化学原理核心考点-钢铁腐蚀

1、钢铁腐蚀化学之美为什么钢铁容易生锈呢？怎样防止钢铁生锈？课堂探究² 钢铁的腐蚀:金属或合金与周围物质接触，发生化学反应而被腐蚀损耗的过程化学腐蚀：与化学物质（如SO2、Cl2、O2等）发生氧化还原反应电化学腐蚀：跟电解质溶液，活泼金属失电子，发生氧化还原反应析氢腐蚀：发生条件：钢铁表面水膜，呈较强酸性有H2析出负极：Fe2eFe2 正极：2H+2e=H2总反应：Fe2H+=Fe2+H2吸氧腐蚀：发生条件：钢铁表面水膜溶有O2 ，极弱酸性或中性或碱性，O2 得电子成为OH-负极：2Fe4e2Fe2 正极：O2+2H2O+4e- =4OH-总反应：2FeO2+2H2O=2Fe(OH)2&

2、#178; 金属防护1、改变金属内部结构（不锈钢、青铜器等） 使用马口铁:在铁皮镀上千分之一厘米的锡,可隔绝空气与水2、表面覆盖保护层（涂矿物油脂，油漆或搪瓷塑料；镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法；化学方法形成致密氧化膜发蓝）3、电化学保护法（轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块，牺牲阳极的阴极保护法；阴极保护法） 牺牲阳极的阴极保护法 阴极保护法基础演练【例1】 在如图所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 【例2】 如图：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式：负极_，正极_

3、（2）若液面下降，则溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式：负极_，正极_【例3】 在铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的那个电极上进行的电极反应是A2H2O+O2+4e = 4OH- B2H+2e = H2C4OH- - 4e = 2H2O+O2 DFe-2e = Fe2+【例4】 铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01molL的食盐溶液中，可能发生的反应是 A碳棒上放出氯气 B碳棒附近产生OH-C碳棒上放出氧气 D铁钉被氧化【例5】 埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是A在潮湿疏松的土壤中； B在含铁元素较多的酸性土壤中；C在干燥致密不透气的土壤中；D在含碳较多的潮湿透气的中性土

4、壤中【例6】 实验室中欲快速制取H2，应选用最好的方法是A纯锌和稀硫酸反应； B粗锌和稀硫酸反应；C粗锌和硝酸反应； D浸泡过CuSO4溶液的锌和稀硫酸反应【例7】 a、b、c、d四种金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，d为正极；a、c相连时，a被腐蚀；b、d相连时，b极产生氢气这四种金属的活动性顺序（由大到小）是Aabcd； Bacdb；Ccabd； Dbdca 【例8】 白铁皮（镀锌铁）发生析氢腐蚀时，若有0.4mol电子发生转移，下列说法正确的是A有11.2g金属被氧化； B有13g金属被氧化；C产生的气体在标准状态下是4.48

5、L；D产生的气体在标准状态下是8.96L【例9】 在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图），再向水中加入少量CuSO4，经过一段时间应看到的现象是A铁端将附着铜增重下沉； B铜端将附着铜增重下沉；C铁端将变细减重上升； D铜端粗细不变将下沉课后练习练习1. 下列说法正确的是A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化练习2. 白铁皮（镀锌）发生析氢

6、腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（ ）A有6.5g锌被腐蚀B在标准状况下有22.4L氢气放出C有2.8g铁被腐蚀D在标准状况下有2.24L气体放出练习3. 实验室分析白铁（镀锌）样品成分，称取1.00g样品放在烧杯中加入过量的盐酸，然后用玻片盖住烧杯，首先观察到有大量的气泡冒出，后来放出气体速率变慢，最后完全反应。接着加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，分离出灰绿色沉淀；该沉淀在空气中加热至质量不变；最后得1.20g红色粉末。已知锌及其化合物与铝及其化合物的性质相似，回答：（1）白铁镀锌的作用是_；（2）盖玻片的作用是_；（3）放出气体的速度由快到慢的原因是 _；（4）为什么要

7、加入过量的NaOH溶液_；（5）在空气中加热灰绿色沉淀的化学方程式是_；（6）锌在样品中的质量分数是_。化学视野金属的腐蚀与防护当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。从热力学观点看，除少数贵金属(如Au、Pt)外，各种金属都有转变成离子的趋势，就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5%4.2%，超过每年各项天灾(火灾、风

8、灾及地震等)损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨!因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。(1)改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。(2)形成保护层在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是

9、用化学方法，物理方法和电化学方法实现的。金属的磷化处理钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为5 m20 m，在大气中有较好的耐蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。金属的氧化处理将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5 m1.5 m的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4)，以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学

10、仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。非金属涂层用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目的。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁、色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。金属保护层它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为

11、镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法，作为浸涂层的金属是低熔点金属，如Zn、Sn、Pb和Al等。热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广；热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器；热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆；热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。(3)改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。(4)电化学保护法

12、电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。金属的腐蚀虽然对生产带来很大危害，但也可以利用腐蚀的原理为生产服务，发展为腐蚀加工技术。例如，在电子工业上，广泛采用印刷电路。其整理方法及原