4.3 金属的腐蚀和防护 知识清单-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

选修一 第四章 第三节 金属的腐蚀和防护 知识点总结 ( 64 )选修1 第四章第三节 金属的腐蚀与防护 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：金属的腐蚀 1、金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成阳离子，金属在腐蚀过程中，发生了氧化还原反应。 2、金属腐蚀的类型 由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 （1）化学腐蚀 金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的发生叫做化学腐蚀。这类反应仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原反应。例如，铁跟氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物的腐蚀等。 （2）电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。由于电解质溶液的不同，电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 3、钢铁析氢腐蚀原理 由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。如右图所示。 ①酸性水膜形成的原因：钢铁在潮湿的空气中表面形成一层水膜，水膜又溶解了CO2、SO2、H2S等气体，使水膜中含有一定量的H+，产生过程如下：H2O=H++OH-，H2O+CO2⇌H2CO3=H++HCO3-等。 ②钢铁析氢腐蚀的原理分析：钢铁、少量的碳和酸性水膜构成了原电池。反应如下： 负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+（氧化反应） 正极（C）：2H++2e-=H2↑（还原反应） 总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑ ③铁锈形成过程：析氢腐蚀中形成的Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分。 4、钢铁吸氧腐蚀的原理 ①实验探究：铁的吸氧腐蚀 实验目的：探究浸泡过食盐水的铁钉发生吸氧腐蚀。 实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中，几分钟后，观察导管中水柱的变化。 实验现象：导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成。 实验分析：在该装置中，形成了Fe—C—食盐水原电池，Fe作负极，碳作正极，由于食盐水呈中性，所以发生吸氧腐蚀。 ②钢铁吸氧腐蚀的原理分析：通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结一层溶解有氧气的水膜，与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。 负极（Fe）：2Fe-4e-=2Fe2+（氧化反应） 正极（C）：2H2O+O2+4e-=4OH-（还原反应） 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 ③铁锈形成过程：Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3，再生成铁锈。 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 注意：电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的最普遍的形式。在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量H+和OH-，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 知识点二：金属的防护 1、 金属防护方法 金属防护 改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力——不锈钢 金属表面覆盖保护层 涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料 镀抗蚀金属——电镀、热镀、喷镀法 用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，金属的钝化 电化学保护法 外加电流的阴极保护法 2、 金属电化学保护法 （1）牺牲阳极的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法是用比保护金属更活泼的金属或合金做负极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为正极而得到保护。 牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海伦外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路的腐蚀。例如：钢闸门的保护如上图，有的就应用这种方法。它是一种比较更为活泼的金属，如锌等，连接在钢闸门上。 （2）外加电流的阴极保护法 将被保护金属与另一辅助电极作为电解池的两个极，原理如图所示，把要保护的钢铁设备作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在海水（电解质溶液）里，接上外加直流电源，通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了钢铁的腐蚀。 注意：牺牲阳极的的阴极保护法利用的是原电池原理，其实质是“牺牲负极的正极保护”。外加电流的阴极保护法利用的是电解池原理，其阳极要用不溶性的惰性材料，如果换上锌、铁等金属，将会先于电解质溶液中的阴离子放电才， 很快被腐蚀掉。 拓展应用 拓展一：影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： 1、就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 2、介质，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 3、同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在盐酸中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中业绩会很快生锈而被腐蚀。 拓展二：判断金属腐蚀快慢的规律 不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池，发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而消耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关： 1、与构成微电池的材料有关。两极材料的活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。 2、与金属所接触的电解质强弱有关。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 一般可用下列原则判断： ①电解池原理引起的腐蚀（作阳极）>原电池原理引起的腐蚀（作负极）>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀； ②同一种金属腐蚀：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 ③当金属受保护时，保护效果排序是：电解池原理保护（作阴极）>原电池原理保护（作正极）>一般的保护措施。 ( 1 )选修4 第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护 学科网（北京）股份有限公司 $