金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。3.掌握金屬腐蝕的防護(hù)方法。一、金屬的腐蝕1．概念 金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。2．本質(zhì) 金屬原子失去電子變?yōu)?/span>陽離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。3．分類 (1)化學(xué)腐蝕： 金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)溶液(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕： 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化。4．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕(1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕的分類(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：  析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述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＋2Fe－4e－===2Fe2＋正極C2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－總反應(yīng)2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)25.影響金屬腐蝕的因素。   影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面，就金屬本性而言，金屬越活潑，越容易被腐蝕。介質(zhì)對金屬的腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，就容易被腐蝕。6.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的相同點(diǎn)和不同點(diǎn) 相同點(diǎn)都是造成金屬被氧化腐蝕。不同點(diǎn)是化學(xué)腐蝕是金屬和氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，無電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕是發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生。7.從字面上區(qū)別析氫腐蝕和吸氧腐蝕 析氫腐蝕中的“析”是“析出”的意思，即發(fā)生該腐蝕時(shí)，有H2析出；吸氧腐蝕中的“吸”是“吸進(jìn)”的意思，即發(fā)生該腐蝕時(shí)，空氣中的氧氣參加反應(yīng)而被消耗。8．鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要：主要是電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍，吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面和氫之后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動(dòng)性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。二、金屬的防護(hù)1．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：(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，接外加直流電源。 如圖所示：2．改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 制成防腐合金。如不銹鋼。3．加保護(hù)層 如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或使其鈍化等。注意：方法歸納1．不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。2．金屬的腐蝕與所接觸到的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān)?；顫娊饘僭陔娊赓|(zhì)溶液中的腐蝕比在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快，在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕比在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快。3．一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有原電池防護(hù)措施的腐蝕＞有電解池防護(hù)措施的腐蝕。    (2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢順序：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 (3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕越快。 (4)一般對同一種電解質(zhì)溶液來說，在一定濃度范圍內(nèi)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 提醒：原電池的負(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)。 知識(shí)點(diǎn)一：1．金屬腐蝕快慢的判斷方法例1．一根鐵絲插入煮沸過的蒸餾水中，鐵絲上有三點(diǎn)：A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。問：(1)A、B、C三點(diǎn)哪點(diǎn)腐蝕最快？(2)若向蒸餾水中加入少量食鹽，B處的腐蝕速率將如何變化？(3)若將蒸餾水換成：①0.1 mol·L－1 H2SO4溶液；②1 mol·L－1  H2SO4溶液；③18.4 mol·L－1 H2SO4溶液。則A處腐蝕由快到慢的順序是________。解析　(1)根據(jù)題意可知：A在煮沸的蒸餾水內(nèi)部，因缺少O2，很難形成電解質(zhì)溶液，幾乎不腐蝕。B在水面處，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。C在水面以上，與O2接觸，發(fā)生化學(xué)腐蝕，根據(jù)同一種物質(zhì)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的對比可知B處鐵絲的腐蝕比C處的快。(2)蒸餾水中加入少量食鹽(強(qiáng)電解質(zhì))，構(gòu)成了原電池，B點(diǎn)腐蝕速率遠(yuǎn)大于以前。(3)①②硫酸為稀硫酸，但是①中硫酸的濃度小于②中硫酸的濃度，鐵絲在②中的腐蝕速率比①中的快，③中18.4 mol·L－1的硫酸(98%)是濃硫酸，鐵很快發(fā)生了鈍化幾乎不腐蝕。答案　(1)B點(diǎn)腐蝕最快　(2)B處腐蝕的速率將加快   (3)②＞①＞③知識(shí)點(diǎn)二：金屬制品防腐處理探究例2.金屬鋁易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成一層氧化膜，使鋁件有耐腐蝕性，但氧化膜很薄，易被擦破損壞。為了增厚氧化膜，人們常將鋁和鋁的合金做進(jìn)一步的氧化處理。電化學(xué)氧化法是將鋁件和另一種材料作電極，在特定的電解質(zhì)溶液中通電電解。在鋁與電解質(zhì)溶液的接觸面上形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過并產(chǎn)生熱量，從而生成一層較厚的氧化膜。請回答下列問題：(1)鋁件在電解的過程中作________極(填“陰”或“陽”)(2)簡述氧化膜的形成過程，寫出鋁件所發(fā)生的電極反應(yīng)式以及形成氧化膜的化學(xué)方程式_________________________(3)在海洋工程上，通常用鋁合金(Al－Zn－Cd)保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如下圖所示，其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：____________________________________________________在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁。