(讲义)专题1 第3单元 基础课时8 金属的腐蚀与防护-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(苏教版2019)

第三单元　金属的腐蚀与防护 基础课时8　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，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 2．通过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，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。 一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀的实质。 金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。 (3)金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2．金属的电化学腐蚀 (1)吸氧腐蚀。 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 铁吸氧腐蚀的原理示意图 ①负极：2Fe－4e－===2Fe2＋(氧化反应)； ②正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(还原反应)； ③总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。 Fe(OH)2进一步被O2氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·nH2O，它就是铁锈的主要成分。 铁锈(Fe2O3·nH2O)的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。 (2)析氢腐蚀。 金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。 钢铁的析氢腐蚀示意图 ①负极：Fe－2e－===Fe2＋(氧化反应)； ②正极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)； ③总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 微点拨：化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率也大得多。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀 (√) (2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主 (×) (3)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀 (×) (4)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀 (√) (5)铁的电化学腐蚀负极反应为Fe－3e－===Fe3＋ (×) 二、金属的电化学防护 1．本质 阻止金属发生氧化反应。 2．方法 (1)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金等。 (3)电化学防护 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 原电池原理 电解原理 被保护金属 作正极 作阴极 构成 被保护金属、比被保护金属活泼的金属等 被保护金属、惰性电极及直流电源等 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图 外加电流的阴极保护法示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)牺牲阳极法利用的是电解池原理 (×) (2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏，仍可对铁制品起到保护作用 (√) (3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用 (√) (4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用 (×) (5)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀 (×) 金属的电化学腐蚀 氢脆是金属腐蚀的一种类型。金属材料特别是钛材一旦吸氢，就会析出脆性氢化物，使机械强度劣化。在腐蚀介质中，金属因腐蚀反应析出的氢及制造过程中吸收的氢，是金属中氢的主要来源。金属的表面状态对吸氢有明显的影响，研究表明，钛材的研磨表面吸氢量最多，其次为原始表面，而真空退火和酸洗表面最难吸氢。钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢。 [问题1]　阅读材料分析，金属钛在酸性介质还是碱性介质中更易发生氢脆？ [提示]　酸性介质。 [问题2]　怎样防止金属钛发生氢脆腐蚀？ [提示]　钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢。 [问题3]　在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡和镀锌，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？ [提示]　镀层破损后，白铁皮形成原电池，因锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