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1、第十五讲金属的腐蚀与防护 教学目标 1.知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀与电化学腐蚀）。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害。 3.掌握金属防护的方法 知识梳理 知识点一、金属腐蚀的类型 金属腐蚀： 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质就 是金属原子失去电子而被氧化 的过程： M-ne -=Mn+ 1.化学腐蚀：金属与接触到的干燥 气体（如O2、Cl2等）或 非电解质 液体等 直接 发生化学反 应而引起的腐蚀 2.电化学腐蚀：不纯 的金属与 电解质 溶液接触，发生原电池 反应的腐蚀。 如：钢铁在潮湿的空气中生锈，就是电化学腐蚀最典型的例子。 化学
2、腐蚀与电化学腐蚀的区别： 化学腐蚀电化学腐蚀 条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象无电流 产生有 微弱电流 产生 本质金属被 氧化较活泼金属被氧化 联系两者往往同时发生，电化学 腐蚀更普遍 典型例题 1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(C) A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nn 2H 2 B马口铁 (镀锡铁 )镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 知识点二、电化学腐蚀 1. 析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液（水膜）酸性 较强，腐蚀过程中有氢气 放出，叫做析 氢腐蚀。 2.
3、 吸氧腐蚀：金属表面的电解质溶液（水膜）酸性较弱 或呈 中性 、碱性 且溶有一定量氧气 时，发生吸氧腐蚀。 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀吸氧腐蚀 图形描述 条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性 电 极 反 应 负极 Fe-2e - =Fe 2+ Fe-2e -=Fe2+ 正极 2H +2e-=H 2O2+4e -+2H 2O=4OH - 总反应 Fe+2H += Fe2+ H 2 Fe 2 2OH =Fe (OH)2 2Fe+O2+2H2O=2Fe (OH)2 联系吸氧 腐蚀更普遍 3.金属腐蚀快慢的判断： （1）同一电解液的腐蚀：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀 （2）
4、同一种金属的腐蚀：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液 典型例题 1如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1).铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。 (2).若试管内液面上升，则原溶液呈弱酸性或中性，发生吸氧腐蚀，电极反应式： 负极：2Fe4e=2Fe 2 ，正极：O22H2O4e=4OH。 (3).若试管内液面下降，则原溶液呈较强的酸性，发生析氢腐蚀。电极反应式： 负极：Fe2e=Fe 2 ，正极：2H2e=H2 。 2如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生 铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是() A生铁块中的碳是原电池的
5、正极 B红墨水柱两边的液面变为左低右高 C两试管中相同的电极反应式是Fe2e= Fe 2 Da 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 答案B 3家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应 是( ) A4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3 B2Fe2H2OO22Fe(OH)2 C2H2OO24e4OH DFe 3eFe 3 答案： D 4.（2013-2014 朝阳高二期末2）.下列叙述不正确的是（） 铁表面镀锌，铁作阳极 船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH - 钢铁发生吸氧腐蚀时，铁
6、作负极被氧化：Fe-3e-=Fe3+ A.B.C.D. 答案： D 5如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(C) ABCD 知识点三、金属防护的方法 1.金属常见的防护方法 （1）在金属表面覆盖保护层 a. 在金属表面涂油脂 、 油漆 或覆盖搪瓷等物质 b. 用电镀、喷镀的方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。如自行车钢圈就是用电镀 的方法在铁表面镀上一层耐腐蚀、耐磨的铬或镍。 c. 用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。 （2）改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢 。 2.金属的电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法 依据原电池
7、原理电解池原理 原理a. 负极：比被保护的金属活泼的金属 （要定期予以更换） b. 正极：被保护的金属设备 a. 阴极: 被保护的金属设备 b. 阳极：惰性金属或石墨 应用一些钢铁设备（如锅炉内壁、船舶外 壳等）装上镁合金或锌块 土壤、海水及水中的金属设备 实例 示意 图 典型例题 1下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是() 金属表面涂抹油漆改变金属内部结构保持金属表面清洁干燥 金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜 AB CD全部 答案D 2为了防止轮船船体的腐蚀，应在船壳水线以下位置嵌下一定数量的( ) A铜块B铅块C锌块D钠块 答案： C 3.（2013 人大附高二
8、期末13）.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（） A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 答案： C 4图 的目的是精炼铜，图的目的是保护钢闸门。下列说法不正确 的是 图图 A图 中 a 为纯铜 B图 中 SO4 2-向 b 极移动 C图 中如果 a、b 间连接电源，则a 连接负极 D图 中如果 a、b 间用导线连接，则X 可以是铜 答案： D 5下列金属防护属于电化学保护的是( ) A改变金属内部组成
