1、第三單元金屬的腐蝕與防護,一、金屬的電化學腐蝕 1.金屬腐蝕的危害 在生產(chǎn)生活中,金屬腐蝕所帶來的損失非常巨大。金屬生產(chǎn)設備的腐蝕會導致工廠停產(chǎn),金屬腐蝕還會使橋梁、建筑物等損壞甚至坍塌,地下金屬管道會因腐蝕而泄漏據(jù)報道,全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約占各國國內生產(chǎn)總值(GDP)的2%4%,超過地震、水災、臺風等自然災害造成損失的總和。 2.金屬的腐蝕 (1)金屬的腐蝕是指金屬及其合金與周圍環(huán)境中的物質發(fā)生化學反應而腐蝕損耗的現(xiàn)象。 (2)金屬腐蝕的實質都是金屬原子失去電子被氧化的過程,用化學方程式表示(M代表金屬元素)為M-ne-Mn+。,(3)分類。 金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電

2、化學腐蝕。 化學腐蝕是指金屬與其他物質直接接觸發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕。 電化學腐蝕是指不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應,使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。 3.鋼鐵的電化學腐蝕 鋼鐵的電化學腐蝕根據(jù)鋼鐵表面水溶液薄膜(電解質溶液)的酸堿性不同而不同。鋼鐵的電化學腐蝕分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕。 1.鋼鐵的電化學腐蝕中,哪種腐蝕更為普遍?為什么? 提示吸氧腐蝕。因為即使開始時為析氫腐蝕,但隨著氫氣的放出,金屬表面的氫離子濃度逐漸降低,從而轉化為吸氧腐蝕。,二、金屬的電化學防護 1.金屬防護的基本思路 (1)防止金屬與氧化性介質直接接觸; (2)防止金屬表面形成電解質溶液層(水膜); (3

3、)改變金屬內部結構。 2.自行車為什么在干燥環(huán)境中不易生銹? 提示在干燥環(huán)境中,自行車的金屬表面不易形成電解質溶液。,2.金屬防護的常用方法 (1)加保護層防止形成原電池。 (2)電化學防護。 我們知道,金屬在發(fā)生電化學腐蝕時,總是作為原電池的負極的金屬被腐蝕,作為正極的金屬不被腐蝕,如果能讓被保護的金屬成為正極,則該金屬就不被腐蝕。 犧牲陽極的陰極保護法; 外加電流的陰極保護法。 (3)改變金屬內部的組成結構,將金屬制成合金,增強抗腐蝕能力。,知識點1,知識點2,知識點3,金屬的電化學腐蝕 【例題1】 銅制品上的鋁制鉚釘,在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為() A.形成原電池,鋁作負極

4、B.形成原電池,銅作負極 C.形成原電池時,電流由鋁流向銅 D.鋁制鉚釘發(fā)生了化學腐蝕 解析電化學腐蝕與化學腐蝕的本質區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應。金屬鋁發(fā)生的是電化學腐蝕,鋁比銅活潑,故金屬鋁是負極;電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反,電流應是由銅流向鋁。 答案A,知識點1,知識點2,知識點3,主要從以下幾個方面來解決此類題目: (1)正確地判斷出金屬腐蝕是化學腐蝕還是電化學腐蝕。 (2)如果是電化學腐蝕,判斷出正、負極,一般活潑的金屬為負極被腐蝕,不活潑的金屬為正極被保護。,知識點1,知識點2,知識點3,【針對訓練1】 以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是() A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易

5、產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹 C.鐵制器件附有銅制配件,在接觸處易生鐵銹 D.銀制獎牌久置后表面變暗 解析黃銅(銅鋅合金)發(fā)生電化學腐蝕時,被腐蝕的金屬應是金屬性較活潑的鋅而不是銅;生鐵中含較多的碳,在電解質溶液作用下容易形成原電池,即更容易生銹;鐵制器件附有銅配件時,在接觸電解質溶液時,鐵是原電池的負極,易被腐蝕生成鐵銹;銀制獎牌久置后可能被硫或氧氣氧化成銀的化合物而使其表面變暗,這是化學腐蝕,與電化學腐蝕無關。 答案D,知識點1,知識點2,知識點3,金屬的吸氧腐蝕和析氫腐蝕 【例題2】 如圖裝置中,U形管內為紅墨水,a、b試管內分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加

6、入生鐵塊,放置一段時間。下列有關描述錯誤的是() 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?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,知識點1,知識點2,知識點3,答案B,知識點1,知識點2,知識點3,影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質兩個方面。就金屬本性來說,金屬越活潑,就越容易失去電子而被腐蝕。介質對金屬腐蝕的影響也很大,如果金屬在潮濕的空氣中,接觸腐蝕性氣體或電解質溶液,就容易被腐蝕。 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護腐蝕措施的腐蝕。 (2)對同一金屬來說,腐蝕的快慢:強電解質溶液弱電解質溶液非電解質溶液。 (3)活動性不

7、同的兩種金屬,活動性差別越大,活動性強的金屬腐蝕越快。 (4)對同一種電解質溶液來說,電解質溶液濃度越大,金屬腐蝕越快。,知識點1,知識點2,知識點3,【針對訓練2-1】 如下圖所示,將緊緊纏繞不同金屬絲的鐵釘放入培養(yǎng)皿中,再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液,冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內可以移動),下列敘述正確的是() A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應 C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應 D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生,答案B,知識點1,知識點2,知識點3,知識點1,知識點2,知識點3,解析鐵作原電池的負極,發(fā)生氧化反應而被腐蝕,電極反應式為Fe-2e- Fe2+,鐵片腐蝕最嚴重

8、的區(qū)域應是與電解質溶液接觸的地方。 答案D,知識點1,知識點2,知識點3,金屬腐蝕的防護方法 【例題3】 下列有關金屬保護方法的說法中正確的是() A.常使用的快餐杯表面有一層搪瓷,搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B.白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后,鐵皮的腐蝕速度很慢 C.輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陰極的陽極保護法 D.鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青,這是鋼鐵的電化學保護法 解析A項中涂層破損后,鐵直接暴露在空氣中,因而搪瓷層不能對破損部分進行保護;B項中鍍層破損后由于鋅的金屬活動性比鐵強,和鐵構成原電池,鋅作負極,保護鐵不被腐蝕;C選項應是犧牲陽極的陰極保護法;D項

9、中應是用瀝青作涂層的涂層保護法。 答案B,知識點1,知識點2,知識點3,常見防止金屬腐蝕的具體方法: (1)給金屬穿上“防護服”。 涂漆如在鋼鐵表面涂防銹油漆; 熱鍍加熱鋅或錫等耐腐蝕性能較強的金屬,使其均勻覆蓋于鋼鐵表面; 電鍍在鋼鐵表面形成鋅或鉻等耐腐蝕性較強的金屬鍍層; 噴涂有機或無機涂層材料等。 (2)電化學防護法即犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。 (3)在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳(如14%18%Cr,7%9%Ni),改變鋼鐵內部的組成和結構,可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能,這就是常見的“不銹鋼”。,知識點1,知識點2,知識點3,【針對訓練3】 為了防止鋼鐵銹蝕,下列防護方法中正確的是() A.在精密機床的