第1章 第4节 金属的腐蚀与防护-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（鲁科版）

第4节　金属的腐蚀与防护 新课标要求 素养对接 1.了解金属腐蚀及其危害。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。 1.宏观辨识与微观辨析：能从宏观与微观结合的视角对金属防护进行分类和表征，能分析金属防护与金属腐蚀之间的关系。 2.证据推理与模型认知：能利用电化学模型分析和解决金属的防腐问题。 3.科学态度与社会责任：能依据“绿色化学”思想和科学理论对金属的腐蚀过程进行分析，权衡利弊，作出合理决策。 一、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．实质：金属失去电子发生氧化反应。 3．分类： (1)化学腐蚀：指金属与接触到的物质直接发生化学反应，腐蚀过程中无电流产生。 (2)电化学腐蚀：涉及电化学原理，腐蚀过程中有微电流产生。 二、金属电化学腐蚀的原理 1．定义：当两种金属相接触且又同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成原电池而发生腐蚀，这种腐蚀就是电化学腐蚀。 2．实质：被腐蚀的金属作原电池的负极而失电子被氧化。 3．分类： (1)吸氧腐蚀：在水膜酸性很弱或呈中性或碱性时，正极上O2被还原。 (2)析氢腐蚀：在水膜酸性较强时，正极上H＋被还原。 三、金属腐蚀的防护 1．加保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 2．牺牲阳极保护法。 3．阴极电保护法(又叫外加电流阴极保护法)。 4．电钝化法。 四、电化学腐蚀原理的应用 1．铁腐蚀的应用 (1)消耗空气中的氧气——快速测定空气中氧气的含量。 (2)消耗氧气和水——以铁粉为主的双吸剂用以延长食物的保质期。 (3)腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴。 2．微电解技术处理工业废水 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2↑(酸性条件) O2＋2H2O＋4e－===4OH－(碱性或中性条件) 探究任务一　金属的腐蚀 [问题探究]　据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的四分之一。那么，金属的腐蚀都有哪些类型？金属的化学腐蚀和电化学腐蚀有何区别？ 我的思考______________________________________________________ 提示：金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；区别是化学腐蚀过程中没有电流产生。 　1.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的类型 (1)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 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性或呈碱性 电极 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 反应 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 [特别提醒]　在通常情况下，潮湿的空气中水膜酸性较弱，金属在潮湿的空气中主要发生的是吸氧腐蚀。 　如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是(　　) A．a中铁钉附近呈现红色 B．b中铁钉上发生还原反应 C．a中铜丝上发生氧化反应 D．b中铝条附近有气泡产生 [解析]　依据原电池原理分析可知： a中 b中 负极 铁：Fe－2e－===Fe2＋(氧化反应) 铝：Al－3e－===Al3＋(氧化反应) 正极 铜：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应) 溶液变红色 铁：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应) 溶液变红色 a中铁钉附近不变红色，铜丝上发生还原反应；b中铁钉上发生还原反应，铝条附近没有气泡产生。 [答案]　B 　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 解析：C　生铁片中的碳是原电池的正极，A不合理；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，