2018-2019学年高中化学第四章电化学基础第四节《金属的电化学腐蚀与防护》知识点总结及典例解析

学必求其心得，业必贵于专精第四节金属的电化学腐化与防范1．钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐化，放出氢气。2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐化，最一生成铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。3．钢铁吸氧腐化的正极发生的电极反应是：2H2O＋O2＋4e－===4OH－.4．金属电化学防范的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。金属的电化学腐化[自学教材·填要点］1．金属的腐化1）看法:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐化耗费的过程.2）实质:金属原子失去电子变为阳离子,金属发生氧化反应.(3）分类：①化学腐化：1学必求其心得，业必贵于专精金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐化.②电化学腐化：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较爽朗的金属失电子而被氧化。2．钢铁的析氢腐化和吸氧腐化吸氧腐化析氢腐化条件水膜呈中性或弱酸性水膜呈较强酸性正极O2＋4e－＋2H2O2H＋＋2e－===H2↑反应===4OH－负极－－2＋Fe－2e－===Fe2＋反应Fe2e===Fe总反2Fe＋O2＋2H2OFe＋2H＋===应===2Fe（OH)2Fe2＋＋H2↑［师生互动·解疑难]（1）化学腐化和电化学腐化经常同时发生,可是电化学腐化比化学腐化更宽泛，危害更大。（2)析氢腐化和吸氧腐化取决于金属表面电解质溶液的酸碱性,实质情况中以吸氧腐化为主。(3)钢铁发生析氢腐化或吸氧腐化时，负极均是Fe失电子生成2学必求其心得，业必贵于专精Fe2＋，而非Fe3＋.4)一般情况下，只有在金属活动性序次中排在氢从前的金属才有可能发生析氢腐化。1．请以吸氧腐化为例，用化学方程式讲解铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成过程:（1）负极：___________________________________________________________;（2)正极：___________________________________________________________；（3)总反应：；（4）_____________________________________________________________；（5）______________________________________________________________。答案:（1)Fe－2e－===Fe2＋(2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－3学必求其心得，业必贵于专精(3）2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2(4)4Fe（OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)35)2Fe(OH）3===Fe2O3·xH2O＋（3－x）H2O金属的电化学防范［自学教材·填要点]1．金属的防范2．金属的电化学防范（1）牺牲阳极的阴极保护法：应用原电池原理，让被保护金属作正极，另找一种爽朗性较强的金属作负极。（2)外加电流的阴极保护法：利用电解原理,把被保护的钢铁设备作为阴极,用惰性电极作为辅助阳极，在电解质溶液里，接外加直流电源。3．牺牲阳极的阴极保护法的实验研究4学必求其心得，业必贵于专精(1)实验步骤:按右图所示连接好装置；往Fe电极区滴入2滴黄色K3［Fe(CN)6］(铁氰化钾)溶液,观察实验现象.已知Fe2＋与[Fe(CN)6］3－反应生成带有特色蓝色的铁氰化亚铁积淀：3Fe2＋＋2［Fe（CN)6]3－===Fe3［Fe（CN)6］2↓。2)实验现象:能够看到电压表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，往Fe电极周边滴入K3[Fe(CN）6］溶液，没有蓝色积淀生成。3)实验结论：实质上是Zn、Fe、NaCl溶液（酸化)构成原电池,发生以下电极反应：负极：Zn－2e－===Zn2＋,正极：2H＋＋2e－===H2↑。往Fe电极周边滴加K3[Fe(CN)6］溶液不变蓝色,说明溶液中不含Fe2＋，证明Fe未被腐化(即牺牲阳极金属保护阴极金属）。[师生互动·解疑难］1）金属防范的基本思路：①防范金属与氧化性介质直接接触.②防范金属表面形成电解质溶液层。③改进金属的内部结构。（2）金属防范的其他方法：5学必求其心得，业必贵于专精①改变金属的内部组织结构,使金属的性质发生改变，成为耐腐化金属，如把铬、镍等加入一般钢里制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层,使金属制品与周围物质隔走开来，这是一种宽泛采用的防范方法。2．用“短线”将以下金属的防范方法连线。（1）加保护层A．钢闸门与直流电源负极相连（2)牺牲阳极阴极保护法B．电线外面包塑料法（3）外加电流的阴极保护法C．一般钢制镍铬钢（4)改变内部结构D．轮船外壳装上锌块答案：（1)－B(2）－D（3)－A（4)－C主题1：钢铁的析氢腐化和吸氧腐化的不相同点有哪些？形成原电池的条件不相同，水膜呈较强的酸性发生析甲氢腐化，水膜呈中性或很弱的酸性则发生吸氧腐化乙丙

