4.3 金属的腐蚀与防护-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参(人教版)
第三节 金属的腐蚀与防护
【学习目标】 1.认识金属腐蚀的严重性及危害,能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。
2.通过实验探究,了解金属腐蚀的本质,能书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应。
3.能根据电化学原理选择并设计金属防护的措施。
知识点一 金属的腐蚀
1.金属的腐蚀
(1)定义: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:金属原子金属阳离子,即M-ne-===Mn+。
(3)分类
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 | 不纯的金属与电解质溶液接触发生原电池反应 |
区别 | 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,速率更大 | |
2.钢铁的电化学腐蚀
分类 | 析氢腐蚀 | 吸氧腐蚀 |
示意图 | ||
条件 | 钢铁表面吸附的水膜酸性较强 | 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性,但 |
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|
| 溶有一定量的氧气 | |
电极反应 | 负极(Fe) | Fe-2e-===Fe2+ | Fe-2e-===Fe2+ |
正极(C) | 2H++2e-===H2↑ | 2H2O+O2+4e-===4OH- | |
总反应 | Fe+2H+===Fe2++H2↑ | 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 | |
其他反应 | 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O,它是铁锈的主要成分 | ||
相互关系 | 析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生,金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主,即吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 | ||
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”的产生属于______________(填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)。
(2)用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成过程:
___________________________________。
答案:(1)吸氧腐蚀
(2)Fe-2e-===Fe2+、O2+4e-+2H2O===4OH-、2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
3.实验探究——电化学腐蚀
实验操作 | ||
实验现象 | 导管中液面上升 | ①试管中产生气泡的速率比②试管中的大 |
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实验解释 | 铁钉和饱和食盐水构成原电池,铁钉发生吸氧腐蚀 | 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,产生气泡的速率更大 |
实验结论 | 电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多 | |
(1)生铁比纯铁更易腐蚀( )
(2)化学腐蚀和电化学腐蚀过程中都产生电流( )
(3)因为CO2普遍存在,所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主( )
(4)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀( )
(5)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成,后者有O2参加( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
1.(2026·北京高二统考)下列现象与电化学腐蚀无关的是( )
A.铝片可以露置在空气中保存
B.铜线和铝线不能直接对接
C.固定铜板的铁螺丝易生锈
D.“暖宝宝”撕开包装迅速发热
解析:选A。铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜,与电化学腐蚀无关,A项符合题意;在潮湿环境中,铜、铝和表面的水膜构成原电池,属于电化学腐蚀,B项不符合题意;在潮湿环境中,铁、铜和表面的水膜构成原电池,属于电化学腐蚀,C项不符合题意;“暖宝宝”中的铁粉、碳粉、氯化钠、水构成原电池,反应放热,属于电化学腐蚀,D项不符合题意。
2.据环保部门测定,某城市整个夏季雨水的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是( )
A.此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B.发生电化学腐蚀时,正极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-
C.在电化学腐蚀过程中有氢气产生
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