第15讲 金属的电化学腐蚀与防护 -【暑假衔接班】2023年新高二化学暑假精品衔接课程（沪科版2020选择性必修1）

第15讲 金属的电化学腐蚀与防护 · 教学目标 1. 了解金属腐蚀的危害，理解电化学腐蚀的化学原理 2. 了解一些金属防护措施及其化学原理 3. 感受化学与生产生活的密切联系，培养社会责任感 模块一 金属的腐蚀 知识预习 · 金属的腐蚀 金属腐蚀的本质：是金属或合金被氧化而损耗的过程。 (1)化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀，直接被氧化剂氧化，无电流产生；。 (2)电化学腐蚀：不纯的金属或合金与周围电解质溶液接触而发生原电池反应产生的腐蚀，相对活泼的金属被氧化，有电流产生．钢铁的电化腐蚀又分为析氢腐蚀（酸性条件下）和吸氧腐蚀（中性或碱性条件下）． 钢铁腐蚀的电极反应方程式 吸氧腐蚀：负极：2Fe一4e=2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e=4OH- 析氢腐蚀 ：负极：2Fe一4e=2Fe2+，正极： 2H++2e=H2↑ 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，例如，钢铁生锈的主要过程为： 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例） 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH＜4.3 水膜酸性很弱或中性 电极反应 负极 Fe-2e—=Fe2+ 正极 2H++2e—=H2↑ O2+2H2O+4e—=4OH— 总反应式 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 金属的析氢腐蚀 金属的吸氧腐蚀 【例1】点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图，下列说法错误的是 A．孔隙中有可能发生析氢腐蚀 B．孔蚀中水解导致电解质溶液酸性增强 C．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连 D．蚀孔外每吸收标准状况下2.24L，可氧化0.2molFe 【答案】D 【解析】A．孔隙中电解液呈酸性，可以发生析氢腐蚀，故A正确； B．Fe+2H2O= Fe(OH)2 + 2H+孔蚀中Fe2+水解导致电解质溶液酸性增强，故B正确； C．将外接电源负极与金属相连，属于外加电流阴极保护法，可以防止孔蚀发生，故C正确； D．蚀孔外每吸收标准状况下2.24LO2，转移0.4mol电子，蚀孔中Fe、Ni等金属都被氧化，所以被氧化的Fe小于0.2mol，故D错误； 故答案为D 【例2】利用原电池原理可以避免金属腐蚀，某小组同学设计了如下图所示的实验方案来探究铁片的腐蚀情况。下列说法中正确的是 A．甲中的铁片附近会出现蓝色 B．甲中形成了原电池，锌片作正极 C．乙中铜片附近会出现红色 D．乙中的铜片上发生氧化反应 【答案】C 【解析】A．甲中锌为负极，其失去电子变为锌离子，而铁片是正极，其被保护而不会被腐蚀，没有亚铁离子生成，而铁氰化钾与亚铁离子反应会生成蓝色物质，实验室常用此法来检验亚铁离子，因此铁片附近不会出现蓝色，故A错误； B．甲中形成了原电池，锌为负极，锌失去电子变为锌离子，铁为正极，铁不反应，故B错误； C．乙中铁作负极，铜作正极，铜附近氧气得到电子变为氢氧根而使溶液呈碱性，因此，酚酞变为红色，故铜片附近出现红色，故C正确； D．乙中铁作为负极，其失去电子变为亚铁离子发生氧化反应；铜片作为正极，其表面上有氧气发生还原反应，故D错误； 故答案选C。 模块二 金属的防护 知识预习 · 金属的防护 一般有三条途径：其一是改变金属内部结构，如制成合金； 其二是涂保护层，保持干燥； 其三是电化学保护法[牺牲阳极的阴极保护法(被保护金属作负极)； 外加电源的阴极保护法(被保护金属接电源的负极)]。 强调：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀；同一种金属腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质溶液 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 【例3】 2023年天津一中化学组开设了“传感器实验”选修课，其中几位同学利用数字化实验进行铁的电化学腐蚀实验探究，实验结果如图所示，以下说法中正确的是    A．时，体系压强增大的主要原因是反应放热 B．整个过程中，铁是负极，参与反应生成铁离子 C．时，只发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀 D．时，正极可能发生的电极反应为： 【答案】D 【解析】A．时，溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气，体系压强增大的主要原因是反应放出氢气，A错误； B．整个过程中，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，B错误； C．析氢腐蚀生成氢气，导致压强变大；吸氧腐蚀，消耗氧气导致压强变小；结合图像可知，时，装置中压强几乎不变，故同时发生析氢腐蚀、吸氧腐蚀，C错误； D．时，装置中压强减小，溶解氧减小，则正极可能发生的电极反应为氧气得到电子发生还原反应生成水：，D正确； 故选D。 【例