1-4-金属的腐蚀和防护

第四节金属的腐蚀与防护【课标要求】1.知道金属腐蚀的危害，认识金属发生电化学腐蚀的本质，理解金属电化学腐蚀的原理，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.了解防止金属腐蚀的措施。理解金属的电化学腐蚀原理在生产、生活中的应用，进一步从能量的角度理解化学科学对人类生活的重要贡献。【核心素养】1.科学态度与社会责任：树立防止金属腐蚀的意识，将金属腐蚀的防护方法应用于实际生产。2.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因。探究学习一金属电化学腐蚀的原理1．金属腐蚀的定义和分类(1)定义：金属表面因与周围的物质发生而遭到破坏的现象。(2)实质：金属原子的过程。(3)分类：化学腐蚀和。氧化还原反应失电子被氧化成阳离子电化学腐蚀2．金属电化学腐蚀的原理(1)定义：不纯的金属接触到发生原电池反应而发生的腐蚀。(2)实质：被腐蚀的金属作原电池的极而失电子被氧化。电解质溶液负(3)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)类别吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性.水膜酸度.负极反应

正极反应

原电池反应

不强较强O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑想一想？(1)铜板上铁铆钉处雨天过后生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，写出生锈过程中发生的化学反应方程式。

2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O想一想？(2)如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。①导管内液面下降时，发生(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”)。②墨水回升时，发生(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”)，此时正极反应式为：。③析氢腐蚀消耗(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蚀产生，具支试管中溶液pH逐渐(填“增大”或“减小”)。析氢腐蚀吸氧腐蚀O2＋2H2O＋4e－=4OH－H＋OH－增大3．金属腐蚀的快慢规律(1)对同一电解质溶液来说，金属腐蚀由快到慢的顺序是：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快。想一想？如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为__________________。⑤④②①③⑥【理解应用】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失电子被氧化的过程()(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主()(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－=Fe3＋()(4)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀()(5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(6)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()×√×√√××××【理解应用】2．(2019·上海高考)关于右图装置，叙述错误的是()A．石墨电极反应O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀C．加入少量的NaCl，会加快Fe的腐蚀D．加入HCl，石墨电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑×√×化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。金属活动性顺序中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才可发生析氢腐蚀。【反思归纳】探究学习二金属腐蚀的防护1．在金属表面覆盖保护层①涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。②镀抗腐蚀金属，如电镀等。③镀膜，如烤蓝等。2．改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。3．电化学防护方法(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理负极：比被保护金属活泼的金属；正极：被保护的金属设备。(2)外加电流的阴极保护法——电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性电极。【归纳总结】【理解应用】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极保护法()(2)铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈()(3)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用()(4)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()(5)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用()(6)外加电流阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零()×√×√√××××【理解应用】2．(2020·江苏，11)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是()

A．阴极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快×√×探究学习三金属腐蚀的防护1．一次性保暖贴工作原理

负极正极电极材料电极反应离子导体使用后固体成分铁粉活性炭Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－食盐水炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体及含镁和铝的盐2．微电解技术处理工业废水

负极正极电极材料电极反应离子导体原理铁屑中的铁铁屑中的碳Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑工业废水新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的【归纳总结】【理解应用】糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B．脱氧过程中铁做原电池正极，电极反应：Fe－3e－===Fe3＋C．脱氧过程中碳做原电池正极，电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)【基础达标】1．下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是()A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀B．铁只能发生析氢腐蚀C．铜只能发生吸氧腐蚀D．吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍【基础达标】2．埋在地下的铸铁输油管道，在下列情况下被腐蚀得最慢的是()A．在潮湿疏松的碱性土壤中B．在干燥致密的酸性土壤中C．将输油管道与电源负极相连D．在输油管道接口处包上铜皮【基础达标】5．根据右图，下列判断中正确的是()

A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯a中发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．烧杯b中发生还原反应D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑【素养提升】6．(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整操作现象

取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水

放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈7．某同学进行下列实验。已知Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。请回答：(1)生铁片发生________腐蚀，中心区的电极反应式为________________；(2)边缘处的电极反应式为______________________，交界处发生的反应为