4.4 金属的电化学腐蚀与防护-2022-2023学年高二化学同步精品课堂（人教版选修4）

钢铁生锈 第 1 页 金属腐蚀 我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%～4%；约合人民币3000亿元 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。 第 1 页 组织建设 第四节　金属的电化学腐蚀与防护 第四章 电化学基础 指金属与 周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 （氧化反应） 金属腐蚀的类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 一、金属的电化学腐蚀 金属腐蚀的本质 1．金属腐蚀 M－ne- → Mn+ 化学腐蚀 电化学腐蚀（主要） 条件 现象 本质 联系 金属跟氧化物直接接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触 第 1 页 燃气灶的中心部位易生锈 食品罐头 放在南极80多年却很少生锈 化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 第 1 页 海边的铁制品比较容易生锈 钢铁 潮湿空气 水膜 CO2、 SO2、H2S 电解质溶液 铁 C 原电池 电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。 第 1 页 【实验4-3】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。 【实验现象】 几分钟后，导管中水柱上升； 铁钉表面有铁锈生成。 装置中有气体参与反应。 【实验结论】 2．电化学腐蚀 （1） 吸氧腐蚀 ——处于中性或酸性很弱的有氧环境中 2Fe－4e-＝2Fe2+ O2＋2H2O＋4e-＝4OH- 2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 进一步反应： 负极： 正极： 总反应： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 第 1 页 2H+＋2e-＝H2 ↑ Fe－2e-＝Fe2+ Fe＋2H+ ＝Fe2+ ＋H2↑ （2）析氢腐蚀： 负极： 正极： 总反应： 当钢铁处于酸性（大气含CO2、SO2、H2S等气体）环境中 ★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀 H2O H+＋OH- H2O＋CO2 H2CO3 H+＋HCO3- 第 1 页 【小试牛刀】用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下，以下结论错误的是（ ） A.溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快 D.两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+ C 第 1 页 【再来一刀】将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ） A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移 B．液滴边缘是正极区，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－＝Cu2+ B 【原理】形成原电池反应时，让被保护金属做正极，活泼金属反应受到腐蚀 锌板 钢闸门 海水 1．牺牲阳极保护法 负极：锌板 正极：钢闸门 二、金属的防护 第 1 页 【科学探究】按如图所示连接好装置，观察电流表和Fe电极上有什么现象发生？往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化。 实验现象： 电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不产生蓝色沉淀。 ①构成原电池 实验结论： ②电极反应 负极(Zn)：Zn－2e－＝Zn2＋ 正极(Fe)：2H＋＋2e－＝ H2↑ ③该装置中铁未被腐蚀 3Fe2+＋2[Fe(CN)6] 3- ＝Fe3[Fe(CN)6]2↓（特征蓝