金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù) 【知識(shí)精講+備課精研】 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第3節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕金屬電化學(xué)防護(hù)——析氫腐蝕&吸氧腐蝕——做正極或陰極被保護(hù)1.了解金屬的腐蝕及危害，理解電化學(xué)腐蝕的原理。2.了解金屬防護(hù)方法，特別是理解電化學(xué)防護(hù)的方法。目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所公布了一組數(shù)據(jù)：全球每一分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹。全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元，占各國國民生產(chǎn)總值的2%～4%，在美國，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3%，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。我國鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億人民幣，約占國民生產(chǎn)總值的4%，每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。探索世界鋼鐵生銹觀察生活銅器生銹觀察生活金屬被腐蝕的有什么危害？（1）外形、色澤、機(jī)械性能發(fā)生變化；（2）影響機(jī)器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報(bào)廢；（3）橋梁、建筑物強(qiáng)度降低而坍塌：（4）地下金屬管道泄漏；（5）輪船船體損壞；（6）金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。思考探究1.什么是金屬腐蝕？金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)即：M－

ne－===Mn+金屬的腐蝕3.金屬腐蝕的類型有哪些？——根據(jù)與金屬接觸的介質(zhì)不同金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕根據(jù)與金屬接觸的_______________不同，金屬腐蝕可分為兩類：①化學(xué)腐蝕：金屬或合金與接觸到的氧化性氣體(如O2、Cl2、SO2等)或_________液體(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而_____。②電化學(xué)腐蝕：______的金屬或合金與________溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生________反應(yīng)，比較_____的金屬_____電子而被氧化。氣體或液體物質(zhì)非電解質(zhì)加快不純電解質(zhì)原電池活潑失去金屬的腐蝕鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕鋼鐵在潮濕空氣中生銹鋼鐵潮濕空氣CO2、SO2、H2S電解質(zhì)溶液鐵C

原電池水膜化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍對(duì)比總結(jié)1.析氫腐蝕金屬在酸性條件發(fā)生電化學(xué)腐蝕（如鋼鐵被酸雨腐蝕）負(fù)極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋正極(C)：2H＋＋2e－===H2↑總反應(yīng)：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑二、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

2.吸氧腐蝕金屬在中性或弱酸性條件與氧氣發(fā)生電化學(xué)腐蝕（如鋼鐵被生銹）負(fù)極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋正極(C)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹Fe2O3·xH2O電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕定義金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕不純金屬(或合金)跟接觸到的電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑金屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)直接接觸水膜中溶有O2，呈極弱酸性或中性水膜酸性較強(qiáng)現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式2Fe＋3Cl2===2FeCl3負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－正極：2H＋＋2e－===H2↑記憶對(duì)比總結(jié)（1）析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿

性，實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。（2）鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極均是Fe失電子生

成Fe2＋，而非Fe3＋。（3）一般情況下，只有在金屬活動(dòng)性順序表中排在氫之前的

金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。要點(diǎn)電化學(xué)腐蝕【合作交流】1.把生鐵放在水中與放在食鹽水中，哪個(gè)腐蝕的快？提示

食鹽水中。4.輪船的外殼裝有鎂合金或鋅塊，其作用是什么？提示

保護(hù)船體。2023/2/2江西省鷹潭市第一中學(xué)桂耀榮143.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原電池的負(fù)極，因此鐵易被腐蝕而生銹。2.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品容易生銹。說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。電化學(xué)腐蝕影響金屬腐蝕的因素包括：金屬的

和

。本性介質(zhì)金屬越活潑越容易被腐蝕金屬合金中活潑的金屬易腐蝕例如：鋼鐵腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響很大：金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕1．金屬防護(hù)的原理金屬防護(hù)金屬防護(hù)2．金屬防護(hù)的基本方法（1）加保護(hù)膜，給金屬穿上“保護(hù)膜”：

如：①噴涂漆；②涂油脂；③表面鈍化；④電鍍(在鋼鐵表面形

成鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層)等。（2）改變內(nèi)部組成，加入其他金屬改變其組成如：在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳（如14%～8%Cr，7%～

9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼

鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。（3）電化學(xué)防護(hù)法如：①犧牲陽極的陰極保護(hù)法；②外加直流電源的陰極保護(hù)法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。正極：要保護(hù)的金屬，不反應(yīng)，起到

保護(hù)作用；負(fù)極：比要保護(hù)金屬活潑的金屬，反

應(yīng)受到腐蝕。金屬防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟：按如圖所示連接好裝置；往Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。已知Fe2＋與[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀。金屬防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電流計(jì)指針

，鐵電極上

，但鐵極附近

。實(shí)驗(yàn)結(jié)論Zn、Fe和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成

。電極反應(yīng)：負(fù)極：

；正極：

；該裝置中鐵

。發(fā)生偏轉(zhuǎn)有氣泡產(chǎn)生無藍(lán)色沉淀原電池Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑未被腐蝕金屬防護(hù)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，在電解質(zhì)溶液里，外加直流電源。陰極：被保護(hù)的金屬（如鋼閘門）陽極：惰性電極在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零金屬防護(hù)1．金屬腐蝕快慢的判斷方法（1）在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起

的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。（2）同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