金属腐蚀与防护

1、三、金属腐蚀与防护【自主学习】1金属的腐蚀金属腐蚀的含义金属表面与周围的物质发生 或因 作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀的实质金属原子 电子被 变成金属 的过程。可用方程式表示为： 。金属腐蚀的类型金属腐蚀可分为 和 ，而电化学腐蚀依据环境的酸碱性可分为 和 。合作探究1：化学腐蚀和电化学腐蚀的异同？金属腐蚀的类型化学腐蚀电化学腐蚀含义 条件 现象 腐蚀的速度 相互关系合作探究2：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同？（以Fe为例）腐蚀类型 区别与联系 析氢腐蚀 吸氧腐蚀相同点腐蚀的本质 负极反应式不同点条件不同电解质溶液不同氧化剂不同 正极反应式不同 产物不同 其它反应式2Fe O2 2H2O2F

2、e（OH）2；4Fe（OH）2O2 2H2O4Fe（OH）3；2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O（3x）H2O 。普遍性合作探究3：铜、银用导线连接后浸入稀硫酸中，一段时间后发现铜被腐蚀。试解析其原因？2金属的防护金属的防护就是依据电化学腐蚀的原理，要防止金属发生 腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的 极，避免发生阳极 反应而溶解。即其本质就是阻止 。因此常用的方法有：在金属表面覆盖 。如：可以在其表面加耐腐蚀的 、 、 、 、橡胶等 ，也可以通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的 。改变金属的内部 。如： 、 等。牺牲阳极阴极保护法。如：镶嵌 的闸门、航海船底、铁塔以及底下

3、铁管道等。外加 电源的 保护法。如：化工厂中盛酸性溶液的容器或管道。经 、外加电源的 极等方法进行钝化。如：合成氨厂中防止反应塔腐蚀。合作探究：金属腐蚀快慢规律探究？作电解池 极引起的腐蚀作原电池 极引起的腐蚀 腐蚀有防护措施的腐蚀；对于同一金属来说，在 电解质溶液中腐蚀速度在 电解质溶液中腐蚀速度在 电解质溶液中腐蚀速度；活泼性不同的两金属，活泼性差别越 ，腐蚀越快；对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越 ，腐蚀越快。要点强化指导 1在原电池中，电源正极在溶液的部分因发生还原反应，而被称为阴极；电源负极在溶液的部分因发生氧化反应，而被称为阳极。在牺牲“阳极”“阴极”保护法中，实质是首先构成

4、原电池，使被保护的金属作原电池的正极（阴极），牺牲的金属作原电池的负极（阳极）。2外加电源往往应用电解的原理，被保护的金属连接在电源的负极上。若被保护的金属连接在电源的正极上也被保护，其理由是使金属发生钝化作用。【问题分析示例】例题1：将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中的铜片是正极，乙中的铜片是负极C两烧杯中溶液的PH值均增大D产生气泡的速度甲比乙慢例题1：解析：本题考查原电池的工作原理、电极的选择、溶液的PH值变化及金属腐蚀的速度。甲池为原电池，乙池不是原电池，而甲池为电化学腐蚀，乙池为化学腐蚀。二者反应的实质

5、都为Zn失电子，溶液中H得到电子，使c（H）减小，PH值均增大。答案：C 针对性练习1如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）AA是Zn、B是Cu、C为稀H2SO4溶液BA是Cu、B是Zn、C为稀H2SO4溶液CA是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液DA是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液解析：由A极逐渐变粗，B极逐渐变细，可知：电解质溶液中含有不活泼的金属阳离子，B极为活泼的金属。答案：D2关于如图所示装置的叙述正确的是（ ）A铜是阳极，铜片上有气泡产生B铜片的质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面

6、被还原解析：如图所示装置是原电池，电极为正、负极，活泼的锌为负极，失去电子，发生氧化反应，本身质量逐渐减少。而铜极为正极，上面富积电子，H移向铜极，发生还原反应产生H2。答案：D例题2：X、Y、Z、M 代表四种金属元素。金属X 和Z 用导线连接放入稀硫酸中时，X 溶解，Z 极上有氢气放出；若电解Y2+和Z2+共存的溶液时，Y 先析出；又知M2+的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）AXZYM XYZMCMZXY DXZMY例题2：解析：由金属X 和Z 用导线连接放入稀硫酸中时，X 溶解，Z 极上有氢气放出知：X为电源的负极，则XZ；再由电解Y2+和Z2+共存的溶液时，Y

7、 先析出可知：ZY；又由M2+的氧化性强于Y2+可知：YM。 针对性练习3把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b相连， a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，b为正极。则四种金属的活泼性顺序为（ ）Aabcd BacbdCacdb Dbdca解析：依据金属的活泼性相对强弱的判断及原电池的正、负极的判断可知：a、b相连， a为负极，则ab；c、d相连，d上有气泡逸出，则c为负极，即cd；a、c相连，a极减轻，a为负极，即ac；b、d相连，b为正极，则db。 答案：C例题3：如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：铁钉

8、在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。若试管内液面上升，则原溶液是 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ，正极： 。若试管内液面下降，则原溶液是 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ，正极： 。若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在 （填“甲”或“乙”）溶液中腐蚀的速度快。例题3：解析：铁钉是铁合金，主要由铁和炭组成，外加电解质溶液，可构成原电池，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管压强减小，气体被吸收，是发生吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应。试管内液面下降，说明试管压强增大，产生气体所致，是发生析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。对于同一金属来说，在强

