化學(xué)原理核心考點(diǎn)——鋼鐵腐蝕

1、鋼鐵腐蝕化學(xué)之美為什么鋼鐵容易生銹呢？怎樣防止鋼鐵生銹？課堂探究² 鋼鐵的腐蝕:金屬或合金與周圍物質(zhì)接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕損耗的過程化學(xué)腐蝕：與化學(xué)物質(zhì)（如SO2、Cl2、O2等）發(fā)生氧化還原反應(yīng)電化學(xué)腐蝕：跟電解質(zhì)溶液，活潑金屬失電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)析氫腐蝕：發(fā)生條件：鋼鐵表面水膜，呈較強(qiáng)酸性有H2析出負(fù)極：Fe2eFe2 正極：2H+2e=H2總反應(yīng)：Fe2H+=Fe2+H2吸氧腐蝕：發(fā)生條件：鋼鐵表面水膜溶有O2 ，極弱酸性或中性或堿性，O2 得電子成為OH-負(fù)極：2Fe4e2Fe2 正極：O2+2H2O+4e- =4OH-總反應(yīng)：2FeO2+2H2O=2Fe(OH)2&

2、#178; 金屬防護(hù)1、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)（不銹鋼、青銅器等） 使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水2、表面覆蓋保護(hù)層（涂礦物油脂，油漆或搪瓷塑料；鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法；化學(xué)方法形成致密氧化膜發(fā)藍(lán)）3、電化學(xué)保護(hù)法（輪船船身上的鋅塊、地下鋼鐵管道接鎂塊，犧牲陽極的陰極保護(hù)法；陰極保護(hù)法） 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 陰極保護(hù)法基礎(chǔ)演練【例1】 在如圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)；M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是 【例2】 如圖：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_

3、（2）若液面下降，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_【例3】 在鐵的吸氧腐蝕中，發(fā)生還原反應(yīng)的那個電極上進(jìn)行的電極反應(yīng)是A2H2O+O2+4e = 4OH- B2H+2e = H2C4OH- - 4e = 2H2O+O2 DFe-2e = Fe2+【例4】 鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入0.01molL的食鹽溶液中，可能發(fā)生的反應(yīng)是 A碳棒上放出氯氣 B碳棒附近產(chǎn)生OH-C碳棒上放出氧氣 D鐵釘被氧化【例5】 埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是A在潮濕疏松的土壤中； B在含鐵元素較多的酸性土壤中；C在干燥致密不透氣的土壤中；D在含碳較多的潮濕透氣的中性土

4、壤中【例6】 實(shí)驗(yàn)室中欲快速制取H2，應(yīng)選用最好的方法是A純鋅和稀硫酸反應(yīng)； B粗鋅和稀硫酸反應(yīng)；C粗鋅和硝酸反應(yīng)； D浸泡過CuSO4溶液的鋅和稀硫酸反應(yīng)【例7】 a、b、c、d四種金屬片浸泡在稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池，若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，d為正極；a、c相連時，a被腐蝕；b、d相連時，b極產(chǎn)生氫氣這四種金屬的活動性順序（由大到?。┦茿abcd； Bacdb；Ccabd； Dbdca 【例8】 白鐵皮（鍍鋅鐵）發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是A有11.2g金屬被氧化； B有13g金屬被氧化；C產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是4.48

5、L；D產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是8.96L【例9】 在裝有水的容器中，用棉線懸掛一個在水中保持平衡的金屬棒，該棒由鐵和銅焊接而成，棉線系在兩種金屬接縫處（如圖），再向水中加入少量CuSO4，經(jīng)過一段時間應(yīng)看到的現(xiàn)象是A鐵端將附著銅增重下沉； B銅端將附著銅增重下沉；C鐵端將變細(xì)減重上升； D銅端粗細(xì)不變將下沉課后練習(xí)練習(xí)1. 下列說法正確的是A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同D無論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化練習(xí)2. 白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫

6、腐蝕時，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（ ）A有6.5g鋅被腐蝕B在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有22.4L氫氣放出C有2.8g鐵被腐蝕D在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氣體放出練習(xí)3. 實(shí)驗(yàn)室分析白鐵（鍍鋅）樣品成分，稱取1.00g樣品放在燒杯中加入過量的鹽酸，然后用玻片蓋住燒杯，首先觀察到有大量的氣泡冒出，后來放出氣體速率變慢，最后完全反應(yīng)。接著加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，分離出灰綠色沉淀；該沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不變；最后得1.20g紅色粉末。已知鋅及其化合物與鋁及其化合物的性質(zhì)相似，回答：（1）白鐵鍍鋅的作用是_；（2）蓋玻片的作用是_；（3）放出氣體的速度由快到慢的原因是 _；（4）為什么要

7、加入過量的NaOH溶液_；（5）在空氣中加熱灰綠色沉淀的化學(xué)方程式是_；（6）鋅在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_?；瘜W(xué)視野金屬的腐蝕與防護(hù)當(dāng)金屬和周圍介質(zhì)接觸時，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，除少數(shù)貴金屬(如Au、Pt)外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達(dá)國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占其國民生產(chǎn)總值3.5%4.2%，超過每年各項天災(zāi)(火災(zāi)、風(fēng)

8、災(zāi)及地震等)損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸!因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，對經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)等。(1)改善金屬的本質(zhì)根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。(2)形成保護(hù)層在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是

9、用化學(xué)方法，物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。金屬的磷化處理鋼鐵制品去油、除銹后，放入特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般為5 m20 m，在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結(jié)構(gòu)，對油漆等的吸附能力強(qiáng)，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進(jìn)一步提高。金屬的氧化處理將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5 m1.5 m的藍(lán)色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達(dá)到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍(lán)處理，簡稱發(fā)藍(lán)。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性，不影響零件的精度。故精密儀器和光學(xué)

10、儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細(xì)鋼絲等常用發(fā)藍(lán)處理。非金屬涂層用非金屬物質(zhì)如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層，稱為非金屬涂層，也可達(dá)到防腐蝕的目的。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔、色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2量較高的玻璃瓷釉，有極好的耐腐蝕性能，因此作為耐腐蝕非金屬涂層，廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。金屬保護(hù)層它是以一種金屬鍍在被保護(hù)的另一種金屬制品表面上所形成的保護(hù)鍍層。前一金屬常稱為

11、鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學(xué)鍍外，還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法，作為浸涂層的金屬是低熔點(diǎn)金屬，如Zn、Sn、Pb和Al等。熱鍍鋅主要用于鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲，應(yīng)用最廣；熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器；熱鍍鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜；熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。(3)改善腐蝕環(huán)境改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(稱緩蝕劑)來減少和防止金屬腐蝕。(4)電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法是用電極電勢比被保護(hù)金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成腐蝕電池，被保護(hù)金屬作為陰極而得到保護(hù)。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護(hù)海輪外殼，海水中的各種金屬設(shè)備、構(gòu)件和防止巨型設(shè)備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。外加電流法將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設(shè)備的腐蝕。金屬的腐蝕雖然對生產(chǎn)帶來很大危害，但也可以利用腐蝕