9、结构，可以增强金属耐腐蚀的能力 B在金属表面覆盖一层保护层 C牺牲阳极阴极保护法 D外加电流阳极保护法 答案： CD 巩固练习 1在空气中，钢铁与食盐水接触，发生电化腐蚀，在正极上发生的电极反应是（） AFe-2e -Fe2+ B2H+2e -H 2 CNa +e-Na D2H2O+O2+4e -4OH- 答案： D 2钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生原电池反应为2Fe2H2OO2 = 2Fe2 4OH。 以下说法正确的是（） A负极发生的反应为：Fe2e= Fe 2 B正极发生的反应为：2H2OO22e= 4OH C原电池是将电能转变为化学能的装置 D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐
10、蚀 答案： A 3日常生活中所用的自来水管，你认为用哪一种管子既经济又耐用( ) A镀锌铁管B不锈钢管C铜管D普通钢管 答案： A 4为了防止铁腐蚀，下列做法不可取的是( ) A在铁制品表面刷漆B将铁制品长期暴露在空气中 C将铁制品浸在水中与空气隔绝D在铁制品表面镀氧化膜 答案： B 5为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（） （双选） A将青铜器放在银质托盘上B将青铜器保存在干燥的环境中 C将青铜器保存在潮湿的空气中D在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 答案： BD 6以下防腐措施中，属于电化学保护法的是(C) A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B在金属中加入一些铬或者镍
11、制成合金 C在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D在金属表面喷漆 7下列现象中，不是由于原电池反应造成的是(D) A含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快 B金属在潮湿的空气中易腐蚀 C纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率 D化工厂中的铁锅炉易腐蚀而损坏 8下列事实不能用电化学原理解释的是( A ) A铝片不需要特殊的保护方法 B炒过菜的铁锅未清洗易生锈 C轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌 D镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀 9炒过菜的锅未及时洗净（残留液中含有NaCl） ，第二天便会被腐蚀而出现红褐色锈斑。 试回答： （1）铁锅的锈蚀应属于电化学腐蚀，腐蚀的原因是铁锅材料为合
12、金，铁和少量的碳及 NaCl 溶液构成原电池，使铁发生电化学腐蚀。 （2）铁锅锈蚀的电极反应式为：负极Fe2e=Fe2；正极 O22H2O4e =4OH。 正负极电极反应产物继续发生反应，反应的离子方程式和化学方程式为: Fe2 2OH =Fe（OH）2; 2Fe+O+2H2O=2Fe (OH)2 。 10. 钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。 （1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程的正极反应式为O22H2O 4e=4OH。 （2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可利用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门 上的固体材料R 可以采用C 。 A铜B钠C锌D
13、石墨 （3） 图乙所示的方案也可以降低铁闸的腐蚀速率，其中铁阀门应该连接在直流电源的负 极。 拓展提升 1以下现象与电化腐蚀无关的是( ) A黄铜 (铜锌合金 )制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁芯(几乎是纯铁 )容易生锈 C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D银制奖牌久置后表面变暗 答案： D 2在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（） Fe 2+转化为 Fe3+ O2被还原产生 H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3 xH2O 杂质碳被氧化 A只 B只 CD 答案： C 3为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固 定在图示的三个装置中，再放置
14、于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象 的描述不正确的是(B) A装置 左侧的液面一定会下降B左侧液面装置比装置 的低 C装置 中的铁钉腐蚀最严重D装置 中的铁钉几乎没被腐蚀 4镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是(B) 有 5.6 g 金属被腐蚀有 6.5 g 金属被腐蚀 在标准状况下有2.24 L 气体放出在标准状况下有1.12 L 气体放出 ABCD 5在 A、B、C 三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示： （1）A 中反应的离子方程式为Fe+2H+= Fe2+ H2 。 （2）B 中 Sn 极的电极反应式为2H+2e-=H2
15、，Sn 极附近溶液的pH 增大 (填“ 增大 ” 、“ 减小 ” 或“ 不变 ”)。 （3）C 中被腐蚀的金属是锌，总反应的离子方程式为Zn+2H+= Zn2+ H2 ， 比较 A、B、C 中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是BAC 。 6关于铁生锈的机理有人提出如下步骤： Fe2e=Fe 2 ；H e=H； 4HO2=2H2O； 4Fe2O2(42x)H2O=2Fe2O3 xH2O 8H 根据以上过程，回答下列问题： (1)根据以上机理，判断下列说法正确的是(C) A以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀 B从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂 C反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化 D从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀 (2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有(AD) A给铁件铆上一些锌板 B给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D在铁件表面涂上一层较厚的沥青 (3)现有质量为1 000 g 的某铁件已在水下生锈，若测知整个锈蚀过程中有6 mol 电子发生转 移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为33.6L，反应后铁件的质量为1066g(已知铁锈 Fe2O3 xH2O 中 x 值为 1)。