金屬的電化學腐蝕與防護

第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2020年下學期長沙市第十一中學高一化學學習目標1認識金屬腐蝕的危害，能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因2能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式3掌握金屬腐蝕的防護方法一、金屬的電化學腐蝕1金屬腐蝕：氧失去氧化還原化化學腐蝕析氫吸氧2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2化學腐蝕和電化學腐蝕：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3鋼鐵的電化學腐蝕：1實質。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【聯(lián)想】1化學腐蝕與電化學腐蝕的根本區(qū)別在于是否構成原電池。2并非所有的金屬表面被氧化后，都會對金屬起保護作用，如鐵生銹后可加速腐蝕，而鋁被氧化后的氧化膜起保護作用。2析氫腐蝕和吸氧腐蝕。類別項目析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述

條件水膜酸性較強水膜酸性較弱或呈中性2020年下學期長沙市第十一中學高一化學類別項目析氫腐蝕吸氧腐蝕電極反應負極______________正極_________________________________總反應______________________________聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍Fe-2e-====Fe22H2e-====H2↑2H2OO24e-====4OH-Fe2H====Fe2H2↑2Fe2H2OO2====2FeOH22020年下學期長沙市第十一中學高一化學二、金屬的電化學防護電化學防護犧牲陽極的陰極保護法外加電流的陰極保護法依據(jù)原電池原理電解池原理原理被保護金屬作______(陰極)；活潑金屬作____(陽極)。陽極要定期予以更換將被保護金屬與電源的_____相連作_____；另一附加電極與電源的______相連作_____正極負極負極陰極陽極2020年下學期長沙市第十一中學高一化學正極實例示意圖【注意】金屬的電化學防護的原理是：將被保護的金屬作為原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應而加以保護?！咀晕倚y】1下列關于金屬腐蝕的說法中不正確的是A金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子而被氧化B金屬腐蝕一般包括化學腐蝕和電化學腐蝕C純的金屬一般難以發(fā)生電化學腐蝕D鋼鐵在酸性環(huán)境中會發(fā)生析氫腐蝕2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2下列關于金屬腐蝕的說法不正確的是A電化學腐蝕是由于合金接觸電解質溶液形成了原電池B化學腐蝕是金屬與氧化性物質直接接觸發(fā)生化學反應C析氫腐蝕過程中正極上的碳奪取電子放出氫氣D吸氧腐蝕過程中溶解于水的氧得電子生成氫氧根3鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應是2e-====H2↑22e-====FeO24e-====4OH-3e-====Fe21【解析】選D。鋼鐵在酸性比較強時發(fā)生析氫腐蝕，在酸性很弱或中性時發(fā)生吸氧腐蝕，所以選項D錯誤。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2【解析】選C。析氫腐蝕過程中正極上的氫離子獲得電子放出氫氣。3【解析】選C。鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極O2得電子發(fā)生還原反應，電極反應為O24e-2H2O====4OH-，故選C。5關于犧牲陽極的陰極保護法的敘述正確的是A正極就是陽極 B負極就是陰極C陽極上發(fā)生氧化反應 D正極上發(fā)生氧化反應2020年下學期長沙市第十一中學高一化學6下列金屬防護的方法不正確的是A對健身器材涂油漆以防止生銹B對某些工具的“機械轉動部位”選用刷油漆的方法來防銹C用犧牲鋅塊的方法來保護船身D自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹4下列有關金屬的腐蝕與防護的說法中，不正確的是A溫度越高，金屬腐蝕速率越快B在鐵管外壁上鍍鋅可防止其被腐蝕C金屬被腐蝕的本質是金屬發(fā)生了氧化反應D將鋼閘門與直流電源的正極相連可防止其被腐蝕6【解析】選B。B項中應選用潤滑油來達到防銹的目的。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學5【解析】選C。犧牲陽極的陰極保護法就是原電池的負極陽極的金屬發(fā)生氧化反應被腐蝕，作為正極陰極的金屬不被腐蝕。4【解析】選D。升高溫度加快反應速率，所以溫度越高，金屬腐蝕速率越快，故A正確；在鋼管外壁上鍍鋅，鋅、鐵和合適的電解質溶液構成原電池，較活潑的金屬鋅作負極被腐蝕，從而鐵被保護，所以在鋼管外壁上鍍鋅可防止其被腐蝕，故B正確；金屬被腐蝕的本質是金屬發(fā)生了氧化反應，故C正確；將鋼閘門與直流電源的正極相連，鋼閘門作陽極，不能防止其被腐蝕，反而能加快被腐蝕，故D錯誤。一、金屬的腐蝕思考探究：比較鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕示意圖：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【思考】1鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕有什么區(qū)別？2鋼鐵為什么在潮濕的環(huán)境中更容易腐蝕？3鋼鐵和純鐵相比，哪一種更容易腐蝕？為什么？