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•第3课时金属的腐蚀与保护•1．了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。•2．理解金属电化学腐蚀的原理及类型。•3．掌握金属防护的方法以及金属的电化学防护的原理。•一、金属的腐蚀•1．定义：金属表面与周围物质发生或因而遭到破坏的过程。•2．实质：金属电子被。化学反应电化学作用失去氧化•二、金属电化学腐蚀的原理•1．定义：不纯的金属或合金跟接触时发生反应，较活泼金属电子被的过程。•2．实质：被腐蚀金属成为原电池的极而被溶解。•3．分类•(1)吸氧腐蚀：在水膜时，正极上O2被还原。•(2)析氢腐蚀：在水膜酸性时，正极上H＋被还原。电解质溶液原电池失去氧化负酸性很弱或呈中性较强•[开放探究](1)现实生活中化学腐蚀与电化学腐蚀哪种更普遍？析氢腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍？•(2)影响金属腐蚀的因素有哪些？•提示：(1)电化学腐蚀更普遍；吸氧腐蚀更普遍。•(2)有金属的本性和介质两个方面。就金属本性而言，金属越活泼，就越易失电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀•三、金属的防护•1．本质：阻止金属发生反应。•2．方法•(1)改变金属内部结构，如制成合金等。•(2)加防护层，如在金属表面等。•(3)电化学防护•电化学保护分为保护法和保护法。化学喷漆、涂油脂、电镀牺牲阳极阴极•3．金属的防护措施图示•1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()•A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程•B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程•C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈•D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流作用•解析：金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有选项D正确。•答案：D•2．铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是()•A．铁水龙头B．铜水龙头•C．塑料水龙头D．陶瓷水龙头•答案：B•3．下列防腐措施中，属于电化学保护法的是()•A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜•B．在金属中加入一些铬或镍制成金属合金•C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一定数量的锌锭•D．金属表面喷漆•解析：锌的活动性强于铁，形成原电池时锌做负极先被腐蚀使船体得到保护。•答案：C•一、钢铁的腐蚀•1．实验探究吸氧腐蚀•(1)实验目的：探究浸泡过食盐水的铁钉发生吸氧腐蚀。•(2)实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的试管中，然后撒少量炭粉，几分钟后，观察导管中水柱的变化。•(3)实现现象：导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成。•(4)实验分析：装置中Fe－C－食盐水一起构成了原电池，Fe做负极，C做正极，由于食盐水呈中性，故电极反应如下：•负极：2Fe―→2Fe2＋＋4e－•正极：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－•总反应方程式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，又4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，氢氧化铁进一步转化为铁锈。•2．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较电化学腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性、碱性电极反应负极Fe―→Fe2＋＋2e－正极2H＋＋2e－―→H2↑O2＋2H2O＋4e－―→4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍•(1)原电池的负极材料与电解质溶液不能发生自发的化学反应时，正极反应一般为：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－。•(2)金属的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，按照金属活动性顺序，“H”前金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“H”后金属只能发生吸氧腐蚀。•(上海高考)右图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性)，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()•A．生铁块中的碳是原电池的正极•B．红墨水柱两边的液面变为左低右高•C．两试管中相同的电极反应式是：Fe―→Fe2＋＋2e－•D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀•思路点拨：解答本题要注意以下两点：•(1)溶液的酸碱性决定铁钉发生电化学腐蚀的类别。•(2)发生析氢腐蚀时有H2放出，发生吸氧腐蚀时O2被吸收。•生铁块中的铁比含有的碳活泼，在形成的原电池中充当负极，电极反应为Fe―→Fe2＋＋2e－，碳充当正极，在发生吸氧腐蚀时电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，在发生析氢腐蚀时电极反应为2H＋＋2e－―→H2↑，故A、C正确。a试管中盛装NaCl溶液为中性环境，故生铁块发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，试管内气体压强降低；b试管内盛装NH4Cl溶液，酸性较强，产生析氢腐蚀，产生H2，试管内气体压强增大，故红墨水柱两边的液面应左高右低，故B错，D对。•答案：D•1．如下图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是()•A．a中铁钉附近呈现红色•B．b中铁钉上发生还原反应•C．a中铜丝上发生氧化反应•D．b中铝条附近有气泡产生•解析：a、b两装置中金属接触中性电解质溶液，都发生吸氧腐蚀。