金属的电化学腐蚀与防护

金属的电化学腐蚀与防护2010-12-26 08:43:15| 分类：化学论文 | 标签： |字号大中小订阅本文引用自踏雪寻梅《高中化学选4精品教案§4—4（2）》第四节金属的电化学腐蚀与防护（第2课时）三、金属的电化学防护：消除引起电化学腐蚀的原电池反应，使金属得到保护，叫做金属的电化学防护。

※金属的电化学防护原理：在电化腐蚀中，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。

因此，如果能让被保护的金属成为正极（又称阴极），该金属就得到保护。

牺牲阳极的阴极保护法一般方法{外加电流的阴极保护法1. 牺牲阳极的阴极保护法（1）原理：用比被保护金属较活泼的金属与被保护的金属形成原电池，发生原电池反应时，被保护金属做正（阴）极不反应，起到保护作用；而较活泼金属作负极（阳极）极反应受到腐蚀。

（2）举例：保护钢铁设备：在钢铁设备上（如锅炉的内壁、船舶的外壳等）装上若干（比铁活泼的金属）镁合金或锌块。

镁、锌就成了原电池的负极（阳极），不断遭受腐蚀（可定期予以拆换），而作为正极（阴极）的钢铁设备就得到了保护。

负极 (阳极) ：Zn : Zn －2e－ Zn2＋正极（阴极）：Fe被保护。

【图4—18】牺牲阳极的阴极保护法示意图2.外加电流的阴极保护法(1)原理：将被保护金属作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均在电解质溶液里，接外加直流电源后，电子被强制流向被保护金属（阴极），使被保护金属表面腐蚀电流降至零或接近零，从而得到保护。

(2) 举例：保护钢铁而设备（如海水中的钢闸门）【图4—20】外加电流的阴极保护法示意图【科学探究】用实验验证牺牲阳极的阴极保护法。

装置如图4—21所示，请回答：1.电压表指针有何变化? 为什么？答：电压表指针发生偏转，因为电路中产生了电流。

2.Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？答：Zn ：负极（阳极）：Zn －2e－ Zn2＋（阳极Zn被腐蚀）Fe ：正极（阴极）：2H＋＋2e－ H2↑（阴极Fe被保护）3.已知：Fe与 [Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3 Fe2＋＋ 2 [Fe(CN)6]3－ Fe3 [Fe (CN)6]2↓若往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾) 溶液，烧杯内溶液颜色有无变化？说明什么问题？答：烧杯内溶液颜色无变化。

说明没有Fe2＋生成。

实验证明阴极Fe 被保护了。

【图4——21】验证牺牲阳极的阴极保护法试验装置【第4节课后作业】一、选择题1．下列叙述中正确的是 -（ B ）①锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀③钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3· H2OA. 都正确B. ①③C. ①D. ②③2．下列事实不能用电化学原理解释的是（ A ）A.常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀B.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C.用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜D.远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板3．X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Y用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。

则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为- （ A ）A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y4．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是 -（C ）A. 在含铁元素较多的酸性土壤中B. 在潮湿疏松透气的土壤中C. 在干燥致密不透气的土壤中D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中5．钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（ C ）①Fe由+2价转化为+3价②O2被还原③产生H2④F e(O H)3失水形成Fe2O3· H2O ⑤杂质碳被氧化除去A. ①②B. ③④C. ①②③④D. ①②③④⑤6．以下现象与电化学腐蚀无关的是（ D ）A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D. 银制奖牌久置后表面变暗7．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 -（ CD ）A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极8.将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，则在这两个原电池中，正极、负极分别为（ A ）A.Al片、Cu片B.Cu片、Al片C.Al片、Al片D.Cu片、Cu片9人体内含有多种元素，其中许多元素是人体必需的，但有些元素尚未证实其生理功能，相反，在食品中它们的含量稍高就会引起毒性反应，食品卫生法对它们的最高标准有极严格的规定．这些元素是：①Na，②Mg，③As，④Cd，⑤Ca，⑥Zn，⑦Hg，⑧Pb，⑨Cu，⑩K中的 -( A )A．③④⑦⑧ B．①⑥⑦⑧⑨ C．②④⑧⑨⑩ D；②④⑥⑦⑨10．黄金首饰的纯度通常用“K”表示，24K是纯金，标号为18K的首饰中黄金的质量分数是（ B ）A.25%B.75%C.18%D.36%11．2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。

