第13讲 金属的腐蚀与防护-【创新讲义】2023-2024高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修1）

第十三讲 金属的腐蚀与防护 1.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.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。 金属腐蚀的现象普遍存在，常常是自发进行的。金属腐蚀后，在外形、色泽及机械性能等方面发生了变化，了解金属腐蚀的原因，并采取有效措施防止金属腐蚀具有重要意义。本节的重要内容为析氢腐蚀和吸氧腐蚀及牺牲阳极的阴极保护法。 知识点一：金属的腐蚀 一、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，金属腐蚀可分为两类： ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 ②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 【注意】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。 二、钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 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 三、实验探究：电化学腐蚀 1. 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀 2. 实验操作 实验现象 实验解释 ①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快 例1.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 例2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 例3.用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图所示： 分析图像，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(y－x＝b－a) D．两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋ 例4.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式： ①铁棒上电极反应式：___________________________________________________。 ②碳棒上电极反应式：__________________________________________。 (2)该图所表示的是______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，则可将碳棒改为______棒。 练习1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．腐蚀过程中，负极是C B．Fe失去电子经电解质溶液转移给C C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．C作正极，O2在C表面上发生还原反应 练习2. 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(　　) A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C.墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.具支试管中溶液pH逐渐减小 练习3.相同材质的铁在下图