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第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护1、金属的腐蚀现象非常普遍①钢铁生锈：铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O②铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO32、金属腐蚀的危害性很大一、金属腐蚀概述金属制品的腐蚀•金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。•全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。•我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。•金属腐蚀还可能造成环境污染。资料在线二、金属的腐蚀1、定义:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行氧化还原反应而引起损耗的现象。2、金属腐蚀的类型（根据“介质”不同）①化学腐蚀②电化学腐蚀M－ne－=Mn+（氧化）例如铁与氯气直接反应钢管被原油中的含硫化合物腐蚀①化学腐蚀金属与接触到的“干燥气体(O2、Cl2、SO2等）”或“非电解质液体”直接发生化学反应而引起的腐蚀。原理：金属与氧化剂直接反应温度对化学腐蚀的影响一般情况下，温度越高，金属腐蚀越快。不纯的金属(或合金)跟“电解质溶液”接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化的反应。例如钢铁在潮湿的空气中被腐蚀②电化学腐蚀原理：原电池反应2.金属腐蚀的类型①化学腐蚀：②电化学腐蚀：受温度影响大受电解质影响大（干燥气体或非电解质液体）（电解质液体）三、金属的电化学腐蚀钢铁在潮湿的空气中被腐蚀例如钢铁表面形成的微小原电池示意图负极：铁正极：碳水膜电解质溶液钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正极（C）：2H++2e—=H2↑或2H2O+O2+4e—=4OH—①当电解质溶液的酸性较强时负极：正极：（Fe）（C）Fe－2e－=Fe2+2H++2e－=H2↑总式：2H++Fe=Fe2++H2↑——析氢腐蚀三、金属的电化学腐蚀三、金属的电化学腐蚀②当电解质溶液的酸性很弱或中性时负极：正极：（Fe）（C）Fe－2e－=Fe2+2H2O+O2+4e－=4OH－总式：2H2O+O2+2Fe=2Fe(OH)2——吸氧腐蚀析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀(更普遍)条件水膜酸性较强（pH＜4.3）水膜酸性很弱或中性电极反应负极正极O2+2H2O+4e－=4OH－2H++2e-=H2↑Fe-2e－=Fe2+化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质关系金属与氧化剂直接接触不纯金属与电解质溶液接触无电流有微电流金属被氧化较活泼金属被氧化都是金属被氧化（两种腐蚀同时发生,但以电化腐蚀为主，且快）烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3•nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。思考与交流思考与交流讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[交流研讨]你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器烤蓝好中等金属常用防腐蚀方法的比较四、金属的防护①改变金属的内部结构②在金属表面覆盖保护层③电化学防护——合金（不锈钢）利用“原电池”和“电解池”保护金属——电镀、涂油脂五、金属的电化学防护————————————————————————————————————海水钢闸门锌板利用“原电池原理”保护极金属正极负极e－e－正阳极阴极“牺牲阳极的阴极保护法”五、金属的电化学防护1、“牺牲阳极的阴极保护法”利用“原理”保护极金属原电池正————————————————————————————————————海水钢闸门惰性电极利用“电解池原理”保护极金属阳极阴极e－e－阴“外加电流的阴极保护法”你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属耐腐蚀的金属。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块外加电流的阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。五、金属的电化学防护1、“牺牲阳极的阴极保护法”利用“原电池原理”保护正极金属2、“外加电流的阴极保护法”利用“原理”保护极金属电解池阴•课堂小结•一.金属的腐蚀1.定义2.本质3.分类•化学腐蚀•电化学腐蚀•钢铁的析氢腐蚀(次要)•钢铁的吸氧腐蚀(主要)•二.金属的防护•1.电化学保护法•2.改善金属的内部组织结构(内因)•3.在金属表面覆盖保护层1、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是⑸⑵⑴⑶⑷规律在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件2、下列事实不能用电化学理论解释的是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速率加快D．镀锌铁比镀锡铁耐用3、家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2↓C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－D.Fe－3e－===Fe3＋4、铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol·L－1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O25、表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是A．白铁（镀锌铁）B．马口铁（镀锡铁）C．镀镍铁D．镀铜铁方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器烤蓝好中等金属常用防腐蚀方法的比较1．解释下列现象：(1)马口铁(镀Sn铁皮)做的罐头，打开后为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净(残液NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。Cc2.下列制氢气的反应速率最快的是()A.纯锌和1mol/L硫酸B.纯锌和18mol/L硫酸C.粗锌和1mol/L硫酸D.粗锌和18mol/L硫酸3.下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是()A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强4、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序__________________(5)(2)(1)(3)(4)5、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是________________________(4)(2)(1)(3)6、分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）铁棒上的电极反应式为：_________________________（2）碳棒上的电极反应式为：_________________________（3）溶液中发生反应的化学方程式：__________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+7、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu]，将产生两种影响生成速率的因素.其一是：_______________________,其二是：_________________________________________。H+与CH3COO－结合生成醋酸，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率[课堂练习]：一.选择题（每小题有1～2个正答案确）1.下列叙述正确的是（）A、构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B、由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极。C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触，锡先被腐蚀。D、铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过D2.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是()①Fe由单质转化为+2价；②Fe由+2价转化为+3价；③产生氢气；④产生氧气；⑤杂质C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水变成Fe2O3·3H2O.A.①②③⑥B.①③④C.只有①③D.全部A3.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是()A、与直流电源负极相连接B、与直流电源的正极相连接C、与铜板相连接D、与锌板相连接4.下列说法正确的是（）A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化ADCD5.铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为()A.形成原电池铝作负极B.形成原电池时铜作负极C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀6.以下现象与电化腐蚀无关的是()A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.银质奖牌久置后表面变暗AD7．钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被破坏时，铁不易被腐蚀的是()A．SnB．ZnC．CuD．Ag8.如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①BC9.下列事实不能用电化学理论解释的是（）A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C.铝片不用特殊方法保存D．常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几乎不反应10、下列叙述中不正确的是（）A、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍B、钢铁在干燥空气里不易腐蚀C、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀D、原电池中电子由正极流入负极CDCD11、下列叙述正确的是（）A、原电池中阳离子向负极移动B、原电池的负极发生氧化反应C、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，铁腐蚀加快D、白铁（镀锌）的表面一旦破损，铁腐蚀加快12.自来水管与下列材料做成的水龙头连接，锈蚀最快的铁水管连接的是（）A、铜水龙头B、铁水龙头C、塑料水龙头D、陶瓷水龙头BCA二、填空题1、在经常受酸雨危害的地区，金属制品易受腐蚀。其中铁制品主要发生____腐蚀，负极反应式为_____________________；铜制品发生______腐蚀，正极反应式是_____________________。析氢Fe-2e-=Fe2+吸氧O2+4H++4e-=2H2O2、烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极，正极；（2）；（3）。2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)33、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了______（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，其电极反应式为：正极，负极，最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式是：。吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-Ag-e-=Ag+2Ag++