普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分：Cu2(OH)2CO3。

这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是（ D ）A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金B.环境污染日趋严重，它们的表面的铜绿被酸雨溶解洗去C.铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金12．不小心将水银温度计摔破，水银微小颗粒掉在地上．为防止水银蒸气中毒，可在水银表面撒一层 -( D )A．石灰 B. 砂土 C．食盐 D. 硫磺13．白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是-（AD）A.有6.5g锌被腐蚀B.在标准状况下有22.4L氢气放出C.有2.8g铁被腐蚀D.在标准状况下有2.24L气体放出14．废旧电池集中处理的首要原因是（ C ）A．回收电池中的石墨电极B．回收电池外壳金属材料C．防止电池中汞、镉等重金属污染土壤和水源D．防止电池中的渗出液腐蚀其它物品15．近年来，科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。

假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的（ C ）A 铝质轻，便于运输、贮存，且安全B 铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制C 在地球上，铝矿资源丰富D 现代电解冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础16．由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应生成的氢气在标准状况下为11.2L，则混合物中一定含有的金属是（ C ）A．锌 B．铁 C．铝 D．镁17．最近，科学家冶炼出纯度高达99.999 ％的铁，你估计它具有性质是（ AB）A．硬度比生铁小B．在冷、浓H2SO4中可以钝化C．在潮湿的空气中放置比生铁易生锈D．当它与生铁的粉碎粒度相同时，与4mol/L盐酸反应速率比生铁大二、填空题18．银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了硫化银（Ag2S）。

有人设计用原电池的原理进行“抛光”，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失。

试回答：⑪食盐的作用是______________________。

⑫在此原电池反应中，负极发生的电极反应为__________________________________，正极发生的电极反应为__________________________________。

⑬反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为：2Al3++3S2-+6H2O==2Al(OH)↓+3H2S↑，则原电池总反应方程式为_______________ _。

19.实验室分析白铁（镀锌）样品成分，称取1.00g样品放在烧杯中加入过量的盐酸，然后用玻片盖住烧杯，首先观察到有大量的气泡冒出，后来放出气体速度变慢，最后完全反应。

接着加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，分离出灰绿色沉淀；该沉淀在空气中加热至质量不变；最后得1.20g红色粉末。

已知锌及其化合物与铝及其化合物性质相似，试回答：（1）白铁镀锌的作用是。

（2）盖玻片的作用是。

（3）放出气体的速度由快到慢的原因是。

（4）为什么要加入过量的NaOH溶液。

（5）在空气中加热灰绿色沉淀的化学方程式是。

（6）锌在样品中的质量分数是。

20．铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右。

铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）等。

工业上用一氧化碳作还原剂炼铁。

铁及其化合物是生活、生产中必须的元素之一。

（1）写出工业用赤铁矿炼铁的主要化学反应式：____________________________（2）红热的铁能与水蒸气起反应，有一种产物是可燃气体，则其反应式为：_________________。

（3）在常温下，铁跟水不起反应。

但是，在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢材年产量的四分之一。

刷油漆是重要的防腐蚀措施之一。

油漆防腐蚀的主要原因是______________________________ _。

（4）一种冬季用“热敷袋”，内盛还原铁粉、碳粉及其它必要物质，用力搓此袋，袋则发热。

请解释可能的原因______________________________________________________。

【参考答案】二.18．（1）食盐溶于水形成电解质溶液。

（2）Al-3e-==Al3+，Ag2S+2e-==2Ag+S2-。

（3）3Ag2S+2Al+6H2O==6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑19．（1）在铁表面增加保护层，防止铁被空气氧化（2）防止溶液溅出烧杯（3）锌先被溶解，失去原电池功能，另外随着反应的进行，HCl浓度降低，导致反应速率由快到慢（4）使溶液中Zn2+转化为可溶性锌酸盐与铁的沉淀分离（5）4Fe(OH) 2 + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3，2Fe(OH)3 === Fe2O3 +3H2O（6）16%20．⑪ Fe2O3+3CO== 2Fe+3CO2⑫ 3Fe+ 4H2O= Fe3O4+ 4H2↑，油漆隔绝铁与空气接触, 起保护层作用，以防发生电化腐蚀。