4.3 金属的腐蚀与防护-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练

4.3 金属的腐蚀与防护 1、认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 3、熟知金属防护方法，特别是理解电化学防护的方法 考点梳理 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 2、本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，M－ne－===Mn＋ 3、金属腐蚀的类型——根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类、 4、特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化 (1)化学腐蚀 ①概念：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 ②实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 ③特点：腐蚀过程没有电流产生，腐蚀的速率随温度升高而加快 (2)电化学腐蚀 ①概念：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 ②实质：发生原电池反应 ③特点：电化学腐蚀过程有微弱电流产生 (3)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应 不纯的金属或合金与电解质溶液接触， 形成原电池 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼的金属被氧化 联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快 4、电化学腐蚀的分类——钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图示 条件 水膜呈较强酸性（pH≤4.3） 水膜呈弱酸性、中性或碱性 负极反应 Fe - 2e- === Fe2+ 正极反应 2H+ + 2e- === H2↑ O2 + 2H2O + 4e- === 4OH- 总反应式 Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑ 2Fe + O2 + 2H2O === 2Fe(OH)2 其他反应 Fe2+ + 2OH- === Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 === 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 === Fe2O3·xH2O + (3﹣x)H2O 联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生， 但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快 【注意】 ①析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主 ②钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋ ③一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀，氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀 ④金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似 ⑤吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生 5、判断金属腐蚀快慢的规律 (1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等) (2)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 (3)活动性不同的两种金属，活动性越强，腐蚀得越快 (4)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快 二、金属的防护：金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑 （一）改变金属材料的组成 1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。 2、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性 （二）在金属表面覆盖保护层 1、方法：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。 2、举例： （1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等； （2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属； （3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)； （4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；等等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 3、电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 图示 原理 利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连 利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，接外加