第3单元 金属的腐蚀与防护,课标要求 1.解释金属发生电化学腐蚀的原因和分类。 2认识金属腐蚀的危害。 3探究防止金属腐蚀的措施。 学习重点 1.析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 2金属的电化学防护。,一、金属的电化学腐蚀 1金属腐蚀 (1)概念 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)实质 金属原子 电子变成阳离子的过程，即金属发生了 反应。,失去,氧化,(3)类型 根据金属与其他物质 不同， 可分为 腐蚀和 腐蚀。,接触的介质,化学,电化学,2化学腐蚀 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀的速度随温度升高而 。 3电化学腐蚀 (1)概念： 的金属或合金发生 反应，使较 的金属 电子被氧化而引起的腐蚀。 (2)实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原电池。其中，铁是负极，碳是正极。,加快,不纯,原电池,活泼,失去,(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液 较强，腐蚀过程中有 放出。电极反应如下： 负极反应：Fe2e=Fe2； 正极反应：2H2e=H2； 总反应：Fe2H=Fe2H2。,酸性,H2,吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜 或呈 时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。电极反应如下： 负极：2Fe4e=2Fe2； 正极：2H2OO24e=4OH； 总反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3xH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3； 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。,酸性很弱,中性,1纯铁片放入稀H2SO4中发生的是析氢腐蚀吗？ 【思考提示】 不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。,思考,二、金属的电化学防护 1牺牲阳极的阴极保护法 应用 原理，让被保护金属作 ，另找一种活泼性较强的金属作 。 2外加电流的阴极保护法 利用 原理，把被保护的钢铁设备作为极，用惰性电极作为辅助 极。在电解质溶液中，接外加 电源。,原电池,正极,负极,电解池,阴,阳,直流,2电化学防护的实质是什么？ 【思考提示】 电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。,思考,下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 ( ) 金属的腐蚀全部是氧化还原反应 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应 因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化 A B C D,例1,【解析】 金属腐蚀的实质是Mne=Mn，总是被氧化，均是氧化还原反应；钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。C正确。 【答案】 C 【规律方法】 金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化的过程。要注意抓住问题的关键进行有序的思考。,1下列现象与电化学腐蚀无关的是 ( ) A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈 D银质奖牌久置于空气中表面逐渐变暗,解析：选D。黄铜中的Zn与Cu形成原电池，可保护Cu不被腐蚀。生铁中含有大量的碳，与铁形成原电池，加速铁的腐蚀，而软铁芯中几乎不含碳，故不易发生原电池反应。银质奖牌久置后表面变暗是接触O2及少许H2S而被氧化。故正确答案为D。,为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是 ( ),例2,A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降 B实验结束时，装置一定比装置左侧液面低 C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重 D实验结束时，装置中的铁钉几乎没被腐蚀,【解析】 这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题，主要考查如何分析铁钉所处的环境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水性等知识点。装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；,装置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。 【答案】 B,【规律方法】 金属发生何种腐蚀要根据环境条件来确定，在此题中若能将装置、逐一进行对比，找出所处环境的异同，便不难作出正确选择。然而在实际解题中很难做到仔细地审题、全面地看问题、综合地分析问题。使我们在解题中常处于幼稚状态，因而要提高解题能力，首先要提高审题能力和分析能力。,2(2008年高考重庆卷)如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是 ( ),Aa中铁钉附近呈现红色 Bb中铁钉上发生还原反应 Ca中铜丝上发生氧化反应 Db中铝条附近有气泡产生 解析：选B。a中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O22H2O4e=4OH，正极周围先变红；b中铝条作负极，铝条失电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应。,1不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关： (1)与构成原电池的材料有关 两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。,(2)与金属所接触的电解质强弱有关 活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快，在强电解质溶液中的腐蚀比在弱电解质溶液中的腐蚀速率快。 (3)一般说来可用下列原则判断 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有原电池防护措施的腐蚀有电解池防护措施的腐蚀。,2金属腐蚀的防护方法 (1)改变金属的内部组织结构； (2)在金属表面覆盖保护层； (3)电化学保护法。,下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是 ( ) A B C D,例3,【解析】 该题以金属的腐蚀为情境，意在考查学生对原电池和电解池知识的应用。根据原电池原理，在两装置中，铁分别作原电池的负极、正极(因为活动性ZnFeSn)，故中腐蚀快，中Fe为正极，得到保护，中为电解池，Fe接在电源的正极，通电时Fe应失去电子而被溶解，腐蚀最快，中没形成原电池，腐蚀较慢，但并没有防护措施。综合分析应为：。 【答案】 C,【规律方法】 本题旨在考查原电池、电解池在金属腐蚀中快慢比较的应用。特别要注意金属作原电池正极、电解池阴极得到保护。,(1)将中的Fe换成Cu，海水换成稀H2SO4，Cu发生什么腐蚀？ (2)将中的Sn换成Cu，铁腐蚀加快还是变慢？,【提示】 (1)Cu将发生吸氧腐蚀，因为排在金属活动性顺序表中氢后面的金属不能发生析氢腐蚀。 (2)换成Cu后铁腐蚀加快，金属活泼性之间的差别越大，原电池负极腐蚀得越快。,1(2009年高考广东卷)钢铁生锈过程发生如下反应： 2FeO22H2O=2Fe(OH)2； 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3； 2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。 下列说法正确的是 ( ),A反应、中电子转移数目相等 B反应中氧化剂是氧气和水 C与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 解析：选A。反应、中均为O2 ，故转移电子数相等。C、D中因形成原电池而易发生电化学腐蚀。,2(2009年高考北京卷)下列叙述不正确的是( ) A铁表面镀锌，铁作阳极 B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OH D工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e=Cl2 解析：选A。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极。,3钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是 ( ) Fe由2价转化为3价 O2被还原 H被还原 有Fe2O3xH2O生成 杂质碳被氧化除去 A B C D,解析：选C。钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应：(1)当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，其电极反应式是正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2；,(2)当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，其电极反应式是正极：O22H2O4e=4OH，负极：Fe2e=Fe2。钢铁发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈。同时在电解质溶液中还发生了如下一系列的反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3xH2O。,4(2008年高考广东卷)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( ) A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B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 C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀,解析：选AC。A项，银器表面在空气中易生成硫化物失去光泽；B项，当镀层破损时，SnFe可形成原电池，Fe被腐蚀；C项，Fe与锌块形成原电池，Zn作负极(阳极)，从而保护Fe正极(阴极)；D项，外加电源保护法应该与直流电源的负极相连。,5市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使之与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题： (1)“热敷袋”放出的热量是利用了铁_放出的热量；,(2)碳粉的主要作用是_； (3)加入氯化钠的主要作用是_； (4)写出有关的电极反应方程式_。,解析：解此题的关键条件是使用时要打开塑料袋与空气接触，这说明氧气参与了反应，从所给原料和产物上看，O2只能氧化铁粉。再由反应的条件：NaCl溶于水形成电解质溶液，铁、碳是两种活泼性不同的导体，O2作氧化剂，可知发生的反应是原电池反应，同时放出热量。,答案：(1)被氧化 (2)碳粉与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，碳作正极，加速铁屑的氧化 (3)氯化钠溶于水，形成电解质溶液 (4)负极：2Fe4e=2Fe2， 正极：O22H2O4e=4OH,金属腐蚀快慢的判断 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律来判断： 电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。,防腐措施由好到差的顺序为： 外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。 金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。,