第四章 第三节 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（人教版）

第三节　金属的腐蚀与防护 [课标解读]　1.了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义。2.了解化学腐蚀和电化学腐蚀的含义，认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。3.知道常见的防止金属腐蚀的方法，并能解释其原理。 知识点一　金属的腐蚀 1．金属腐蚀的定义和分类 2．钢铁的电化学腐蚀 类别 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 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，但吸氧更普遍 3.实验探究：电化学腐蚀(课本P112[实验4－3]) 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 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，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快 结论：(1)电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。 (2)电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。 [问题探究]　在日常生活中，经常发现铁锅的底部存在锈迹，而中上部位基本没有。 (1)“锈迹”的产生，你认为是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀？ (2)推测“底部存在锈迹，而中上部位基本没有”的原因？ (3)你能用反应方程式解释铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成过程吗？ 提示：(1)吸氧腐蚀，因为铁锅底部常常残留氯化钠溶液，中性环境下易发生吸氧腐蚀。 (2)一般来说，中上部位较干燥，不易发生腐蚀或腐蚀较慢。 (3)电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋、O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 　如图，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。实验观察到开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是(　　) A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生氧化反应 B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支试管中溶液酸性增强 [解析]　pH＝4的雨水显酸性，则生铁片先发生析氢腐蚀，铁为负极发生氧化反应，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，生铁片发生吸氧腐蚀，整个过程中碳为正极，具支试管中溶液酸性减弱，A、B、D错误；发生析氢腐蚀时导管内液面下降，发生吸氧腐蚀时导管内液面回升，碳电极为正极，液面回升时碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确。 [答案]　C [拓展探究]　若把pH＝4的雨水换成饱和食盐水 1．具支试管内气体的平均相对分子质量如何变化？ 提示：具支试管内气体平均相对分子质量减小，因为发生吸氧腐蚀，氧气减少。 2．右边试管中有什么现象？ 提示：红墨水进入导管形成一段水柱。 [对点训练1]　下列各种情况中，Fe片腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　) A．⑤②①③④　　　 B．⑤①②④③ C．④②①③⑤ D．④③①②⑤ 解析：D　根据装置图知，②③装置是原电池，在②中金属铁作负极被腐蚀，在③中金属铁作正极被保护，所以铁的腐蚀速率：②＞③；④⑤装置是电解池，④中金属铁为阴极被保护，⑤中金属铁为阳极被腐蚀，即铁的腐蚀速率：⑤＞④，根据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，并且原电池的正极金属腐蚀速率大于电解池的阴极金属腐蚀速率，则铁腐蚀速率由慢到快的顺序为④③①②⑤。 [归纳总结]　金属腐蚀的快慢比较 (1)在同一种电解质的溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：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)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；在浓度相同的电解质溶液中，金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 知识点二　金属的防护 1．金属防护的原理 金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，主要从金属、与金属接触的物质及两者反应条件等来考虑。 2．金属防护方法 (1)改变金属材料的结构 在金属中添加其