第2课时金属的腐蚀及防止1.能说出金属的几种腐蚀情况,会运用铁的吸氧腐蚀。2.能记住常用的几种金属防护方法和电解、电镀的原理。一二一、金属的腐蚀1.金属腐蚀及其分类(1)金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。(2)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。2.电化学腐蚀及其分类(1)电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化。(2)钢铁腐蚀通常分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。一二化学腐蚀与电化学腐蚀的区别在哪里?提示化学腐蚀的过程中无电流产生,而电化学腐蚀因发生原电池反应而有电流产生。一二二、金属腐蚀的防止和利用1.金属防护措施的“三角度”金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者相互反应的条件等方面来考虑。2.金属腐蚀的防止(1)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。例如,用化学方法在钢铁部件表面发蓝、利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外,采用离子注入、表面渗镀等方式在表面也可形成稳定的钝化膜等。一二2.金属腐蚀的防止(1)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。例如,用化学方法在钢铁部件表面发蓝、利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外,采用离子注入、表面渗镀等方式在表面也可形成稳定的钝化膜等。(2)电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。其目的是增强金属的抗腐蚀能力,增加美观和表面强度。镀层金属通常是一些在空气或溶液里不易发生化学变化的金属或合金。电镀时,把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。例如,在铁制品上镀铜时,阳极反应为一二金属腐蚀大都发生在金属与其他介质接触的部位,由此推断控制金属腐蚀主要从哪些方面来考虑?提示主要从金属(如正确的选材、合金化)、与金属接触的物质及两者相互反应的条件(如调整介质环境、金属镀层、涂层、加入缓蚀剂)等方面考虑。3.金属腐蚀的利用金属的化学蚀刻、印刷电路的铜布线腐蚀、半导体器件与集成电路制造中的精细加工都是利用了金属腐蚀的原理。一二一、金属腐蚀的不同类型比较1.化学腐蚀与电化学腐蚀一二2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 一二特别提示析氢腐蚀和吸氧腐蚀均生成Fe(OH)2,Fe(OH)2转化为铁锈的反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3xH2O+(3-x)H2O。一二二、金属腐蚀快慢的判断及电化学保护法的原理1.金属腐蚀快慢的判断不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微电池发生电化学腐蚀,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,两极材料的活动性差别越大,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快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。(3)判断原则。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一二2.金属腐蚀的电化学保护方法(1)牺牲阳极的阴极保护法。将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池,还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀,这种保护法牺牲了阳极保护了阴极,如:一二(2)外加电流的阴极保护法。将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极,如:知识点1知识点2知识点3金属的腐蚀【例题1】如图所示,烧杯中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于腐蚀。(2)若试管内液面上升,则原溶液呈性,发生腐蚀,电极反应:负极,正极。(3)若试管内液面下降,则原溶液呈性,发生腐蚀,电极反应:负极,正极。知识点1知识点2知识点3解析：根据原电池的构成条件,两种不同的材料在有电解质溶液时,若形成闭合回路,即可构成原电池。根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,气体被吸收,则铁钉发生了吸氧腐蚀,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体,即铁钉发生了析氢腐蚀,据此写出电极反应式。答案：(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧(3)较强的酸析氢知识点1知识点2知识点3金属腐蚀的快慢比较【例题2】某学生在A、B、C、D四只小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝(并使铁丝完全浸没在食盐水中)。然后分别装配成如图所示的装置,每隔一段时间测量导管中水面上升的高度,结果如表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm),回答下列问题:知识点1知识点2知识点3(1)为什么有的导管中水面会上升?(2)上述实验中,铁生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶的字母编号)。(3)影响铁生锈的因素除氧气外还有。(4)日常生活中常见到铁制品生成铁锈,试写出铁制品生成铁锈(Fe2O3xH2O)的化学方程式:。知识点1知识点2知识点3解析：(1)金属腐蚀在电解质溶液近于中性的情况下会发生吸氧腐蚀,其正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,从而使烧瓶内氧气被消耗,导致烧瓶内压强减小,因此导管中水面上升。(2)导管中水面上升的速率越快,表示铁生锈的速率越快,从表中数据可知铁生锈的速率由大到小的顺序为BCA=D。(3)将A、B、C对比可知影响铁生锈的因素除氧气外还有电解质溶液。(4)发生的反应为4Fe+3O2+2xH2O2(Fe2O3xH2O)。答案：(1)中性条件下,铁丝发生吸氧腐蚀,氧气消耗后,烧瓶内气体减少,导致烧瓶内压强减小,因此导管中水面上升。(2)BCA=D(3)电解质溶液(4)4Fe+3O2+2xH2O2(Fe2O3xH2O)知识点1知识点2知识点3金属腐蚀的防止【例题3】下列关于金属保护方法的说法正确的是()A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷,若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢C.轮船船壳的吃水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法知识点1知识点2知识点3解析：A选项中涂层破损后金属铁直接曝露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部位形成有效保护;B选项中镀层破损后由于锌的还原性比较强,发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀,从而保护铁不被腐蚀;C选项应是牺牲阳极的阴极保护法;D选项暖气管道外涂有一层沥青,这是钢铁的表面保护法,不是电化学保护法。答案：B1 2 3 4 51有关金属腐蚀的叙述,正确的是()A.金属的腐蚀一定伴有电流产生B.铁在干燥的空气中比在潮湿的空气中更易被腐蚀C.发生化学能转变为电能的腐蚀时,较活泼的金属总是作正极而被腐蚀D.发生电化学腐蚀时有能量的转变,且被腐蚀的金属总是失电子解析：金属的腐蚀不一定伴有电流产生;铁在潮湿的空气中可形成原电池,加快腐蚀;原电池是化学能转变为电能的装置,一般是活泼金属作负极,伴随着能量变化。答案：D1 2 3 4 52建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理,使其表面生成一层Fe3O4,其目的是()A.增加钢材的硬度B.增强钢材的抗腐蚀能力C.使钢材美观D.增加钢材的韧性解析：发蓝处理,钢材“表面生成一层Fe3O4”,是为了在金属表面覆盖保护层,增强抗腐蚀能力。答案：B1 2 3 4 53下列所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是()解析：含有少量铜的铁钉放在自来水中,会发生电化学腐蚀且铁钉作为负极,腐蚀得最快。答案：C1 2 3 4 54下列金属的防护方法错误的是()A.对健身器材涂油漆以防止生锈B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C.用牺牲锌块的方法来保护船体D.自行车的钢圈上镀上一层铬防锈解析：“机械转动部位”应涂油脂防锈,油脂既能防水又能防止气体对金属的腐蚀,还能使转动部位灵活。答案：B1 2 3 4 55每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式为、。(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率,可以采用图甲方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用。A.铜B.钠C.锌D.石墨1 2 3 4 5(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的极。解析：(1)发生吸氧腐蚀时,Fe为负极:2Fe-4e-2Fe2+而腐蚀;正极上:O2+4e-+2H2O4OH-。(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼且不与水反应的金属,如锌就可失去电子被腐蚀而把Fe保护起来。(3)属外接电流的阴极保护法,需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。(2)C(3)负