1.3 金属的腐蚀与防护-【帮课堂】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（苏教2019选择性必修1）

第三单元 金属的腐蚀与防护 目标导航 课程标准 课标解读 1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2．了解防止金属腐蚀的措施。 1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。（科学探究与创新意识） 2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。（科学态度与社会责任） 知识精讲 知识点01 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 （1）概念 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叫做金属的腐蚀。 （2）金属腐蚀的分类 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 ①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。 ②电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子而引起的腐蚀。 在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 2．钢铁的电化学腐蚀 （1）实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理 ①向铁粉中加入碳粉的目的是碳作原电池的正极； ②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降。 （2）钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示： ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。 负极反应式：2Fe - 4e-= 2Fe2+；正极反应式：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-。 总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。其中，Fe是负极，C是正极。 负极反应式：Fe - 2e-= Fe2+；正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑。 总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【即学即练1】如图所示，试管中放一铁钉，溶液为氯化钠溶液。 （1）数天后观察到的现象有_________________________________________。说明铁钉发生了________腐蚀。 （2）其中正极的电极反应式为__________________，溶液中发生反应的化学方程式为____________________________________。 答案：（1）U形管的a端比b端液面高，试管内有红褐色物质生成 吸氧 （2）2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 解析：此题考查了铁的吸氧腐蚀，铁钉腐蚀时吸收试管中的O2，使压强减小，左边液面上升，腐蚀时负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 【即学即练2】铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式： 正极：_______________________________；负极：_______________________________。 答案：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Cu－4e－===2Cu2＋ 解析：要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原H＋，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。 知识点02 金属的电化学防护 1．金属的防护方法 （1）在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （2）改变金属组成或结构，如制成合金。 （3）利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 2．金属的电化学防护 金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 （1）牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极（负极），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的阴极（正极）的金属不易被腐蚀。 （2）外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。 通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 3．金属腐蚀原理的应用 （1）将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。 （2）铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。 （3）生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。 【即学即练3