第09讲金属的腐蚀与防护（学生版）-高二化学讲义（2019选择性必修1）

第09第09讲金属的腐蚀与防护知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、金属的腐蚀1．概念：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。2．实质：金属失电子变成阳离子，被氧化，其反应为：Mne=Mn+（M为金属元素）。3．分类：分类化学腐蚀电化学腐蚀条件与其表面接触的一些物质O2、Cl2、SO2等现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼的金属被氧化联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快二、钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图示条件水膜呈较强酸性（pH≤4.3）水膜呈弱酸性、中性或碱性负极反应正极反应总反应式其他反应Fe2++2OH=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3﹣x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍三、金属的防护1．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原理________原理________原理电极要求被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连应用锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块钢铁闸门，地下管道连接电源负极2．其他保护方法（1）改变金属组成和结构把金属制成防腐的合金，如含铬、镍、硅等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。（2）金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，如喷油漆、涂油脂、镀抗腐蚀金属等。四、金属腐蚀快慢规律同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：对点训练对点训练题型一：金属的化学腐蚀与电化学腐蚀【例1】（2021·四川郫都·高二期中）下列有关金属腐蚀的说法，正确的是A．化学腐蚀比电化学腐蚀要普遍得多B．化学腐蚀和电化学腐蚀不可能同时发生C．化学腐蚀比电化学腐蚀的腐蚀速度要快得多D．电化学腐蚀过程伴随有电流产生，而化学腐蚀过程没有题型二：析氢腐蚀与吸氧腐蚀【变22】（2021·吉林·长春十一高高三阶段练习）用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下，分析图像，以下结论错误的是A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀B．生铁的腐蚀中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍C．在酸性溶液中生铁不可能发生吸氧腐蚀D．两溶液中负极反应均为：Fe–2e=Fe2+题型三：金属的防护【变32】（2021·山东省济钢高级中学高二阶段练习）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三分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。（1）在实际生产中，可在铁件的表面镀上锌保护层或锡保护层防止铁被腐蚀。镀层破损后，镀锡铁和镀锌铁更容易被腐蚀的是______。(填“镀锡铁”或“镀锌铁”)（2）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀______。A．B．C．D．

（3）利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_____处。假设海水中只有NaCl溶质，写出此时总离子反应方程式：_____。②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_____，写出铁电极处的电极反应式：_____。题型四：金属的腐蚀与防护综合【例4】（2021·福建福州·高二期中）铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁钉放在潮湿空气中一小时铁钉表面依然光亮2常温下将铁钉放在潮湿的空气中一个月铁钉表面已变得灰暗3常温下将铁钉放在干燥空气中一个月干燥的铁钉表面依然光亮4将潮湿的铁钉放在常温的氧气流中一小时铁钉表面略显灰暗5将潮湿的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时铁钉表面已变得灰暗6将铁钉放在燃煤的厨房中一个月铁钉表面已变得灰暗7将浸过氯化钠溶液的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时铁钉表面灰暗程度比实验5严重（1）上述实验中发生了吸氧腐蚀的是___________(根据实验现象填序号，下同)，正极反应式是___________；（2）发生的腐蚀是析氢腐蚀的是___________(填序号)负极反应式是___________。（3）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有_____(填两项)；（4）为防止铁的锈蚀，地下埋的水管可采用外加电流的阴极保护法，请列举工业上普遍采用的其它方法是___________(答两种方法)。【例7】（2021·河南南阳·高二期中）研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。（1）图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有_______(填序号)。A．用纯氧气代替具支试管内空气B．用酒精灯加热具支试管提高温度C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水（2）该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐_______(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为_______。时间/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2（3）为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：实验操作实验现象实验结论向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液a点附近溶液出现红色a点电极反应为_______一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液b点周围出现蓝色沉淀b点电极反应为Fe2e=Fe2+（4）设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1~t2s之间主要发生_______(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是_______。（5）金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应_______。提分特训提分特训【题1】（2021·全国·高二课时练习）某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是A．该电化学腐蚀是析氢腐蚀 B．正极反应式：C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D．负极反应式：【题2】（2021·北京十八中高二开学考试）研究小组将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入醋酸溶液，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法不正确的是A．0t1时压强增大的原因不一定是铁发生了析氢腐蚀B．铁粉发生反应：Fe3e=Fe3+C．碳粉上发生了还原反应D．t2时，容器中压强明显小于起始压强，原因是铁发生了吸氧腐蚀【题3】（2021·山东·菏泽一中高二期中）下列事实不能用原电池原理解释的是A．白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀B．铁片、铝片在冷的浓硫酸中钝化C．工程施工队在铁制水管外刷一层“银粉”D．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量溶液后反应速率加快【题4】（2021·河北石家庄·高三阶段练习）点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图，下列说法正确的是A．为防止孔蚀发生可以将外接电源正极与金属相连B．蚀孔外每吸收2.24LO2，可氧化0.2molFeC．由于孔蚀中Fe3+水解导致电解质酸性增强D．孔隙中可以发生析氢腐蚀【题6】（2019·重庆南开中学高三阶段练习）以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。②碳粉的作用是___________________________________________________。③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________。（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。②加热后，指针发生偏转的原因可能是_____________________。（3）用（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。实验ab指针偏转方向I0.1%0.01%向右II0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证明：_______________________________。（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_______________________________。提分作业提分作业【练1】（2021·浙江嘉兴·高二期末）下列关于金属腐蚀的说法错误的是A．河水中的钢闸门连接电源的负极，使用的是外加电流的阴极保护法B．金属腐蚀的实质就是金属原子失去电子被氧化的过程C．镀锌铁皮(白铁皮)的镀层破损后铁皮仍耐腐蚀D．钢铁在潮湿的空气中生锈，主要发生了析氢腐蚀【练2】（2021·全国·高二课时练习）锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法错误的是A．0~t1时，铁可能发生了析氢腐蚀B．t1~t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀C．负极反应为：Fe3e=Fe3+D．用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性【练3】（2021·广东天河·高二期末）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO下列说法不正确的是A．在pH<4的溶液中，碳钢腐蚀的负极反应式为Fe2e=Fe2+B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH>14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为O2+4OH+4e=2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢【练4】（2021·福建·文博中学高一期中）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稀醋酸溶液，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正极B．红墨水柱两边的液面为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2+D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【练5】（2021·贵州·高二学业考试）下列不能有效防止钢铁锈蚀的措施是A．将钢铁与锌板相连 B．将钢铁置于潮湿的空气中C．在钢铁表面喷油漆 D．将钢铁与直流电源负极相连【练6】（2021·浙江温州·高二期中）下列关于电化学腐蚀及防护的说法不正确的是A．“牺牲阳极的阴极保护法”就是将被保护的钢铁设备连接到外接直流电源的负极B．白铁皮是在薄钢板表面镀锌，即便镀层破损，仍然可以保护钢板不被腐蚀C．在钢铁制品表面喷漆、涂油、镀铬或覆盖搪瓷、塑料都可以避免钢铁腐蚀D．钢铁表面吸附的溶有氧气的水膜酸性很弱时，仍然以吸氧腐蚀为主【练7】（2019·陕西·西安电子科技大学附属中学太白校区高二期中）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，电极反应式为：负极：______________，正极：___________________。(2)若液面下降，则溶液呈________性，发生_________腐蚀，电极反应式为：负极：______________；正极：__________________。【练9】（2020·福建·三明一中高二阶段练习）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。I．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵（显酸性）溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于____腐蚀。（1）红墨水柱两边的液