純鋁不能很好地起到保護(hù)作用，其原因是：_____________________________解析　(1)Al2O3是由單質(zhì)鋁失去電子后生成的，所以鋁件應(yīng)作陽極。(2)發(fā)生的電極反應(yīng)為：Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3、生成的Al(OH)3疏松地覆蓋在鋁件的表面，使電阻增大，溫度升高。Al(OH)3分解生成Al2O3，反應(yīng)方程式為：2Al(OH)3===Al2O3＋3H2O，生成的Al2O3沉積在鋁件表面，逐漸增厚。(3)鋁合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋、Zn－2e－===Zn2＋　答案　(1)陽　(2)Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3、2Al(OH)3===Al2O3＋3H2O(3)Al－3e－===Al3＋、Zn－2e－===Zn2＋　【基礎(chǔ)演練】1．下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是          (　　)A．光亮的自行車鋼圈不易生銹B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易生銹C．銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹答案　A2．如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(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(nèi)可以移動(dòng))，下列敘述正確的是????????????? (　　)A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生答案　B3．(江西省吉安市白鷺洲中學(xué)2015屆高三上學(xué)期期中考試) 下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是  （     ）答案　D4．關(guān)于下列各裝置圖的敘述中，不正確的是(　　)A．用裝置①精煉銅，則a極為粗銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液B．裝置②的總反應(yīng)是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋C．裝置③中鋼閘門應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連D．裝置④中的鐵釘幾乎沒被腐蝕答案　B5．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”(1)在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。(   )(2)用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。(   )(3)工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。 (   )(4)把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。 (   )(5)給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負(fù)極相連接以防止鐵腐蝕。 (    )(6)制成合金后均比純金屬耐腐蝕。 (    )(7)將金屬與外加直流電源的負(fù)極相連接，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕。 (    )答案：√、√、√、√、√、×、×【鞏固提高】6．判斷下列腐蝕的類型(填“化學(xué)腐蝕”、“吸氧腐蝕”或“析氫腐蝕”)。 (1)通Cl2的鐵制管道被腐蝕(  ) (2)浸泡食鹽水的鐵釘被腐蝕(              ) (3)用鋁制飯盒盛放醋酸，一段時(shí)間后，飯盒被腐蝕(   ) (4)將鐵釘放在NH4Cl溶液中，鐵被腐蝕(  ）答案：化學(xué)腐蝕、吸氧腐蝕、化學(xué)腐蝕、析氫腐蝕7.鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄膜，使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性”對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是_________________________________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________。a．NH3  b．CO2  c．NaOH  d．HNO3②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為________________________。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_____________________________(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是_____________________________________。(3)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為____。答案　(1)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑　b　②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　HCO3－與H＋反應(yīng)使H＋濃度減小，使Al3＋的水解平衡向右移動(dòng)，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補(bǔ)充溶液中的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋的濃度恒定(3)N　犧牲陽極的陰極保護(hù)法1.如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)，由快到慢的順序是(　　) A．④②①③           B．②①③④C．④②③①           D．③②④①答案　A2．(浙江省建人高復(fù)2015屆高三上學(xué)期第三次月考)下列有關(guān)電化學(xué)的內(nèi)容正確的是   （     ）A．馬口鐵和白鐵皮破損后，白鐵皮比馬口鐵腐蝕快，所以使用白鐵皮時(shí)要注意防止鐵皮出現(xiàn)刮痕B．原電池中電子從負(fù)極流出流入正極，電解池中電子從陰極流出流入電源負(fù)極C．已知磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為FePO4 + Li  LiFePO4，電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+，則該電池充電時(shí)陽極電極反應(yīng)式為：LiFePO4+e-=FePO4+Li+D．常溫下以C選項(xiàng)中電池為電源以石墨為電極電解200mL飽和食鹽水，當(dāng)消耗1．4g Li時(shí)，溶液的pH為14(忽略溶液的體積變化)答案　D3．下列說法中，正確的是(　　)①鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕　②鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3·nH2O③鋅和鐵構(gòu)成原電池時(shí)，鐵作負(fù)極?、茔U蓄電池中鉛作負(fù)極，PbO2作正極，兩極浸到稀H2SO4中A．只有②④        B．只有①③C．①②③         D．①②③④答案　A4．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是  (　　)A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的答案　B5.