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1第四节金属的电化学腐蚀与防护目标与素养：1.了解金属的腐蚀及危害，理解电化学腐蚀的原理。(宏观辨识与变化观念)2.了解金属防护方法，特别是理解电化学防护的方法。(科学精神与社会责任)一、金属的腐蚀1．金属腐蚀(1)概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。(2)本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)：M－ne－===Mn＋。2．化学腐蚀和电化学腐蚀二、钢铁的电化学腐蚀1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜酸性较弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍2．实质：发生原电池反应，铁作负极，碳作正极。三、金属的防护1．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，让被保护金属作正极，另找一种活泼性2较强的金属作负极。如图所示：(2)外加电池的阴极保护法：利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，在电解质溶液里，接外加直接电源。如图所示：2．金属的其他保护方法(1)把金属制成防腐的合金，如不锈钢。(2)加保护层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铝、锌制品因铝、锌还原性较弱，不能被空气氧化而能稳定存在于空气中。()(2)钢铁在潮湿的空气中易发生化学腐蚀。()(3)菜刀放于盐水中主要发生吸氧腐蚀。()(4)铁锌合金发生吸氧腐蚀时，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋。()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．下列叙述错误的是()A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C．船体镶嵌铝条防腐蚀的原理是牺牲阳极的阴极保护法D．马口铁(镀锡铁)的镀层破损后，铁仍能受到保护[答案]D3．将铁钉放入NaCl溶液中发生______________________腐蚀，负极反应式为__________________________________________，正极反应式为__________________________________________。[答案]吸氧2Fe－4e－===2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O===4OH－3金属的腐蚀与防护1．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀(主要)吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属直接发生化学反应水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生注意：①析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。②钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。③一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。2．不同条件下金属腐蚀快慢的判断(1)各种腐蚀的程度：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)。(2)活动性不同的两金属，活动性越强，腐蚀得越快。(3)对同一种金属来说，腐蚀快慢的规律如下：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。3．金属的防护方法1．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()4A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B．一段时间后，a管液面高于b管液面C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋C[a处发生吸氧腐蚀生成OH－，pH增大，b处发生析氢腐蚀，消耗H＋，pH增大。]2．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A．④＞②＞①＞③B．②＞①＞③＞④C．④＞②＞③＞①D．③＞②＞④＞①A[铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大(比①大)，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比①小；④为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。]3．相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是()ABCDC[A中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。]51．下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋n2H2↑B．金属化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀B[金属与接触的化学物质直接发生氧化还原反应的过程为化学腐蚀，金属失去的电子直接转移给氧化剂；金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，在中性或弱酸性环境中，主要发生吸氧腐蚀，电子由金属转移到不活泼的正极材料上被氧化剂得到。]2．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法中错误的是()A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快[答案]D3．为保护地下钢管不受腐蚀，下列属于牺牲阳极的阴极保护法的是()A．与石墨棒相连B．与铜板相连C．埋在潮湿、疏松的土壤中D．与锌板相连D[A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与水、空气构成原电池，氧气得电子，铁失电子，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。]4．结合如图判断，下列叙述正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护6B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀A[两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知，原电池的正极金属受到保护，A项正确；Ⅰ中负极为活泼金属Zn，B项错误；Ⅱ中是酸性溶液，电极反应中不能有OH－生成，C项错误；Ⅰ中无Fe2＋生成，不能生成铁氰化亚铁沉淀，D项错误。]5．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示：(1)A中反应的离子方程式是_____________________________。(2)B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)C中被腐蚀的金属是____________，总反应离子方程式是________________________________________________________，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________________________________。[解析](1)A中发生Fe与稀硫酸间的置换反应。(2)B中Sn为正极，H＋放电生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，导致Sn附近溶液中c(H＋)减小，pH增大。(3)C中Zn为负极被腐蚀。[答案](1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑增大(3)ZnZn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑BAC