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1、2022年高二化學 第三單元 金屬的電化學腐蝕 ???? 【基礎知識導學】 ???? 一、金屬的腐蝕 ???? 金屬的腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。金屬物質（一般是非電解質）接觸氧化劑直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕叫做化學腐蝕。例如鐵制容器中盛放稀酸，這時鐵制容器就會產(chǎn)生化學腐蝕。電化學腐蝕是指不純的金屬接觸到電解質溶液所引起的原電池反應而發(fā)生的腐蝕。在電化學腐蝕中，比較活潑的金屬被氧化，并伴有電流產(chǎn)生。鋼鐵在潮濕的空氣里所發(fā)生的腐蝕就是電化學腐蝕的最普遍的例子。在一般情況下，金屬腐蝕大多是電化學腐蝕。原電池

2、反應是使金屬發(fā)生電化學腐蝕的主要原因。 ???? 1化學腐蝕與電化學腐蝕的比較 ???? 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 ???? 2電化學腐蝕 ???? 例如，鋼鐵的腐蝕： ???? ???? 負極：Fe-2e-Fe2+?正極：2H++2e-H2+ ???? 若腐蝕是在酸性溶液里進行的，在腐蝕過程里有氫氣放出，這種腐蝕通常叫做析氫腐蝕。 ????

3、 若鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或者呈中性，負極上也是鐵失去電子而被氧化成Fe2+。 ???? 負極：Fe-2e-Fe2+ ???? ???? ???? 而在正極上主要是溶解于水膜里的氧氣得到電子而被還原。 ???? 正極：2H2O+O2+4e-4OH-↑ ???? 這種腐蝕通常叫做吸氧腐蝕。實際上，鋼鐵等金屬的腐蝕主要是這種吸氧腐蝕。 ???? 3兩種電化學腐蝕的比較 ???? ???? 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強 水膜酸性很弱或呈中性 電極 反應 正極（碳） 2H++2e-H2↑ O2+2H2O+4e-4OH-

4、 負極（鐵） Fe-2e-Fe2+ 溶液反應 Fe2++2OH-Fe（OH）2 4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 Fe（OH）3失去部分水轉化為鐵銹（Fe2O3·nH2O） 發(fā)生情況 相對較少 非常普遍 ???? 二、金屬的防護 ???? 常用的方法有： ???? （1） 改變金屬內(nèi)部結構。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼，就大大增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。 ???? （2） 在金屬表面覆蓋保護層。在金屬表面覆蓋致密的保護層，從而使金屬制品跟周圍物質隔離開，這是一種普遍采用的防護方法。以鋼鐵的防護為例，根據(jù)保護層

5、成分的不同，可分為如下幾種： ???? a.在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等。 ???? b.用電鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬都能被氧化而形成一層致密的薄膜，從而阻止水和空氣等對鋼鐵的腐蝕。例如，常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面鍍上一層鋅；做罐頭用的馬口鐵就是在薄鋼板上鍍上一層無毒而又耐腐蝕的錫；自行車鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。 ???? c.用化學方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如，在鐵制品表面形成一層致密的四氧化三鐵薄膜等。 ???? （3） 電化學保護法。人們還可以利用原電池的化學原理

6、來進行金屬的防護，只要能夠把引起金屬發(fā)生電化學腐蝕的原電池反應消除，金屬的腐蝕自然就可以防止了。常用的電化學保護法是犧牲陽極保護法。 ???? a.犧牲陽極保護法，是在保護的鋼鐵設備上連接一種更易失去電子的金屬或合金。例如，鋼閘門的保護，在鋼閘門上連接一定數(shù)量的鋅塊，這樣，當發(fā)生電化學腐蝕時，被腐蝕的是比較活潑的鋅，而鐵則被保護了。此外，我們還經(jīng)常在輪船的尾部和船殼的水線以下部分，裝上一定數(shù)量的鋅塊，來防止船殼的腐蝕，也是利用的這種方法。 ???? ???? ???? ???? b.外加電流的陰極保護法。 ???? 【知識迷航指南】 ???? 一、金屬的腐蝕 ???? 1

7、概念 ???? 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。 ???? 2本質 ???? 本質是金屬原子失去電子被氧化的過程。 ???? 3分類 ???? 金屬的腐蝕可分為化學腐蝕與電化學腐蝕。 ???? 鐵的電化學腐蝕：析氫腐蝕與吸氧腐蝕。 ???? ???? 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強（pH） 水膜酸性很弱或中性 電極 反應 負極 Fe-2e-Fe2+ 正極 2H++2e-H2↑ O2+2H2O+4e-4OH- 總反應式 Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2

8、H2O2Fe（OH）2 ???? 二、金屬防護的幾種重要方法 ???? （1）改變金屬內(nèi)部的組成結構，將金屬制成合金，增強抗腐蝕能力。 ???? （2）在金屬表面覆蓋保護層，使金屬和周圍物質隔離開來。 ???? （3）電化學保護法：利用電化學反應使金屬鈍化而受到保護，或者利用原電池反應將需要保護的金屬作為電池的正極而受到保護。 ???? 三、金屬腐蝕速率大小 ???? 一般：電解池陽極＞原電池負極＞化學腐蝕＞原電池正極＞電解池陰極 ???? 【典型例題解析】 ???? ［例1］下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是 ???? ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應；②金屬的腐蝕可分為化

