蘇教版高中化學選修4第3講：金屬的腐蝕與防護(學生版)

金屬的腐蝕與防護____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________認識金屬腐蝕的危害，能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式。3.掌握金屬腐蝕的防護方法。一、金屬的腐蝕1．概念 金屬或合金與周圍接觸到的_____________發(fā)生______________而腐蝕損耗的過程。2．本質(zhì) 金屬原子_______電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生_____反應。3．分類 (1)化學腐蝕： 金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)溶液(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。 (2)電化學腐蝕： 不純的金屬跟_____________溶液接觸時，會發(fā)生_____________反應，比較活潑的金屬失電子而被氧化。4．鋼鐵的電化學腐蝕(1)鋼鐵的電化學腐蝕的分類(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強水膜呈中性_或酸性很弱__電極

反應負極Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正極C2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－總反應2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)25.影響金屬腐蝕的因素。影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個方面，就金屬本性而言，金屬越活潑，越容易被腐蝕。介質(zhì)對金屬的腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，就容易被腐蝕。6.化學腐蝕與電化學腐蝕的相同點和不同點 相同點都是造成金屬被氧化腐蝕。不同點是化學腐蝕是金屬和氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應，無電流產(chǎn)生；電化學腐蝕是發(fā)生原電池反應，有電流產(chǎn)生。7.從字面上區(qū)別析氫腐蝕和吸氧腐蝕 析氫腐蝕中的“析”是“析出”的意思，即發(fā)生該腐蝕時，有H2析出；吸氧腐蝕中的“吸”是“吸進”的意思，即發(fā)生該腐蝕時，空氣中的氧氣參加反應而被消耗。8．鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要：主要是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。電化學腐蝕中吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍，吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，在金屬活動性順序中位于氫前面和氫之后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。二、金屬的防護1．金屬的電化學防護 (1)犧牲陽極的陰極保護法： 應用_______原理，讓被保護金屬作_______極，另找一種活潑性較強的金屬作_______極。 如圖所示：(2)外加電流的陰極保護法： 利用_______原理，把被保護的鋼鐵設(shè)備作為陰極，用_______作為輔助陽極，在電解質(zhì)溶液里，接外加_______。 如圖所示：2．改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 制成防腐_______。如不銹鋼。3．加保護層 如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或使其鈍化等。注意：方法歸納1．不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。2．金屬的腐蝕與所接觸到的電解質(zhì)強弱有關(guān)?；顫娊饘僭陔娊赓|(zhì)溶液中的腐蝕比在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快，在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕比在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快。3．一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有原電池防護措施的腐蝕＞有電解池防護措施的腐蝕。(2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢順序：強電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 (3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。 (4)一般對同一種電解質(zhì)溶液來說，在一定濃度范圍內(nèi)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 提醒：原電池的負極被腐蝕，正極被保護；電解池的陽極被腐蝕，陰極被保護。知識點一：1．金屬腐蝕快慢的判斷方法例1．一根鐵絲插入煮沸過的蒸餾水中，鐵絲上有三點：A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。問：(1)A、B、C三點哪點腐蝕最快？(2)若向蒸餾水中加入少量食鹽，B處的腐蝕速率將如何變化？(3)若將蒸餾水換成：①0.1mol·L－1H2SO4溶液；②1mol·L－1H2SO4溶液；③18.4mol·L－1H2SO4溶液。則A處腐蝕由快到慢的順序是________。知識點二：金屬制品防腐處理探究例2.金屬鋁易與空氣中的氧氣發(fā)生反應生成一層氧化膜，使鋁件有耐腐蝕性，但氧化膜很薄，易被擦破損壞。為了增厚氧化膜，人們常將鋁和鋁的合金做進一步的氧化處理。電化學氧化法是將鋁件和另一種材料作電極，在特定的電解質(zhì)溶液中通電電解。在鋁與電解質(zhì)溶液的接觸面上形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過并產(chǎn)生熱量，從而生成一層較厚的氧化膜。請回答下列問題：(1)鋁件在電解的過程中作________極(填“陰”或“陽”)(2)簡述氧化膜的形成過程，寫出鋁件所發(fā)生的電極反應式以及形成氧化膜的化學方程式_________________________(3)在海洋工程上，通常用鋁合金(Al－Zn－Cd)保護海底鋼鐵設(shè)施，其原理如下圖所示，其中負極發(fā)生的電極反應為：____________________________________________________在實際應用中，用鋁合金而不選用純鋁。純鋁不能很好地起到保護作用，其原因是：_____________________________【基礎(chǔ)演練】1．下列事實與電化學腐蝕無關(guān)的是 ()A．光亮的自行車鋼圈不易生銹B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易生銹C．銅、鋁電線一般不連接起來作導線D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹2．如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動)，下列敘述正確的是 ()A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生3．(江西省吉安市白鷺洲中學2015屆高三上學期期中考試)下面有關(guān)電化學的圖示，完全正確的是（）4．關(guān)于下列各裝置圖的敘述中，不正確的是()A．用裝置①精煉銅，則a極為粗銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B．