a中Fe钉作负极，铜丝作正极，正极上的反应为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，碱性增强，铜丝附近呈红色；b中形成的原电池Al作负极，电极反应为：Al―→Al3＋＋3e－；故D项错；b中铁钉作正极，发生还原反应，B项正确。•答案：B•二、金属腐蚀快慢规律•1．在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀应用原电池原理有保护措施的腐蚀应用电解池原理有保护措施的腐蚀。•2．同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液中的腐蚀弱电解质溶液中的腐蚀非电解质溶液中的腐蚀。•3．对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐蚀越快。•4．对于同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。•5．纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不腐蚀)。•6．不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。•比较金属腐蚀快慢时，①先分清金属活泼与否，电解质溶液成分；②确定“装置”类型：是电解池还是原电池。•如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()•A．④②①③B．②①③④•C．④②③①D．③②④①•金属的腐蚀，从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中，活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被保护起来，其被腐蚀的速率大大减小，所以装置③中的铁被腐蚀的速率比①中的慢；反之，当铁与比它不活泼的金属，如Sn、Cu等连接起来，则其被腐蚀的速度增大，所以在容器②中的铁比容器①中的铁腐蚀得快。容器④是一个电解池，在这里Fe是阳极，不断地以Fe2＋的形式进入容器中，从而加速了铁的腐蚀，在上述四容器中，容器④中的铁腐蚀过程是最快的。•答案：A•2．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()•解析：A、B、D都形成原电池，铁做负极，腐蚀速度加快；C中铁表面镀铜，铁被保护不易被腐蚀。•答案：C•1．(2011·牡丹江高二质检)下列关于金属腐蚀的叙述不正确的是()•A．金属在潮湿环境下的腐蚀实质是M＋nH2O===M(OH)n＋n/2H2↑•B．金属的化学腐蚀实质是M―→Mn＋＋ne－，电子直接转移给氧化剂•C．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀•D．防止金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免其发生阳极氧化•解析：金属被腐蚀的实质是M―→Mn＋＋ne－，A项说法错误。•答案：A•2．下列事实不能用电化学原理解释的是()•A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块•B．铝片不用特殊方法保护•C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大•D．镀锌铁比镀锡铁耐用•解析：选项A是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加锌块作原电池的负极，从而保护正极铁不受腐蚀。选项B可形成氧化膜保护铝。选项C中由于发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附在锌表面构成了原电池，从而增大了反应的速率。选项D中一旦金属镀层受损后，分别形成Zn—Fe原电池和Fe—Sn原电池，前者Zn被腐蚀从而保护了铁，而后者Fe首先被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁耐用。•答案：B•3．(2011·常熟高二质检)将铁棒与石墨用导线连接后浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是()•A．铁棒附近产生OH－B．铁棒被腐蚀•C．石墨棒上放出Cl2D．石墨棒上放出O2•解析：铁棒为原电池的负极，被腐蚀；石墨棒为原电池的正极，发生反应：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－。•答案：B•4．(2011·亳州高二质检)下列金属的防护方法中属于牺牲阳极保护法的是()•A．铁塔上焊接大大小小的锌块•B．体育器材表面涂上防护漆•C．水下铁闸门和直流电源的负极相连•D．自行车链条上涂一层机油•解析：A中铁塔上的锌块发生氧化反应而被损耗；B、D属于外加保护层的物理防护法；C属于阴极电保护法。•答案：A•5.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便出现红棕色的锈斑[该锈斑为Fe(OH)3失水的产物]。生铁锅•炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便出现红棕色的锈斑[该锈斑为Fe(OH)3失水的产物]。•(1)回答有关电化学腐蚀的问题：•①负极反应为：_________________________________；•②正极反应为：__________________________________；•③原电池反应为：_______________________________。•(2)写出生成Fe(OH)3的化学方程式_________________________________________。•解析：NaCl残液是电解质溶液，它跟铁锅中的铁和少量的碳恰好构成了原电池，在此原电池里，铁是负极，铁失电子而被氧化；碳为正极，主要是溶解于NaCl溶液里的O2得电子而被还原，这一过程可以表示如下：•负极(铁极)：2Fe―→2Fe2＋＋4e－•正极(碳极)：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－•生成的Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓•生成的Fe(OH)2极易被氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3•答案：(1)①2Fe―→2Fe2＋＋4e－•②O2＋2H2O＋4e－―→4OH－•③2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2↓•(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3