9、电解质溶液中腐蚀速度在弱电解质溶液中腐蚀速度。答案：电化学；弱酸性或中性 吸氧 2Fe 2Fe24e O2 2H2O4e 4OH ；较强的酸性 析氢 Fe Fe22e 2 H2e H2； 乙。答案：A 针对性练习4如图所示，装置中都盛有0.1mol/L 的NaCl 溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（ ） A B C D解析：由作电解池阳极引起的腐蚀作原电池负极引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀可知答案。 答案：D5家用炒菜铁锅用水清洗后，放置一会出现红棕色的铁锈，在此变化过程中不会发生的化学变化是（ ）A2Fe O2 2H2O2Fe（OH）2B4Fe（O

10、H）2O2 2H2O4Fe（OH）3CO2 2H2O 4e 4OHDFe Fe33e答案：D【课堂练习达标】6下列说法正确的是（ ）A金属被腐蚀时质量一定减少B金属腐蚀就是金属单质被氧化C金属腐蚀一定是在酸性条件下D金属直接与液体接触才能造成金属腐蚀，与气体接触没有影响解析：金属的腐蚀包含化学腐蚀与电化学腐蚀，是金属与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的过程，周围的物质含有气体；金属腐蚀的条件不仅仅是酸性，还有弱酸性或中性；酸性腐蚀时，物质的质量一般减少；而弱酸性或中性腐蚀时，物质一般被氧化成氧化物而附着在原物质上，导致质量增加；金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化变成金属阳离子

11、的过程。可用方程式表示为：MneMn。答案：B7下列关于铁析氢腐蚀的说法正确的是（ ）A铁为正极 B炭为正极C溶液中氢离子浓度不变 D此腐蚀在任何溶液中都发生解析：析氢腐蚀在较强的酸性条件下发生的，被腐蚀的金属铁是负极，其中含的炭为正极，在正极上溶液中氢离子得电子被还原产生氢气。 答案：B8下列措施不能起到防腐作用的是（ ）A对钢铁设备喷油漆 B对钢铁进行电镀C把钢铁与镍、铬等金属制成合金 D把钢铁放入水下解析：金属防护的方法有在金属表面覆盖保护层。如：可以在其表面加耐腐蚀的油漆、搪瓷等非金属材料，也可以通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金属。改变金属的内部组织结构制成合金。把钢铁

12、放入水下，会发生吸氧腐蚀。答案：D9表明金属甲比金属乙活动性强的是（ ）A在氧化还原反应中，甲失电子比乙的多B同价态的阳离子，甲比乙氧化性强C甲能与盐酸反应放出氢气而乙不能D将甲乙组成原电池时，甲为正极解析：金属甲比金属乙活动性强的得失电子能力的强弱，与得失电子数目多少无关；而同价态的阳离子，说明乙比甲氧化性强；一般来说，原电池负极的活泼性强些；又甲能与盐酸反应放出氢气而乙不能，说明甲排在氢之前，乙排在氢之后。 答案：C10钢铁在空气中发生电化学腐蚀时，正极上发生的电极反应为（ ）AFe 3= B2H2O + O2 + 4=4OHCFe 2= D4OH 4=2H2O + O2解析：钢铁在空气中

13、发生电化学腐蚀时，主要是吸氧腐蚀，正极上的反应为：2H2O + O2 + 4=4OH。 答案：B11下列描述不正确的是（ ）A纯锌与稀硫酸反应比粗锌的反应速率快B用稀硫酸与锌制取氢气时，加入少量硫酸铜溶液，可加快反应的速率C纯铁比生铁更难发生电化学腐蚀D钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀解析：粗锌、生铁以及锌与其置换出的铜，加上电解质溶液，可组成原电池，从而使反应速率加快。 答案：A12关于牺牲阳极阴极保护法的叙述中正确的是（ ）A正极是阳极 B负极是阴极C阳极上发生氧化反应 D正极上发生氧化反应解析：在牺牲“阳极”“阴极”保护法中，实质是首先构成原电池，使被保护的金属作原电池的正极（阴极），牺牲的金属作

14、原电池的负极（阳极）。 答案：C【三维体系构建】答案：1锌锰电池；2铅蓄电池；3氢氧燃料电池；4活泼性不同的两个电极；5电解质溶液；6两电极浸入电解质溶液中且用导线连接起来组成闭合的回路；7能自发的发生氧化还原反应；8化学腐蚀；9电化学腐蚀；10吸氧腐蚀；11析氢腐蚀。课外天地 新型的化学电源 随着工农业生产和国防建设的迅速发展，人们对化学电源的要求也越来越高，需要制造具有体积、电容量大、质量小和功率大等特点的新型的化学电源。下面着重介绍两种常用的新型的化学电源。 1银锌蓄电池 银锌蓄电池是一种高能电池。它的质量小、体积小，是人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。银锌蓄电池的负极是锌（Zn），正极是氧化银（Ag2O），用锌酸盐溶液（如H2ZnO2加KOH溶液）作电解质溶液。放电时，在电极上发生的如下反应：负极（锌片） Zn 2OHZn（OH）2 2e正极（氧化银） Ag2OH2O2e2Ag2OH 总反应式 ZnAg2OH2O 2AgZn（OH）2 银锌蓄电池所蓄的电能很高，但使用期不长，在充电状态下不宜长期保存。 2锂电池 锂电池在较小的体积或质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在261.3344.1