第13讲 金属的腐蚀与防护 -【暑假弯道超车】2023年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第13讲 金属的腐蚀与防护 1.科学探究与创新意识：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。 2.科学态度与社会责任：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。 一、金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金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。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 (2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。 2．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 3.金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 二、金属的防护 金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 （1）牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 （2）外加电流的阴极保护法——电解原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属或石墨。 【特别提醒】(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (4)两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 (5)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 题组一　金属的腐蚀 例1．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是 题组二　金属腐蚀的防护方法 例2．下列措施不能有效防止钢铁锈蚀的是 A．在钢铁表面喷涂油漆 B．铁与铬、镍制成不锈钢 C．钢制水闸门与电源的正极相连 D．在轮船的船壳水线以下焊上锌块 题组三　金属腐蚀快慢的比较 例3．下列四种情况下，铁的腐蚀速率由快到慢的是 A．b>a>d>c B．a>b>c>d C．d>c>b>a D．b>d>a>c 1．下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是 A． B． C． D． 2．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应 B．金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生 C．钢铁在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．牺牲阳极法和外加电流法都需要采用辅助阳极 3．下列说法错误的是 A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe-2e