裝置②的總反應是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋C．裝置③中鋼閘門應與外接電源的負極相連D．裝置④中的鐵釘幾乎沒被腐蝕5．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”(1)在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。()(2)用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。()(3)工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。()(4)把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。 ()(5)給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負極相連接以防止鐵腐蝕。()(6)制成合金后均比純金屬耐腐蝕。 ()(7)將金屬與外加直流電源的負極相連接，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕。()【鞏固提高】6．判斷下列腐蝕的類型(填“化學腐蝕”、“吸氧腐蝕”或“析氫腐蝕”)。 (1)通Cl2的鐵制管道被腐蝕( ) (2)浸泡食鹽水的鐵釘被腐蝕( ) (3)用鋁制飯盒盛放醋酸，一段時間后，飯盒被腐蝕( ) (4)將鐵釘放在NH4Cl溶液中，鐵被腐蝕( ）7.鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性”對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是_________________________________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________。a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為________________________。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_____________________________(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_____________________________________。利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為____。1.如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時，由快到慢的順序是()A．④②①③ B．②①③④C．④②③① D．③②④①(浙江省建人高復2015屆高三上學期第三次月考)下列有關(guān)電化學的內(nèi)容正確的是（）A．馬口鐵和白鐵皮破損后，白鐵皮比馬口鐵腐蝕快，所以使用白鐵皮時要注意防止鐵皮出現(xiàn)刮痕B．原電池中電子從負極流出流入正極，電解池中電子從陰極流出流入電源負極C．已知磷酸亞鐵鋰電池總反應為FePO4+Lieq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4，電池中的固體電解質(zhì)可傳導Li+，則該電池充電時陽極電極反應式為：LiFePO4+e-=FePO4+Li+D．常溫下以C選項中電池為電源以石墨為電極電解200mL飽和食鹽水，當消耗1．4gLi時，溶液的pH為14(忽略溶液的體積變化)3．下列說法中，正確的是()①鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕②鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3·nH2O③鋅和鐵構(gòu)成原電池時，鐵作負極④鉛蓄電池中鉛作負極，PbO2作正極，兩極浸到稀H2SO4中A．只有②④ B．只有①③C．①②③ D．①②③④4．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是 ()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的5.（2013北京卷）下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是（）A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護攔表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊6．鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實驗小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計了如下圖所示的快速、易行的方法：首先檢查制取氧氣的裝置的氣密性，然后按上圖連接好裝置，點燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3min左右后，觀察到的實驗現(xiàn)象為：①直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；②直形管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答下列問題。(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生銹屬于________。能表示其原理的電極反應方程式為___________________________________(2)儀器A的名稱為________，其中裝的藥品可以是________，其作用是_________________________________________________________________。(3)由實驗可知，鐵生銹的條件為________。決定鐵生銹快慢的一個重要因素是_______________________________________________________________。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是()①有5.6g金屬被腐蝕②有6.5g金屬被腐蝕③在標準狀況下有2.24L氣體放出④在標準狀況下有1.12L氣體放出A．①② B．②③ C．①④ D．③④2．如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應式是Fe－2e－=Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕3．(2015上?；瘜W)研究電化學腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應為：O2+2H2O+4e→4OH–C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H++2e→H2↑4．銀器的保護主要是維持它的原貌。對于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器，可將其和鋁片一起接觸浸在稀NaOH溶液中，經(jīng)一定時間后污跡消失，取出后用水洗干凈，再用軟布或棉團擦光。下列有關(guān)敘述中，不正確的是 ()A．溶液中的OH－向負極移動B．在銀表面上的反應為：Ag2S＋2e－=2Ag＋S2－C．在鋁表面上的反應為：Al－3e－=Al3＋D．在鋁表面的反應為：Al＋4OH－－3e－=AlO2－＋2H2O5.(2014年高考上海卷第12題)如右圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中下列[分析正確的是（）A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－→H2↑B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體6.(2014年高考江蘇卷第11題)下列有關(guān)說法正確的是（）A．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減