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返回首页第四节金属的电化学腐蚀与防护三维目标知识与技能了解金属腐蚀的种类，能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，知道防止金属腐蚀的方法过程与方法通过科学探究，培养学生的动手操作能力和根据所学知识解决实际问题的能力情感、态度与价值观通过了解金属发生腐蚀的原因及现代的防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响返回首页思维激活1965年，湖北省博物馆在江陵发掘楚墓时，发现了两把寒光闪闪、非常珍贵的宝剑，金黄色的剑身上，还有漂亮的黑色菱形格子花纹，其中一把剑上还铸有“越王勾践自作用剑”8个字，这就是极其有名的越王勾践剑(含锡、青铜，钝化处理)。这两把宝剑在地下埋藏了足足有2000多年，出土时竟仍然光彩夺目、锋利无比，并无丝毫锈蚀。而耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由女神铜像(内支架为铁质)，经过仅仅百年的风风雨雨，就和人一样，已经生“病”了。你想知道其中的原因吗？返回首页自学导引一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀：指金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生氧化反应。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。2．电化学腐蚀：不纯的金属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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。(1)钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，将发生析氢腐蚀。Fe是负极，C是正极。负极反应为Fe－2e－＝Fe2＋；正极反应为2H＋＋2e－＝H2↑；生成的Fe(OH)2在空气中发生变化的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3。返回首页(2)钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性并溶有O2时，将发生吸氧腐蚀。负极反应为2Fe－4e－＝2Fe2＋；正极反应为2H2O＋O2＋4e－＝4OH－；总反应的化学方程式为2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe(OH)2。思考题1为什么说电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因？答案在潮湿的空气里，钢铁表面形成一层溶有O2、SO2、CO2等气体的电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳及其他杂质形成无数微小的原电池。由于形成的原电池加快了铁的氧化反应，故电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要因素。二、金属的电化学防护1．防护措施金属发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极的金属被返回首页腐蚀，作为正极的金属不被腐蚀，如果能让被保护的金属作为正极，则该金属就不会被腐蚀。要达到这个目的，通常可采用的方法有牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。思考题2外加电流的阴极保护法这种金属保护法的原理是什么？答案这种方法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门、输油管道等)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者放在电解质溶液(海水)里，接上外加直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累，这样就抑制了钢铁发生失去电子的作用(氧化反应)，从而防止了钢铁的腐蚀。2．金属防腐蚀的其他方法：把金属制成防腐的合金、喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化等。返回首页名师解惑一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀(主要)定义金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属(或合金)跟接触到的电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子而被氧化引起的腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与可反应物质直接接触水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强现象无电流产生有微弱电流产生反应式2Fe＋3Cl2＝2FeCl3负极：Fe－2e－＝Fe2＋正极：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－正极：2H＋＋2e－＝H2↑联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大返回首页［特别提醒］只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。二、金属腐蚀快慢的判断方法1．在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)化学腐蚀有防护措施的腐蚀。2．有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极金属的腐蚀有外接电源的阴极金属腐蚀。［特别提醒］对于活动性不同的两金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。返回首页典例导析知识点1：金属的电化学腐蚀原理例1下列关于金属腐蚀的叙述中不正确的是()A．金属被腐蚀的本质是：M－ne－＝Mn＋(M表示金属)而被氧化B．金属发生电化学腐蚀一定是在酸性环境中C．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易被腐蚀D．金属发生电化学腐蚀时是较活泼的金属作负极先被腐蚀解析金属的电化学腐蚀也可以在中性或碱性环境下进行；Cu、Al在潮湿的空气中会构成原电池，铝易被腐蚀。答案B返回首页跟踪练习1下列叙述中不正确的是()A．锌跟稀硫酸反应制取氢气时，加入少量的硫酸铜能加快反应速率B．镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀C．钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·nH2OD．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，电极反应相同的是负极反应答案B知识点2：金属腐蚀速率的比较例2如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，按由快到慢排列的顺序是()返回首页A．④②①③B．②①③④C．④②③①D．③②④①解析在原电池中，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地减小，所以容器③中的铁被腐蚀的速率比容器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，则其被腐蚀的速率增大，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，在外加电源的作用返回首页下不断地以Fe2＋的形式进入容器中，从而加速了铁的腐蚀。在上述四种容器中，容器④中的铁的腐蚀过程是最快的。综上分析，容器中铁被腐蚀的快慢顺序为④＞②＞①＞③。答案A跟踪练习2为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中不正确的是()A．将青铜器放在铝质托盘上B．将青铜器保存在干燥的环境中C．将青铜器保存在潮湿的空气中D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜答案C