【總結歸納】1化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別和聯(lián)系：化學腐蝕電化學腐蝕(主要)定義金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應引起的腐蝕不純金屬(或合金)接觸到電解質溶液所發(fā)生的原電池反應，較活潑金屬原子失去電子被氧化而引起腐蝕吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕2020年下學期長沙市第十一中學高一化學條件金屬與氧化性物質直接接觸水膜中溶有O2，呈極弱酸性或中性(吸氧腐蝕)或水膜酸性較強(析氫腐蝕)本質金屬被氧化生成金屬離子區(qū)別無電流產生有微弱電流產生2不同條件下金屬腐蝕快慢的判斷：1各種腐蝕的程度：電解原理引起的腐蝕即電解池的陽極>原電池原理引起的腐蝕即原電池的負極>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕即電解池的陰極、原電池的正極及加有鍍層的金屬等。2活動性不同的兩金屬，其活動性越強，腐蝕得越快。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。4對同一種金屬來說，腐蝕快慢的規(guī)律如下：強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。5不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中的腐蝕速率遠大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。【易錯提醒】1無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，作為負極的鐵都被氧化成Fe2而不是Fe3。金屬腐蝕主要是電化學腐蝕。2由于通常情況下，金屬表面不會遇到酸性較強的溶液，所以金屬腐蝕的主要形式是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕，而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕代替。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3金屬活動性順序中位于氫前和氫后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在氫前的金屬才會發(fā)生析氫腐蝕。4原電池的負極被腐蝕，正極被保護；電解池的陽極被腐蝕，陰極被保護。1我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值和歷史價值，但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進行修復和防護具有重要意義。1采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為__________________________________________。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學腐蝕的原理示意圖。①腐蝕過程中，負極是________填圖中字母“a”“b”或“c”；②環(huán)境中的Cl-擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2OH3Cl，其離子方程式為____________________________；③若生成429gCu2OH3Cl，則理論上耗氧體積為______L標準狀況。1【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：1復分解反應是兩者相互交換離子。2金屬腐蝕的原因及防護原理。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】1Ag2O與CuCl發(fā)生復分解反應，沒有化合價的升降，則化學方程式為Ag2O2CuCl====2AgClCu2O。2①根據(jù)圖示，腐蝕過程中，銅失電子生成Cu2，則負極是銅，選c；②根據(jù)上述分析，正極產物是OH-，負極產物為Cu2，環(huán)境中的Cl-擴散到孔口，與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2OH3Cl，則離子方程式為2Cu23OH-Cl-====Cu2OH3Cl↓；③429gCu2OH3Cl的物質的量為=002mol，根據(jù)銅原子守恒，Cu2的物質的量為004mol，負極反應為2Cu-4e-====2Cu2，正極反應為O24e-2H2O====4OH-，根據(jù)正、負極放電量相等，則理論上耗氧在標準狀況下體積為002mol×224L·mol-1=0448L。答案：1Ag2O2CuCl====2AgClCu2O2①c②2Cu23OH-Cl-====Cu2OH3Cl↓③04482下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重中，開關由M改置于N時，Cu-n合金的腐蝕速率減小中，接通開關時n腐蝕速率增大，n上放出氣體的速率也增大中，n-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的2【解題指南】解答本題需注意以下兩點：1理解原電池的工作原理，知道電化學腐蝕和化學腐蝕的快慢不同的原因。2干電池的構造和工作原理。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選B。海水表面O2濃度大，故鐵棒在海水表面處腐蝕的程度最嚴重，A錯誤；由M改置于N后，鋅作原電池的負極，Cu-n合金應充當原電池的正極，明顯受到了一定的保護，腐蝕速率減小，B正確；接通開關時，鋅作原電池的負極，腐蝕速率變大，但是氣體不在鋅負極上產生，而是在鉑正極上產生，C錯誤；n-MnO2干電池發(fā)生放電反應，導致n被腐蝕，主要原因是鋅發(fā)生氧化反應，體現(xiàn)了鋅的還原性，D錯誤。3如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為A②①③④⑤⑥ B⑤④③①②⑥C⑤④②①③⑥ D⑤③②④①⑥2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3【解析】選C。根據(jù)圖知，②③④裝置是原電池，在②④中，金屬鐵作負極，③中金屬鐵作正極，作負極的腐蝕速率快，并且兩個電極金屬活潑性相差越大，負極金屬腐蝕速率越快，正極被保護，并且原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕，所以④>②>①>③，⑤⑥裝置是電解池，⑤中金屬鐵為陽極，⑥中金屬鐵為陰極，陽極金屬被腐蝕速率快，陰極被保護，即⑤>⑥，根據(jù)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，并且原電池的正極金屬腐蝕速率快于電解池的陰極金屬腐蝕速率，即⑤④②①③⑥，故答案選C。