1-4-金屬的腐蝕和防護

第四節(jié)金屬的腐蝕與防護【課標要求】1.知道金屬腐蝕的危害，認識金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)，理解金屬電化學腐蝕的原理，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式。2.了解防止金屬腐蝕的措施。理解金屬的電化學腐蝕原理在生產(chǎn)、生活中的應用，進一步從能量的角度理解化學科學對人類生活的重要貢獻?！竞诵乃仞B(yǎng)】1.科學態(tài)度與社會責任：樹立防止金屬腐蝕的意識，將金屬腐蝕的防護方法應用于實際生產(chǎn)。2.科學探究與創(chuàng)新意識：通過實驗科學探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因。探究學習一金屬電化學腐蝕的原理1．金屬腐蝕的定義和分類(1)定義：金屬表面因與周圍的物質(zhì)發(fā)生而遭到破壞的現(xiàn)象。(2)實質(zhì)：金屬原子的過程。(3)分類：化學腐蝕和。氧化還原反應失電子被氧化成陽離子電化學腐蝕2．金屬電化學腐蝕的原理(1)定義：不純的金屬接觸到發(fā)生原電池反應而發(fā)生的腐蝕。(2)實質(zhì)：被腐蝕的金屬作原電池的極而失電子被氧化。電解質(zhì)溶液負(3)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類別吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性.水膜酸度.負極反應

正極反應

原電池反應

不強較強O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑想一想？(1)銅板上鐵鉚釘處雨天過后生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)，寫出生銹過程中發(fā)生的化學反應方程式。

2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O想一想？(2)如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4的雨水和生鐵片。觀察到：開始導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。①導管內(nèi)液面下降時，發(fā)生(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”)。②墨水回升時，發(fā)生(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”)，此時正極反應式為：。③析氫腐蝕消耗(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蝕產(chǎn)生，具支試管中溶液pH逐漸(填“增大”或“減小”)。析氫腐蝕吸氧腐蝕O2＋2H2O＋4e－=4OH－H＋OH－增大3．金屬腐蝕的快慢規(guī)律(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，金屬腐蝕由快到慢的順序是：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，活動性強的金屬腐蝕速率越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，一般電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕速率越快。想一想？如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為__________________。⑤④②①③⑥【理解應用】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)無論化學腐蝕還是電化學腐蝕，金屬的腐蝕都是失電子被氧化的過程()(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主()(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式為Fe－3e－=Fe3＋()(4)銅在酸性條件也可以發(fā)生析氫腐蝕()(5)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(6)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣()×√×√√××××【理解應用】2．(2019·上海高考)關于右圖裝置，敘述錯誤的是()A．石墨電極反應O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．鼓入少量空氣，會加快Fe的腐蝕C．加入少量的NaCl，會加快Fe的腐蝕D．加入HCl，石墨電極反應式：2H＋＋2e－=H2↑×√×化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，危害更大。析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實際情況中以吸氧腐蝕為主。鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極都是鐵，失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。金屬活動性順序中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動性順序中排在氫前面的金屬才可發(fā)生析氫腐蝕?！痉此細w納】探究學習二金屬腐蝕的防護1．在金屬表面覆蓋保護層①涂耐腐蝕物質(zhì)，如涂油漆等。②鍍抗腐蝕金屬，如電鍍等。③鍍膜，如烤藍等。2．改變金屬內(nèi)部組成、結構等，如制成不銹鋼。3．電化學防護方法(1)犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理負極：比被保護金屬活潑的金屬；正極：被保護的金屬設備。(2)外加電流的陰極保護法——電解原理a．陰極：被保護的金屬設備；b．陽極：惰性電極?！練w納總結】【理解應用】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陰極保護法()(2)鐵管鍍鋅層局部破損后，鐵管仍不易生銹()(3)當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用()(4)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()(5)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用()(6)外加電流陰極保護法，在通電時被保護的金屬表面腐蝕電流降至零或接近于零()×√×√√××××【理解應用】2．(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是()

A．陰極的電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快×√×探究學習三金屬腐蝕的防護1．一次性保暖貼工作原理

負極正極電極材料電極反應離子導體使用后固體成分鐵粉活性炭Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－食鹽水炭粉、氯化鈉固體、三氧化二鐵固體及含鎂和鋁的鹽2．微電解技術處理工業(yè)廢水

負極正極電極材料電極反應離子導體原理鐵屑中的鐵鐵屑中的碳Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑工業(yè)廢水新生成的電極反應產(chǎn)物具有很高的反應活性，能與廢水中的某些污染物發(fā)生氧化還原反應，從而達到去除污染物的目的【歸納總結】【理解應用】糕點包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是()A．脫氧過程是吸熱反應，可降低溫度，延長糕點保質(zhì)期B．脫氧過程中鐵做原電池正極，電極反應：Fe－3e－===Fe3＋C．脫氧過程中碳做原電池正極，電極反應：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．含有1.12g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336mL(標準狀況)【基礎達標】1．下列有關金屬電化學腐蝕的說法正確的是()A．銅既可以發(fā)生析氫腐蝕也可以發(fā)生吸氧腐蝕B．鐵只能發(fā)生析氫腐蝕C．銅只能發(fā)生吸氧腐蝕D．吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍【基礎達標】2．埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列情況下被腐蝕得最慢的是()A．在潮濕疏松的堿性土壤中B．在干燥致密的酸性土壤中C．將輸油管道與電源負極相連D．在輸油管道接口處包上銅皮【基礎達標】5．根據(jù)右圖，下列判斷中正確的是()

A．燒杯a中的溶液pH升高B．燒杯a中發(fā)生的反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．燒杯b中發(fā)生還原反應D．燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl－－2e－=Cl2↑【素養(yǎng)提升】6．(2017·全國卷Ⅰ，11)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是()

A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整操作現(xiàn)象

取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水

放置一段時間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域為藍色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹7．某同學進行下列實驗。已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]反應生成藍色的鐵氰化亞鐵沉淀。請回答：(1)生鐵片發(fā)生________腐蝕，中心區(qū)的電極反應式為________________；(2)邊緣處的電極反應式為______________________，交界處發(fā)生的反應為