＋－正极反应式不相同，析氢腐化为：2H＋2e===H2↑,总反应式不相同，析氢腐化:Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，6学必求其心得，业必贵于专精吸氧腐化:2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH）2，4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3丁电化学腐化中，吸氧腐化比析氢腐化更宽泛主题2:商议金属防范的常用方法有哪些？甲改变金属的内部结构，如钢中加入镍制成不锈钢在金属表面覆盖保护层,把被保护的金属与腐化介乙质分开，如在金属表面涂油漆、油脂、搪瓷、镀铬、覆盖蓝色氧化膜（Fe3O4等）改进腐化的环境，如减少腐化介质的浓度，除去丙介质中的氧等电化学保护，依照电化学原理，经过改变金属在丁电解质溶液中的作用,从而控制金属的腐化，如牺牲阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法等金属的腐化与防范［例1］结合以下列图判断，以下表达正确的选项是（)7学必求其心得，业必贵于专精A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3［Fe(CN)6］溶液，均有蓝色沉淀[解析]两个装置均为原电池，负极都是爽朗金属,依照原电池原理可知：原电池的正极金属碰到保护，A项正确；Ⅰ：负极为活泼金属Zn，B错误；Ⅱ中是酸性溶液，电极反应中不能够有OH－生成，C错误;Ⅰ中无Fe2＋生成;不能够生成铁氰化亚铁积淀，D错误。［答案］A解答此类题目主要从以下三个方面解析：（1)正确判断金属的腐化是化学腐化还是电化学腐化。(2)若是是电化学腐化，判断出正、负极，较爽朗的金属为负极被腐化，较不爽朗的金属为正极被保护。(3）电化学腐化中依照电解质溶液的酸碱性确定腐化的种类,若是酸性溶液则发生析氢腐化，若是中性或弱酸性溶液则发生吸氧腐化。8学必求其心得，业必贵于专精1．以下有关钢铁腐化与防范的说法正确的选项是( )A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐化C．钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐化D．钢铁发生析氢腐化时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋解析:钢管与电源正极相连,则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐化，A项错误;铁遇冷浓硝酸表面钝化,在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐化，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐化,C项错误；钢铁发生析氢腐化时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误.答案：B金属腐化快慢的比较[例2]以下列图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐化时由快到慢的序次是（）A．④＞②＞①＞③B．②＞①＞③＞④C．④＞②＞③＞①D．③＞②＞④＞①9学必求其心得，业必贵于专精[解析］铁在海水中的腐化属于电化学腐化，当铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐化的速率增大[比①大］，与爽朗性比其强的锌相连时，锌作负极,被腐化，铁被保护，其腐化的速率要比①小；④为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应,铁腐化的速率最快.［答案]A同一电解质溶液中金属腐化快慢的规律电解原理引起的腐化>原电池原理引起的腐化>化学腐化>有保护措施的腐化；即电解池的阳极>原电池的负极〉一般化学腐化>原电池的正极〉电解池的阴极。若将装置②中的Sn换为Cu，与②比较哪一种装置中铁的腐蚀速率快？提示：换为Cu后、Fe的腐化速率快；原因是爽朗性不相同的两种金属形成原电池而造成的腐化：两金属的爽朗性差异越大，金属腐化得越快。金属腐化与防范10学必求其心得，业必贵于专精的实验研究[例3］某研究小组用铁钉被腐化的快慢实验，来研究防范钢铁腐化的方法。所用试剂有:材质相同无锈的铁钉数个，必然量的食盐水、碳酸水、植物油，实验温度为298K或308K，每次实验取用铁钉的数量相同,液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：试管实验内T/K实验目的编号取用液体食盐①298水②③

(Ⅰ）实验①和②研究不相同电解质溶液对铁钉腐化快慢的影响11学必求其心得，业必贵于专精（Ⅱ）实验①和________研究温度对铁钉腐化快慢的影响④（Ⅲ）实验①和________研究铁钉可否接触电解质溶液对铁钉腐化快慢的影响(2)请依照上述实验，判断以下有关钢铁制品防腐的说法正确的选项是________（填字母）。A．在铁门、铁窗表面涂上油漆B．自行车各部件因有防范涂层或电镀等防腐措施，因此不需要停放在能遮雨的地方C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路,可减少铁闸门的腐化速率［解析］(1)实验Ⅰ研究不相同电解质对铁钉腐化快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298K），改变电解质(采用碳酸水)。实验Ⅱ研究温度对铁钉腐化快慢的影响，因此保证电解质不变（仍为食盐水），改变温度(选308K）.实验Ⅲ研究铁钉可否接触电解质溶液对铁钉腐化快慢的影响。12学必求其心得，业必贵于专精因此保证温度不变（仍为298K)，改变试管内液体(选植物油）.(2)A项涂油漆保护钢窗，使铁窗与周围物质分开，正确；自行车放在干燥处,不易形成原电池，能降低腐化速率，B错误；C正确；D项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。[答案］（1）实验T/试管内实验目的编号K取用液体①298食盐水（Ⅱ)③298碳酸水（Ⅲ)④（只要③308食盐水与④298植物油前面③、④对应即可)2)AC影响金属腐化的因素包括金属的本性和介质两个方面，就金属的本性而言，金属越爽朗，就越易失去电子被腐化,介质对金属腐化的影响很大,若是金属在润湿的空气中，接触腐化性气体或电解质溶液，都简单被腐化。2．为研究金属腐化的条件和速率，某课外小组学生用金属丝13学必求其心得，业必贵于专精将三根大小相同的铁钉分