（2013北京卷）下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是              （     ）A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極    B．金屬護(hù)攔表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜         D．地下鋼管連接鎂塊答案　A6．鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計(jì)了如下圖所示的快速、易行的方法：首先檢查制取氧氣的裝置的氣密性，然后按上圖連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3 min左右后，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：①直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；②直形管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答下列問題。(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于________。能表示其原理的電極反應(yīng)方程式為___________________________________(2)儀器A的名稱為________，其中裝的藥品可以是________，其作用是_________________________________________________________________。(3)由實(shí)驗(yàn)可知，鐵生銹的條件為________。決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是_______________________________________________________________。答案　(1)電化學(xué)腐蝕　負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－    (2)球形干燥管　堿石灰(或無水CaCl2)　干燥O2      (3)與O2和水接觸　氧氣濃度__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是(　　)①有5.6 g金屬被腐蝕?、谟?.5 g金屬被腐蝕　③在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24 L氣體放出?、茉跇?biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12 L氣體放出A．①②        B．②③      C．①④         D．③④答案　B2．如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)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?/span>C．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)生了析氫腐蝕答案　B3．(2015上?；瘜W(xué))研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是       （    ）A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2 + 2H2O + 4e → 4OH–C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H+ + 2e → H2↑答案　D4．銀器的保護(hù)主要是維持它的原貌。對于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器，可將其和鋁片一起接觸浸在稀NaOH溶液中，經(jīng)一定時(shí)間后污跡消失，取出后用水洗干凈，再用軟布或棉團(tuán)擦光。下列有關(guān)敘述中，不正確的是????????????? ????????????? (　　)A．溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)B．在銀表面上的反應(yīng)為：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－C．在鋁表面上的反應(yīng)為：Al－3e－===Al3＋D．在鋁表面的反應(yīng)為：Al＋4OH－－3e－===AlO2－＋2H2O答案　C5.(2014年高考上海卷第12題)如右圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中下列[分析正確的是   （     ）A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－→H2↑B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C．K2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體答案　B6.(2014年高考江蘇卷第11題)下列有關(guān)說法正確的是              （     ）A．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕B．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＞0C．加熱0.1mol/LNa2CO3溶液，CO32－的水解程度和溶液的pH均增大D．對于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)（△H＜0），加入少量濃硫酸并加熱，該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大答案　C7.(2015上?；瘜W(xué))氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許離子通過。完成下列填空：（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式。                       （2）離子交換膜的作用為：              、                。（3）精制飽和食鹽水從圖中     位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中      位置流出。（選填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? 。（5）室溫下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH         0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。（選填“大于”、“小于”或“等于”）。濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 濃度從大到小的順序?yàn)?/span>????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? 。已知： H2SO3  Ki1=1.54×10-2  Ki2=1.02×10-7  HClO  Ki1=2.95×10-8  H2CO3  Ki1=4.3×10-7  Ki2=5.6×10-11答案:（1） 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。（2）阻止OH-進(jìn)入陽極室，與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。（3）a；d；（4）2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.（5）大于；SO32–>CO32–>HCO3–>HSO3–。  

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高中化學(xué)人教版 (新課標(biāo))選修4 化學(xué)反應(yīng)原理電子課本

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

版本： 人教版 (新課標(biāo))

年級： 選修4 化學(xué)反應(yīng)原理

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