9、學腐蝕和電化學腐蝕，只有電化學腐蝕才是氧化還原反應；③因為二氧化碳普遍存在，所以鋼鐵的電化學腐蝕以析氫腐蝕為主；④無論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化。 ???? A.①③????????B.②③ ???? C.①④D.①③④ ???? ［解析］金屬腐蝕的實質是：M-ne- = Mnn+，總是被氧化，均是氧化還原反應；鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學腐蝕以吸氧腐蝕為主。C正確。 ???? ［答案］C ???? ［例2］為了探究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學生用不同金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖7-9的三個裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時間，下列對實驗

10、結束時現(xiàn)象的描述不正確的是 ???? A.實驗結束時，裝置Ⅰ左側的液面一定會下降 ???? B.實驗結束時，裝置Ⅰ一定比裝置Ⅱ左側液面低 ???? C.實驗結束時，裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重 ???? D.實驗結束時，裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕 ???? ???? 圖7-9 ???? ［解析］這是一道原電池原理應用于金屬腐蝕的選擇題，主要考查的是如何分析鐵釘所處的環(huán)境，對鐵釘?shù)母g起到促進還是保護作用，同時考查了鹽酸具有揮發(fā)性，濃硫酸具有吸水性等知識點。裝置Ⅰ中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側液面下降右側液面上升；裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是

11、懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構成的原電池會加速鐵釘?shù)谋磺治g而放出更多的H2，使左側液面下降更多，右側液面上升得更多；裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。 ???? ［答案］B ???? 【單元同步訓練】 ???? 一、選擇題 ???? 1下列試管中的鐵釘腐蝕最快的是 ???? ???? 2鐵釘和炭棒用導線連接后，浸入到001mol·L-1NaCl溶液中，可能發(fā)生的是 ???? A.炭棒上有H2析出B.炭棒附近產(chǎn)生OH- ???? C.炭棒上有

12、O2析出D.鐵釘被氧化 ???? 3以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是 ???? A.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 ???? B.生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 ???? C.鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生銹 ???? D.銀質獎牌久置后表面變暗 ???? 4把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖7-10平面圖所示），經(jīng)過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是 ???? 圖7-10 ???? A.Ⅰ和Ⅱ附近B.Ⅰ和Ⅳ附近 ???? C.Ⅱ和Ⅲ附近D.Ⅱ和Ⅳ附近 ???? 5鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極發(fā)生的反應是 ????

13、 A.2H++2e- →H2B.2H2O+O2+4e- →4OH- ???? C.Fe-2e- →Fe2+D.4OH--4e- →2H2O+O2 ???? 6向某電解液中插入M、N電極，并連接直流電源進行電解，可以看到兩極上有氣泡產(chǎn)生。電解后測定電解液，其中的H+濃度無變化。符合這些條件的是 ???? A.兩個電極均為鐵片，M是陰極，電解液是04%的NaOH溶液 ???? B.兩個電極均為石墨，M是陽極，電解液是04%的H2SO4溶液 ???? C.兩個電極均為石墨，M是陽極，電解液是04%的NaOH溶液 ???? D.M是鐵片，N為石墨，M是陰極，電解液是04%的KNO

14、3溶液 ???? 7有a,b,c,d四種金屬，將a,b用導線連接起來，浸入電解質溶液中，b不易腐蝕；將a,d分別投入等濃度的鹽酸中，d比a反應劇烈；將銅浸入b的鹽溶液中，無明顯變化；將銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。據(jù)此推知它們的活潑性由強到弱的順序為 ???? A.d、c、a、bB.d、a、b、c ???? C.d、b、a、cD.b、a、d、c ???? 8在鐵的吸氧腐蝕中,發(fā)生還原反應的那個電極上進行的電極反應是 ???? A.2H2O+O2+4e-4OH- ???? B.2H++2e-H2 ???? C.4OH--4e-2H2O+O2 ???? D.Fe-2e-F

15、e2+ ???? 9化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質變化的化學用語中，正確的是 ???? A.電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應式為： 2Cl- -2e-Cl2 ↑ ???? B.氫氧燃料電池的負極反應式： O2+2H2O+4e-4OH- ???? C.粗銅精煉時，與電源正極相連的是純銅，電極反應式為：Cu -2e- Cu2+ ???? D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應式： Fe -2e-Fe2+ ???? 二、綜合題 ???? 10鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實驗小組，為研究鐵生銹的條件，設計了以下快速、易行的方法（圖7-11）： ???? ????

16、 圖7-11 ???? 首先檢查制氧氣裝置的氣密性，然后按圖連接好裝置，點燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3分鐘左右，觀察到的實驗現(xiàn)象為：①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；②直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲依然光亮。 ???? 試回答以下問題： ???? （1）由于與接觸的介質不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生銹屬于????。能表示其原理的反應方程式為 ?。 ???? （2）儀器A的名稱為????，其中裝的藥品可以是????，其作用是 ?。 ???? （3）由實驗可知，該類鐵生銹的條件為 ?； 決定鐵生銹快慢的一個重要因素是