第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護CONTENTS金屬的腐蝕金屬的防護1201金屬的腐蝕金屬的腐蝕1金屬的腐蝕11.定義：指金屬或合金與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生_______________反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2.本質(zhì):_______________________________________________3.分類：根據(jù)與金屬或合金接觸的氣體或液體的不同，金屬腐蝕一般分為______________和__________________兩大類。氧化還原M－ne-＝Mn+化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬跟其表面接觸到的一些物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬或合金與氧化劑直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸電流

現(xiàn)象

本質(zhì)

影響因素與氧化劑的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬的活動性有關(guān)相互聯(lián)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕M－ne-＝Mn+金屬的腐蝕1兩者往往同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，腐蝕速度也快得多。(1)吸氧腐蝕：條件：鋼鐵在__________________環(huán)境下的腐蝕。特點：__________________________________。負(fù)極：____，電極反應(yīng)式：__________________正極：____，電極反應(yīng)式：_____________________總反應(yīng)式：__________________________________后續(xù)反應(yīng)__________________________________________________________________很弱的酸性或中性有氧氣參加反應(yīng)2Fe－4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe+2H2O+O2＝2Fe(OH)2鐵碳4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3Fe(OH)3脫去一部分水變?yōu)镕e2O3·xH2O金屬的腐蝕14、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖(2)析氫腐蝕：條件：鋼鐵在潮濕空氣中形成_____環(huán)境下的腐蝕。特點：___________________________。負(fù)極：_____，電極反應(yīng)式：________________正極：______，電極反應(yīng)式：________________總反應(yīng)式：_________________________酸性有氫氣產(chǎn)生Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑鐵碳金屬的腐蝕14、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩者往往同時發(fā)生，__________腐蝕更普遍；而析氫腐蝕和吸氧腐蝕中，__________腐蝕更普遍。吸氧電化學(xué)1.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是(

)A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－===Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕B隨堂練習(xí)12．寶雞被譽為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護和修復(fù)有重要意義。下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是(

)

A．青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負(fù)極B．潮濕環(huán)境中Cl－濃度大時有利于多孔粉狀銹的生成C．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為4.48LD．環(huán)境中的Cl－與正、負(fù)兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓C隨堂練習(xí)1自行車如何防生銹？自行車的車把、車輻條、鋼圈和車鈴防銹措施是什么？是在金屬表面鍍上一層耐腐蝕的金屬，如自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr金屬的腐蝕1涂凡士林涂機油鍍鋅烤漆支架和車圈也可采用鋁合金、不銹鋼等其他耐腐蝕的合金材料02金屬的防護金屬的防護2金屬腐蝕的實質(zhì)M-ne-=Mn+電化學(xué)腐蝕更快更普遍金屬防護的依據(jù)措施切斷原電池反應(yīng)犧牲陽極法(原電池原理應(yīng)用)如：刷漆、涂油、鍍金屬、烤藍(lán)等改變金屬材料組成，制成性能優(yōu)異的合金①在金屬表面覆蓋保護層，②電化學(xué)保護③犧牲陽極法示意圖e-e-形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬作______，不反應(yīng)，起到保護作用；而更活潑金屬作_______，參加反應(yīng)受到腐蝕。這種保護法犧牲了陽極(原電池負(fù)極)，保護了陰極(原電池的正極)船體上鑲嵌的鋅塊金屬的防護2犧牲陽極法——_____________原理應(yīng)用原電池正極負(fù)極【實驗4-4】(1)以Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，按圖連接裝置。過一段時間，用膠頭滴管從鐵電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再滴加2滴K3Fe(CN)6(鐵氰化鉀)溶液。完成下表：金屬的防護2實驗裝置實驗現(xiàn)象電極反應(yīng)電流表指針偏轉(zhuǎn)Fe電極有_______產(chǎn)生；試管中溶液未生成藍(lán)色沉淀__________________Zn電極鋅棒溶解變細(xì)

實驗結(jié)論溶液中不含____________，鐵作正極未被腐蝕【實驗4-4】(1)以Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，按圖連接裝置。過一段時間，用膠頭滴管從鐵電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再滴加2滴K3Fe(CN)6(鐵氰化鉀)溶液。完成下表：氣泡2H++2e-＝H2↑Zn－2e-＝Zn2+Fe2+金屬的防護2金屬的防護2【實驗4-4】(2)將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。取兩個2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現(xiàn)象。金屬的防護2實驗裝置（a）

（b）實驗現(xiàn)象_______周圍變紅，未見藍(lán)色沉淀_________周圍變紅，_________周圍生成藍(lán)色沉淀電極反應(yīng)

結(jié)論_______被腐蝕，________被保護_______被腐蝕，________被保護鐵釘銅絲鐵釘負(fù)極：2Zn－4e-＝2Zn2+負(fù)極：2Fe－4e-＝2Fe2+ZnFeFeCu正極:O2+2H2O+4e-＝4OH-正極:O2+2H2O+4e-＝4OH-【實驗4-4】(2)金屬的防護2外加電流法——__________________原理電解池外加電流法是把被保護的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液(如海水)里，外接直流電源。通電后，調(diào)整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護。外加電流法示意圖鋼閘門的防腐金屬的防護2外加電流法——__________________原理要求：被保護的金屬作_______極，與電源的_____________極相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負(fù)極。電解池陰負(fù)

犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬的化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？犧牲陽極法和外加電流法采用的輔助陽極，在電極上發(fā)生的反應(yīng)類型是相同的，都發(fā)生氧化反應(yīng)。采用的輔助陽極在化學(xué)性質(zhì)上要求是不同的，犧牲陽極法采用的輔助陽極金屬材料的活動性必須比被保護的金屬的活動性要強，外加電流法的輔助陽極只起導(dǎo)電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽極，但最好選用惰性電極。【練習(xí)1】如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為__________________⑤④②①③⑥隨堂練習(xí)2金屬的防護2【總結(jié)】金屬腐蝕快慢的判斷1、判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律（1）對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：_________________________________________________________________________（2）對同一金屬來說，在不同溶液中的腐蝕快慢：________________________________________________________________（3）活動性不同的兩種金屬，活動性差別__________，腐蝕越快。（4）對同一電解質(zhì)溶液，濃度_________，腐蝕越快2、兩種保護方法比較_____________________________________

電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液越大越大外加電流法保護效果>犧牲陽極法。隨堂練習(xí)2【練習(xí)2】將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是（）A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe—2e—=Fe2+B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快C【練習(xí)3】我國有多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)

A．通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)為

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．?dāng)嚯姇r，鋅環(huán)上的電極