第 3 课时金属的腐蚀与防护学习目标定位 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。2.熟知金属腐蚀的防护方法。1根据下列四种电化学装置图，回答问题。(1)装置名称： A 电镀池， B 电解池， C 原电池， D 原电池。(2)装置 A 中 Fe 是阴极， Zn 是阳极；装置 D 中 Fe是负极， C 是正极。(3)写出各电极反应式：装置氧化反应还原反应A Zn2e=Zn2Zn22e=ZnB Fe2e=Fe22H2e=H2C Fe2e=Fe22H2e=H2D Fe2e=Fe2O22H2O4e=4OH(4)装置 B、C 相比较，其反应速率的大小关系是BC。2回答下列问题：(1)铁与氯气反应的化学方程式是2Fe3Cl2=点燃2FeCl3；纯锌片与盐酸反应的离子方程式是 Zn2H=Zn2H2；上述两反应过程不是 (填“是”或“不是” )原电池反应。(2)铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中易生锈，其原因是铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。探究点一金属的腐蚀1金属腐蚀(1)概念：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的现象。(2)根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体(如 O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体 (如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀：不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属于化学腐蚀，反应的化学方程式为2Al6CH3COOH=2(CH3COO)3Al3H2；若用铝饭盒盛放食盐 (含水时 )，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于电化学腐蚀，反应原理是(写电极反应式和总反应式)：负极： Al3e=Al3，正极： O22H2O4e=4OH，总反应式： 4Al3O26H2O=4Al(OH)3。2钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示：铁钉的析氢腐蚀示意图铁钉的吸氧腐蚀示意图(1)铁钉的析氢腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有 H2放出。Fe 是负极， C 是正极。发生的电极反应式及总反应式为负极： Fe2e=Fe2；正极： 2H2e=H2；总反应： Fe2H=Fe2H2。(2)铁钉的吸氧腐蚀： 当铁钉表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。电极反应式及总反应式为负极： 2Fe4e=2Fe2；正极： 2H2OO24e=4OH；总反应： 2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。最终生成 Fe2O3 xH2O，是铁锈的主要成分。归纳总结 1影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。2钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，都是铁失电子被氧化。活学活用 1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是() A金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生答案D 解析金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A 错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B 错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C 错误；只有选项D 正确。2如图所示，试管中放一铁钉，溶液为氯化钠溶液，数天后观察到的现象有_。说明铁钉发生了 _腐蚀，其中正极的电极反应式为_，溶液中发生反应的化学方程式为_。答案U形管的 a端比 b端液面高，试管内有红褐色物质生成电化学吸氧2H2OO24e=4OH4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析此题考查了铁的吸氧腐蚀，铁钉腐蚀时吸收试管中的O2，使压强减小，左边液面上升，腐蚀时负极： 2Fe4e=2Fe2，正极： O24e2H2O=4OH。探究点二金属的防护方法1金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化。从金属腐蚀的反应实质、影响因素等方面分析，确定金属防护的方法原理：(1)改变金属的内部结构，使金属性质改变，增强其本身的抗腐蚀能力，成为耐腐蚀金属；(2)使金属与化学物质相互隔离，在金属表面覆盖油漆、镀层金属、氧化膜等保护层。2(1)物理保护法在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(2)化学保护法为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R 可以采用 C(填写字母序号 )。A铜B钠C锌D石墨图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。归纳总结 金属的电化学防护方法类型方法原理实例牺牲阳极保护法在被保护的设备上装上比它更活泼的金属被保护的金属作原电池的正极船舶的外壳上装锌块外加电流阴极保护法将被保护的设备与惰性电极置于电解质溶液里，接上外加直流电源被保护的金属作电解池的阴极保护海水中的钢闸门活学活用 3下列关于金属的防护方法的说法不正确的是() A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极保护法D钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青答案A 解析A 项中搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护； B 项中利用的是外加电流阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C 项是牺牲阳极保护法； D 项是用沥青作涂层的涂层保护法。1下列叙述中不正确的是() A金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C用铝质铆钉铆接铁板，铁板不易被腐蚀D原电池中电子由正极流入负极答案D 2下列与金属腐蚀有关的说法正确的是() A图 a 中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图 b 中，开关由 M 改置于 N 时，Cu-Zn 合金的腐蚀速率减小C图 c中，接通开关时 Zn 腐蚀速率增大， Zn 上放出气体的速率也增大D图 d 中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的答案B 解析A 项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项，开关由 M 改置于 N 时，Zn 作负极， Cu-Zn 合金作正极，合金受到保护；C 项，接通开关形成原电池，Zn 作负极， Zn 的腐蚀速率增大，但气体是在Pt 电极上生成； D 项，Zn-MnO2中自放电腐蚀主要是 Zn 发生氧化反应而自放电。3下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是() 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，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3答案B 解析钢管连电源正极，则作阳极，易腐蚀；铜管与钢管堆放在一起，钢管作负极，易腐蚀。4下列叙述错误的是 () A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀答案C 5铜制品在经常下酸雨的地区发生电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式：正极： _ ，负极： _ 。答案O22H2O4e=4OH2Cu4e=2Cu2解析要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原H，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。基础过关 一、金属的腐蚀1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是() A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nn2H2B马口铁 (镀锡铁 )镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀答案C 解析A 中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为 M ne=Mn；B选项中 Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe2e=Fe2，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应发生化学腐蚀。2下列事实与电化学腐蚀无关的是() A光亮的自行车钢圈不易生锈B黄铜 (Cu、Zn 合金)制的铜锣不易生锈C铜、铝电线一般不连接起来作导线D生铁比熟铁 (几乎是纯铁 )容易生锈答案A 解析B、C、D 项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。3出土的锡青铜 (铜锡合金 )文物常有 Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法不正确的是 () A锡青铜的熔点比纯铜低B在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快D生成 Cu2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程答案D 解析锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点都低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度都大，可判断A 对；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B 正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C 正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程， D 错。二、铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀4下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是() A铁为正极B碳为正极C溶液中氢离子浓度不变D析氢腐蚀在任何溶液中都会发生答案B 5在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5 种变化可能发生的是 () Fe 由2 价转化成 3 价O2被还原产生 H2Fe(OH)3失水形成 Fe2O3 xH2O杂质 C 被氧化除去ABCD答案A 解析本题考查的是金属吸氧腐蚀的原理。铁能发生吸氧腐蚀，是由于铁所吸附的水膜中溶解了 O2， 不纯的 Fe与之构成原电池，其中 Fe 为负极： 2Fe4e=2Fe2，碳为正极：O22H2O4e=4OH，但铁中的杂质碳因性质稳定而未被氧化；又因溶液的酸性弱， H未发生反应生成H2，而是 O2被还原生成 OH：O22H2O4e=4OH。4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，Fe 由2 价转化为 3 价，然后 Fe(OH)3失水，生成铁锈 Fe2O3 xH2O。因此 正确。6钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是 () A负极发生的反应为Fe2e=Fe2B正极发生的反应为2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀答案A 解析从电池反应式可知， Fe 失电子转变成 Fe2，Fe 为负极， A 项对；正极反应式为 2H2OO24e=4OH，B 项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C 项错；水面的 O2浓度较水下浓度高，水面处的金属更易被腐蚀，D 项错。7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氯化铵溶液，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红墨水水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式