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4下列說法正確的是A鋼鐵因含雜質而易發(fā)生腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用其來減緩金屬的腐蝕C金屬發(fā)生化學腐蝕還是電化學腐蝕的主要區(qū)別在于金屬的純度不同D無論哪種類型的腐蝕，其實質都是金屬被氧化2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4【解析】選D。金屬通過改變其內部結構制成合金可耐腐蝕，A錯誤；犧牲陽極的陰極保護法是利用原電池反應保護金屬制品，B錯誤；決定金屬腐蝕類型的因素是周圍的環(huán)境，C錯誤。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學5某課外小組學生研究金屬腐蝕的條件和速率，用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放在玻璃鐘罩里保存相同的一段時間，下列對實驗結束時現(xiàn)象的描述不正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學A裝置Ⅰ左側的液面一定會下降B裝置Ⅰ的左側液面比裝置Ⅱ的左側液面低C裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重D裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕5【解析】選B。Ⅱ中鐵釘與銅絲相連，金屬活動性相差較大，且用揮發(fā)性鹽酸，因此裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重，C選項正確。Ⅰ中雖然也用了鹽酸，但鐵釘與鐵絲相連，腐蝕不及Ⅱ，由于均發(fā)生了2H2e-====H2↑，Ⅰ和Ⅱ均生成了氣體，液面都會下降，裝置Ⅱ的左側液面比裝置Ⅰ的左側液面低，A選項正確，B選項錯誤。Ⅲ中雖然鐵釘也與銅絲相連，但由于所裝試劑為不揮發(fā)性硫酸，因此鐵釘幾乎沒被腐蝕，D選項正確。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學二、金屬的防護1金屬的防護措施：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2電化學防護法：1犧牲陽極的陰極保護法。 ①原理：應用原電池原理； ②要求：被保護金屬作正極，另一活潑性較強的金屬作負極。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2外加電流的陰極保護法。 ①原理：應用電解池原理； ②要求：將被保護金屬與電源的負極相連，作電解池的陰極，在外加 直流電源的前提下使陰極得到保護。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【易錯提醒】判斷電化學保護法的類型，應分清其基本原理，要看是利用電解原理的外加電流的陰極保護法還是應用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護法，兩者不能混淆。1利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學腐蝕與防護。下列說法不正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學為鋅棒，開關置于M處，可減緩鐵的腐蝕，采用了犧牲陽極的陰極保護法為鋅棒，開關置于N處，極的反應：4OH--4e-====O2↑2H2O為碳棒，開關置于N處，可減緩鐵的腐蝕，采用了外加電流的陰極保護法為碳棒，開關置于M處，極的反應：O24e-2H2O====4OH-1【解題指南】解答本題需注意以下兩點：1分別位于M、N時為不同的電化學裝置。2為不同材料時，對電化學原理的應用要靈活。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選B。為鋅棒，位于M時，構成原電池，鋅為負極，被腐蝕，保護了鐵，A對；為鋅棒，開關置于N處，為電解池，鋅棒為活性陽極，n-2e-====n2，B錯；若為碳棒，開關置于N處，為電解池，鐵棒作陰極，被保護，C對；若為碳棒，開關置于M處，為原電池，為正極，電極反應式為O24e-2H2O====4OH-，D對?！狙由焯骄俊?若為鋅棒，開關分別置于M、N處，則兩套裝置中鐵棒被腐蝕的快慢情況如何？提示：兩套裝置都能對鐵棒起保護作用，當開關置于N處時屬于電解池，置于M處時屬于原電池，電解池比原電池保護效果好。2鍍錫鐵若鍍層破損，對鐵的保護作用會如何變化？提示：鍍錫鐵若鍍層破損，會形成原電池，鐵比錫活潑而作負極，會加速鐵的腐蝕。2下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是A水中的鋼閘門連接電源的負極B金屬護欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3雙選下列有關金屬保護方法的說法中正確的是A我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后不能起到防止鐵生銹的作用B白鐵鍍鋅鐵鍍層破損后，鐵皮的腐蝕速率很慢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，這是鋼鐵的電化學防護法2【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：1掌握金屬的電化學保護法與一般保護法的區(qū)別；2分清楚金屬的電化學保護法的原理是原電池原理還是電解池原理。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選A。水中的鋼閘門連接電源的負極之后，作電解池的陰極，被保護起來，所以采用的是外加電流的陰極保護法；金屬護欄表面涂漆、汽車底盤噴涂高分子膜均使用的是覆蓋保護層法的保護措施；地下鋼管連接鎂塊，鎂作負極，被腐蝕從而起到保護鋼管的作用，所以使用的是犧牲陽極的陰極保護法。3【解析】選A、B。搪瓷層破損后，鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層破損后不能起到防止鐵生銹的作用，選項