4.4 金属的电化学腐蚀与防护-2021-2022学年高中化学选修4【名师导航】同步Word教参(人教版)

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)2 4Fe(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，另找一种活泼性较强的金属作负极。如图所示： (2)外加电流的阴极保护法：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，接外加直流电源。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]　D 3．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－ 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(　　) A．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＞③ B．②＞①＞③＞④ C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞① A　[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