化學原理核心考點-鋼鐵腐蝕

1、鋼鐵腐蝕化學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)生化學反應而被腐蝕損耗的過程化學腐蝕：與化學物質(zhì)（如SO2、Cl2、O2等）發(fā)生氧化還原反應電化學腐蝕：跟電解質(zhì)溶液，活潑金屬失電子，發(fā)生氧化還原反應析氫腐蝕：發(fā)生條件：鋼鐵表面水膜，呈較強酸性有H2析出負極：Fe2eFe2 正極：2H+2e=H2總反應：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-負極：2Fe4e2Fe2 正極：O2+2H2O+4e- =4OH-總反應：2FeO2+2H2O=2Fe(OH)2&

2、#178; 金屬防護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；化學方法形成致密氧化膜發(fā)藍）3、電化學保護法（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法；陰極保護法） 犧牲陽極的陰極保護法 陰極保護法基礎演練【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，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，電極反應式：負極_，正極_

3、（2）若液面下降，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應式：負極_，正極_【例3】 在鐵的吸氧腐蝕中，發(fā)生還原反應的那個電極上進行的電極反應是A2H2O+O2+4e = 4OH- B2H+2e = H2C4OH- - 4e = 2H2O+O2 DFe-2e = Fe2+【例4】 鐵釘和碳棒用導線連接后，浸入0.01molL的食鹽溶液中，可能發(fā)生的反應是 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】 實驗室中欲快速制取H2，應選用最好的方法是A純鋅和稀硫酸反應； B粗鋅和稀硫酸反應；C粗鋅和硝酸反應； D浸泡過CuSO4溶液的鋅和稀硫酸反應【例7】 a、b、c、d四種金屬片浸泡在稀硫酸中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池，若a、b相連時，a為負極；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)生的氣體在標準狀態(tài)下是4.48

5、L；D產(chǎn)生的氣體在標準狀態(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鐵端將變細減重上升； D銅端粗細不變將下沉課后練習練習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原電池反應是導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，引起的正極反應不同D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化練習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在標準狀況下有22.4L氫氣放出C有2.8g鐵被腐蝕D在標準狀況下有2.24L氣體放出練習3. 實驗室分析白鐵（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。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方程式是_；（6）鋅在樣品中的質(zhì)量分數(shù)是_?；瘜W視野金屬的腐蝕與防護當金屬和周圍介質(zhì)接觸時，由于發(fā)生化學和電化學作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學觀點看，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、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化，造成設備破壞、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重浪費，使國民經(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值3.5%4.2%，超過每年各項天災(火災、風

8、災及地震等)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，研究腐蝕機理，采取防護措施，對經(jīng)濟建設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)，把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學保護等。(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防腐蝕能力。(2)形成保護層在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類。它們是

9、用化學方法，物理方法和電化學方法實現(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，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進一步提高。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的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍處理，簡稱發(fā)藍。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

10、儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細鋼絲等常用發(fā)藍處理。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層，稱為非金屬涂層，也可達到防腐蝕的目的。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。金屬保護層它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層。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)電化學保護法

12、電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設備上采取措施，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。犧牲陽極保護法犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護金屬上，形成腐蝕電池，被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼，海水中的各種金屬設備、構(gòu)件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。外加電流法將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設備的腐蝕。金屬的腐蝕雖然對生產(chǎn)帶來很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產(chǎn)服務，發(fā)展為腐蝕加工技術(shù)。例如，在電子工業(yè)上，廣泛采用印刷電路。其整理方法及原