第五篇 金属的腐蚀与防护 讲义 苏教版高中化学选修4化学反应原理（机构 原卷+解析）

第五篇 金属的腐蚀与防护 1、 金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象 本质 金属原子失去电子而被氧化的过程 类型 化学腐蚀 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 2．金属的电化学腐蚀 （1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 （2）析氢腐蚀：金属表面的水膜酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图示 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe−2e−Fe2+ 正极 2H++2e−H2↑ O2+2H2O+4e−4OH− 总反应式 Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3−x)H2O。 1．影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： （1）就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 （2）同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在盐酸溶液中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中也会很快生锈而被腐蚀。 （3）介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 2．金属腐蚀快慢的规律 （1）不同类型金属腐蚀快慢规律 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 （2）同一金属，不同溶液腐蚀快慢规律 强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 （3）同一电解质溶液中腐蚀快慢规律 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 （4）不同金属腐蚀快慢规律 活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快。 例1　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＋H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是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．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 例2　下列事实与电化学腐蚀无关的是(　　) A．光亮的自行车钢圈不易生锈 B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不连接起来作导线 D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 1．(2018·苏州月考)我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 2．如图所示，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氯化钠的琼脂热溶液，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 3. (不定项)研究金属腐蚀及防护的装置如图所示，下列说法中错误的是(　　) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 2、 金属的电化学防护 1．金属防护的原理 金属材料大多易受腐蚀，所以要从金属腐蚀的化学反应原理和金属腐蚀的类型来考虑金属防护的方法。 2．方法 （1）改变金属内部结构，如制成合金等。 （2）加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （3）电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀，阳极要定期予以更换 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用 保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 保护土壤、海水及水中的金属设备 实例 示意图 例1　下列防护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