第一章 第4节 金属的腐蚀与防护-【金版教程】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（鲁科版2019）

第4节　金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀 1．定义 金属表面与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。 2．金属腐蚀的本质：金属原子失去电子被氧化。 3．分类 (1) 化学腐蚀：金属与其他物质直接反应而引起的腐蚀，如铜在高温下被空气中的氧气氧化而变黑。 (2) 电化学腐蚀：不纯的金属与潮湿空气或电解质溶液接触时，发生了原电池反应而被腐蚀，有微电流产生，如铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈。 金属电化学腐蚀的原理——以铜板上铁铆钉 的电化学腐蚀为例分析在潮湿的空气中，铜板表面凝结有一层水膜，空气中的二氧化碳、二氧化硫或沿海地区空气中的氯化钠等物质都可能溶解到水膜中形成电解质溶液。铜板和铁铆钉与电解质溶液互相接触形成原电池。铁铆钉和铜板直接相连，铁原子又比铜原子容易失去电子，因此铁发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。铁原子失去的电子传递到铜板上，铜板上发生还原反应，其产物主要由水膜的酸碱性决定。 1．析氢腐蚀 在水膜酸度较高的特殊环境(如某些工厂附近的酸性气氛)中，正极反应可能主要是H＋被还原成氢气而析出，这时所发生的腐蚀称为“析氢腐蚀”。其反应如下： 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2↑ 电池反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2．吸氧腐蚀 在通常情况下，水膜酸性不强，铜板上主要发生水膜中溶解的氧气被还原的反应，这种腐蚀过程中，环境消耗的物质主要是氧气，铁生成含氧化合物，因此也称为“吸氧腐蚀”。其反应如下： 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 电池反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 氢氧化亚铁具有强还原性，能与潮湿空气中的水和氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁可进一步转化为铁锈。即： 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋ (3－n)H2O 金属的防护 1．金属的防护原理 阻止金属发生化学反应，基本思路是防止金属与周围的物质直接接触，防止金属作原电池的负极。 2．方法 (1)加保护层：如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 (2)电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极保护法 外加电流阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 将活泼性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，活泼性较强的金属作负极发生氧化反应而损耗，被保护金属作正极就可以避免腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池的负极)，保护了阴极(原电池的正极)，故叫作牺牲阳极保护法 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到一些废铁上，使其成为阳极。这样作为阴极的金属受到保护，这种方法称为阴极电保护法，又称为外加电流阴极保护法 应用 保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 保护土壤、海水及河水中的金属设备 (3)金属表面钝化法 ①电化学钝化法：运用电化学方法将被保护金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在该金属发生钝化作用的范围内使金属表面钝化，从而使内部金属得到保护。 ②化学钝化法：常温下，也可以将金属铝、铁放入浓硫酸、浓硝酸中，钝化。 电化学腐蚀原理的应用 1．铁腐蚀能消耗空气中的氧气，利用这一原理可以快速测定空气中氧气的含量。 2．铁腐蚀能消耗氧气和水，以铁粉为主要成分制成双吸剂放入食品包装袋，可以延长食物的保质期。 3．铁腐蚀的过程放热，利用这一特点可以制成一次性保暖贴。 4．铁和碳加入工业废水中可形成众多的微小电池，发生电化学腐蚀，形成负极产物Fe2＋和正极产物H2(或OH－)，由于电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极反应式均是Fe－3e－===Fe3＋。(　　) (2)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，正极发生的主要反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(　　) (3)吸氧腐蚀时正极放出O2，析氢腐蚀时正极放出H2。(　　) (4)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。(　　) (5)金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被保护。(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3) ×　(4) √　(5) × 2．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(　　) A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 答案　C 解析　A中金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化，为M－ne－===Mn＋，错误；B中Sn、Fe构成