第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護(hù)課程目標(biāo)1.

了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)。2.

知道金屬腐蝕的危害。3.

了解防止金屬腐蝕的措施。

圖說考點(diǎn)改變金屬材料的組成

在金屬表面覆蓋保護(hù)層金

屬腐

蝕金

屬防

護(hù)犧牲陽極法外加電流法析氫腐蝕吸氧腐蝕電化學(xué)

保護(hù)法電化學(xué)

腐蝕高禽的腐蝕與防護(hù)化學(xué)腐蝕基

礎(chǔ)

知

識[新知預(yù)習(xí)]一、金屬的腐蝕1.

概念：

金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生

氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2.

特征：金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面會發(fā)生

變

化

。3.

本質(zhì)：金屬失電子金屬陽離子，即M—ne===Mn+氧化反應(yīng)4.

分類：(1)化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如

O?

、Cl?

、SO?等)直接反應(yīng)而引

起的腐蝕。(2電化學(xué)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。二、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕1.

鋼鐵的電化學(xué)腐蝕的分類：析氫腐蝕吸氧腐蝕電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述電解質(zhì)溶液Fe鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強(qiáng)水膜呈中性或酸性很弱電極

反

應(yīng)負(fù)極Fe-2e

===Fe2+Fe—2e===Fe2+正極C2H++2e

===H?

↑O?+4e

+2H?O===4OH總反應(yīng)Fe+2H+===Fe2++H?

↑2Fe+2H?O+O?===2Fe(OH)?2.

鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：三、金屬腐蝕的防護(hù)方法

1.

金屬的防護(hù)改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)加保護(hù)層作原電池的正

極作電解池的

陰

極被保護(hù)的金屬2.

金屬的電化學(xué)防護(hù)(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法應(yīng)用原電

池

原理，讓被保護(hù)金屬作正

極，另找一種活潑

性較強(qiáng)的金屬作

負(fù)

極。如圖所示：鋼閘門(陰極)

海水鋅板(犧牲陽極)犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖(2外加電流的陰極保護(hù)法利

用電解

原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰

極

，

用惰性電極作為輔助陽極，兩者均在電解質(zhì)溶液(海水)里，接外加直流電源。十e鋼閘門(陰極)輔助陽極(不溶性)海水[即時性自測]1.

判斷正誤，正確的打“

√

”,錯誤的打“×”(1)銅器生銹是因?yàn)榘l(fā)生了析氫腐蝕。(

×)(2)鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的

pH

不同，引

起正極反應(yīng)不同。(

√

)(3)當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用。(

×

)(4)要保護(hù)船舶外殼，可將銅塊裝在船舶外殼上。(

×)(5)生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱。(√)(6)電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普通。

(√

)2.下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是()A.金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而

損耗的過程B.

電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而

損耗的過程C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)

化為鐵銹D.

金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有

電流產(chǎn)生解析：金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因

是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以

A

錯誤；電化學(xué)腐蝕

指不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過程.不需要外

加電流，所以B

錯誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，

而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯誤。答案：D3.下列金屬的防護(hù)方法不正確的是()A.

對健身器材涂油漆以防止生銹B.

對某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹C.用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船體D.

自行車的鋼圈上鍍上一層

Cr

防銹答案：B①

②A.碳表面發(fā)生氧化反應(yīng)B.

鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為FeOC.生活中鋼鐵制品的腐蝕以圖①所示為主D.

圖②中，正極反應(yīng)式為O?+4e?+2H?O===4OH答案：D4.

如圖所示的鋼鐵腐蝕中，下列說法正確的是(

)H?5.

如圖中，鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)?電解質(zhì)溶液為水)

Fe

Fe植物油鋅③

⑤

⑥00007Fe

CuCu

Fe

Fe

CuFe解析：①中由于水中溶解了氧氣，鐵與單質(zhì)碳會形成原電池，發(fā)生電

化學(xué)腐蝕，鐵為負(fù)極；②中鐵在油中，氧氣難以溶解，無電解質(zhì)溶液，不

能形成原電池；③④都形成原電池，但③中鐵為正極，受到保護(hù)；④中鐵

為負(fù)極，被氧化；⑤⑥都形成了電解池；⑤中鐵與電源的正極相連，作陽

極，氧化速率加快；⑥中鐵與電源的負(fù)極相連，作陰極，受到保護(hù)。所以

鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰?gt;④>①>②>③>⑥。答案：⑤>④>①>②>③>⑥6.

鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼

鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為負(fù)極：2Fe—4e?==2Fe2+,

正

極

：O?+2H?O+4e?===40H(2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用如圖甲所示

的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用C

。甲

乙A.銅

B.鈉

C.

鋅

D.

石墨(3)如圖乙方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連

接在直流電源的

負(fù)

極上。解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負(fù)極上鐵失電子，正極上O?得電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬，如鋅，可使鋅失電子而保護(hù)

鐵。(3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法。abCA.

圖

a

中，鐵釘易被腐蝕B.圖b中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵

發(fā)生化學(xué)腐蝕C.

圖

c

中，接通開關(guān)時

Zn

的腐蝕速率增大，Zn

上放出氣體的速率也增大D.

鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是Fe—3e===Fe3+技

能

素

養(yǎng)提升點(diǎn)一

金屬腐蝕的原理和類型[例1]

下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是(濃硫酸解析：濃硫酸有吸水性，鐵釘處在干燥的環(huán)境中，不易被腐蝕，

A項(xiàng)

錯誤；高溫條件下，煤氣灶中金屬因被氧氣氧化而腐蝕，屬于化學(xué)腐蝕，

B

項(xiàng)正確；圖c

中

，Zn

腐蝕速率增大，但Zn

上無氣體放出，C

項(xiàng)錯誤；

鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是Fe—2e===Fe2+,D項(xiàng)錯誤。答案：B狀元隨筆化學(xué)腐蝕沒有電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕因形成原電池有電

流

。在電化學(xué)中，F(xiàn)e

一般只失去2e。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試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，

b

試管中發(fā)生了析氫腐蝕a[提升1]解析：a

為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強(qiáng)減小；

b中酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強(qiáng)增大，所以紅墨水

柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业停蔅項(xiàng)錯。答案：B狀元隨筆

NH?Cl

溶液中NH4水解使溶液呈酸性，故而發(fā)生析氫

腐蝕。無論吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，負(fù)極都是Fe

失去2e,

負(fù)極材料

是鐵，正極材料都是碳，只是正極上的電極反應(yīng)不同?；瘜W(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕概念金屬與接觸到的干燥氣體(如O?、Cl?

、SO?等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕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)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化腐蝕條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接接觸不純金屬與電解質(zhì)溶液接

觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生[關(guān)鍵能力]化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕腐蝕

本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑的金屬被氧化而腐

蝕示例鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕，鋼管被

原油中的含硫化合物腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中生銹關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，腐蝕速度更快，危害更嚴(yán)重提升點(diǎn)二

金屬腐蝕的快慢和防護(hù)[例2]

如圖所示，各燒杯中均盛有海水，鐵在其中的腐蝕速率由

快到慢的順序?yàn)?

)鋼鐵

Sn

FeZnCuCu

Fe①

②

③A.②>①>③>④>⑤>⑥B.⑤>④>③>①>②>⑥

C.⑤>④>②>①>③>⑥D(zhuǎn).⑤>③>②>④>①>⑥④

⑤

⑥①鐵發(fā)生吸氧腐蝕②Fe

作

負(fù)

極

，Sn

作正

極，構(gòu)成原電池③Zn

作負(fù)極，F(xiàn)e

作

正

極，構(gòu)成原電池④Fe

作負(fù)極，Cu

作

正

極，構(gòu)成原電池⑤Fe

作電解池的陽極⑥Fe

作電解池的陰極電解質(zhì)溶液為

海水各

裝

置圖信息判

斷

Fe

被

腐

蝕

的

快慢分

析各裝

置圖的

作用破題思路：提

取

解

題

信

息解析：①中Fe為負(fù)極，雜質(zhì)碳為正極，屬于鋼鐵的吸氧腐蝕。②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置，③中Fe

為正極，被保護(hù)；②④中Fe

為負(fù)極，均被

腐蝕，但相對來說Fe

和

Cu的活動性差別較Fe

和

Sn

的大，故Fe—Cu

原

電池中Fe

的腐蝕較快。⑤中Fe

接電源正極作陽極，

Cu

接電源負(fù)極作陰

極，加快了Fe

的腐蝕。⑥中Fe

接電源負(fù)極作陰極，

Cu接電源正極作陽

極，阻止了Fe

的腐蝕。根據(jù)以上分析可知：鐵在海水中的腐蝕速率由快

到慢的順序?yàn)棰?gt;④>②>①>③>⑥。答案：C狀元隨筆根據(jù)裝置中的電極材料和特點(diǎn)分析是原電池還是電

解池。原電池負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)。電解池的陽極被腐蝕，陰極

被保護(hù)。金屬的活動性差別越大腐蝕越快。[提升2]

鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答下列鋼鐵腐蝕、防

護(hù)過程中的有關(guān)問題。(1)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)

鐵

銹

被除

盡

后，溶

液中

發(fā)

生的

化

合

反

應(yīng)的

化

學(xué)

方

程

式

是2FeCl?+Fe===3FeCl?(2)下列裝置可防止鐵棒被腐蝕的是

BD

(多選、填標(biāo)號)。CuSO?

溶

液①A

電極對應(yīng)的金屬是

銅

_

(填元素名稱),B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu2++2e===Cu

o(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕，如圖所示裝

置

。②若電鍍前鐵、銅兩電極質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟?/p>

烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12g,則電鍍時電路中通過的電子的物

質(zhì)的量為

0.08

mol。③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更易被腐蝕，簡要說明原因：鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，。加速了鐵的腐蝕，而鋅比鐵活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為正極，減慢了鐵的腐蝕(其他合理答案也可)解析：(1)鐵銹的主要成分是氧化鐵，與鹽酸反應(yīng)生成

FeCl?

,FeCl?

與

Fe

反應(yīng)生成FeCl?,該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)。(2)鐵被保護(hù)的裝置：原電

池中，鐵作正極；電解池中，鐵作陰極。(3①電渡池中，鍍層銅作陽極。

②根據(jù)陽極電極反應(yīng)Cu—2e===Cu2+,陰極電極反應(yīng)Cu2++2e===Cu,

可知兩極相差5.12g時，陽極被氧化的銅和陰極析出的銅質(zhì)量相等，即2.56g,轉(zhuǎn)移電。③根據(jù)金屬活動性：Zn>Fe>Cu,

分析形成原電池后何種金屬為負(fù)極可知原因。狀元隨筆

金屬防護(hù)的兩個方法：1.犧牲陽極的陰極保護(hù)法即被保護(hù)金屬做原電