金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护
第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。
由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。
而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。
微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25 C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
解析：酸性条件下发生析氢腐蚀． 答案：C
2．下列方法中，不能用于进行金属防腐处理的是 . A．油漆 B．铝热反应 C．电镀
(
)
D．改变金属的内部结构
解析：铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属．
答案：B
3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为
能转化为电能的装置，C错误；由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关，所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀， D错误． 答案：A
4．为了保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(
A．与石墨棒相连
)
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与钢板相连
解析：金属保护的电化学方法：形成原电池的正极、电解 池的阴极． 答案：B
________．(填序号)
A．铜 C．锌 B．钠 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率， 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极．
解析： (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正
极上O2得到电子． (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由 Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳 极的阴极保护法．
金属的电讲义化学腐蚀与防护
【思路点拨】解答该题要注意以下三点： (1)生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池； (2)开始酸性较强发生析氢腐蚀； (3)导管内液面回升说明发生吸氧腐蚀。
【解析】选C。生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极 是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反 应：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液 面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小， 即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2O＋O2＋4e－====4OH－， 故溶液的pH增大，A、B、D错误；C正确。
【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子发生氧化反应， 正极上O2得到电子。 (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子， 锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。 (3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电 源的负极。 答案:(1)O2＋2H2O＋4e－====4OH－ 氧化 (2)C (3)负
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为： 正极：_____，负极发生_____反应。 (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示 的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用______。 A.铜 B.锡 C.锌 D.石墨 (3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门 应该连接在直流电源的_______极。
二、金属的电化学防护 怎样用电化学原理防止金属的腐蚀？ (将钢闸门与金属的防护类型连线)
电解池
原电池
元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科 目四
驾考宝典网 / 驾考宝典2016科目一 科目四
1.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。( ×) 分析:金属失去电子是被氧化。 2.电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普 遍。(√ ) 分析:金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，但电化学腐蚀 更普遍；吸氧腐蚀和析氢腐蚀与电解质溶液的酸性有关，但酸 性较强的环境不多，所以吸氧腐蚀更普遍。
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
高中化学金属的电化学腐蚀和防护
金属的电化学防护原理：通过改 变金属表面的电化学环境，抑制 或减缓金属的电化学腐蚀过程。
常用的电化学防护方法：阳极 保护和阴极保护。
阳极保护：通过外加电流使金属 成为阳极，从而在金属表面形成 致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。
阴极保护：通过外加电流使金属成 为阴极，从而在金属表面形成氢气 或氯离子，减少腐蚀的可能性。
在船舶和海洋工程中，金属的电化学 腐蚀和防护措施的应用，如船体的防 腐处理和海底管道的防腐蚀措施。
金属回收利用：通过电化学腐蚀和防护技术，可以将废旧金属回收并重新利用，减少对 自然资源的浪费。
污水处理：利用电化学腐蚀和防护技术，可以有效地处理污水中的有害物质，保护水资 源免受污染。
土壤修复：通过电化学腐蚀和防护技术，可以修复受到重金属污染的土壤，提高土壤质 量。
阴极保护：通过外加电流使金属成为阴极，从而防止腐蚀 阳极保护：通过外加电流使金属成为阳极，在表面形成保护膜 涂层保护：在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等 电镀保护：在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，如锌、铬等
防护效果的持久性：分析防护 措施在长时间内对金属的保护 作用
防护措施的有效性：通过实验 数据评估防护措施对金属腐蚀 的抑制效果
外加电流的阴极保护法：通过向被保护金属提供外部电流，使其成为电解池的阴极，从而防止 金属腐蚀。
涂层保护：在被保护金属表面涂覆一层耐腐蚀材料，如油漆、塑料等，以隔离金属与腐蚀介质。
电化学保护：利用电解池原理，将被保护金属作为阴极进行电解处理，使其表面形成一层致密 的氧化膜，提高耐腐蚀性。
金属的电化学腐蚀：金属与电 解质溶液发生氧化还原反应， 导致金属损失的现象。
金属的性质：不同金属的电化学腐蚀速率不同，与金属的活泼性有关 介质种类：不同介质对金属的腐蚀速率有显著影响，例如酸、碱、盐等 介质浓度：介质浓度越高，金属的腐蚀速率越快 环境条件：温度、湿度、压力等环境条件也会影响金属的腐蚀速率
化学选修四4-4金属的电化学腐蚀与防护
(2)铁锅锈蚀的电极反应方程式为：
负极 2Fe- 4e- =2Fe2+ ，正极2H2O+O2+4e-=4OH-。 正、负极电极反应的产物会继续发生反应，反应的离
子方程式或化学方程式为
2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝
4Fe(OH)3
2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(x－3)H2O
电化 学
防护
应用
牺牲阳极的 阴极保护法
一些钢铁设备如锅炉 内壁、船体外壳等装
上镁合金或锌片
外加电流的 阴极保护法
土壤、海水及水中的 金属设备
实例
示意 图
●案例精析
【例1】关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( C )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O＝M(OH)n＋ n/2H2↑
B．马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是 镀层被氧化
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．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁
锈
D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗
以下现象与电化学腐蚀无关的是( D ) A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐
蚀
B．生铁比纯铁容易生锈 C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀
(2)钢铁吸氧腐蚀的原理：
在潮湿的空气中，钢铁表面溶解有氧气，它与钢 铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池 遍布钢铁表面。
负极(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋(氧化反应)
正极(C)：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－(还原反应) 总反应：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3， 再生成铁锈。
金属的电化学腐蚀与防护
植物油
记 录
有气泡产 生，反应 速率快
结 铁钉被腐 论 蚀最快
相当长时 间铁钉未 铁钉渐 被腐蚀 渐生锈
由于无O2， 较长时间铁 钉未被腐蚀
铁钉被 腐蚀
无现象 无现象
由于无O2， 铁钉未被 腐蚀
由于无O2、 H2O铁钉不
能被腐蚀
钢铁在干燥的空气里长时间不易被 腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐 蚀,这是什么原因呢?
金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体 发生氧化还原反应而引起损耗的现象
2、金属腐蚀的本质： M - ne = M n+
3 种类
化学腐蚀
-
(不多见、无电流)
电化学腐蚀 (原电池、常见、有电流)
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
条件 现象
化学腐蚀 金属跟接触的物质反应 不产生电流
电化学腐蚀 不纯金属跟电 解质
金属被腐蚀后有什么危害？
（1）外形、色泽、机械性能发生变化； （2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废； （3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌； （4）地下金属管道泄漏； （5）轮船船体损坏； （6）金属腐蚀还可能造成环境污染。
损耗金属 损坏机械设备 造成经济损失 造成严重事故
一、金属的电化学腐蚀
练习
1．下列方法可用于金属防护的是（ D ）
①原电池反应 ②涂油漆 ③电镀 ④置于干燥环境 A．①③④ B．①②③ C．②③④ D．全部
2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（ D）．
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是
思考与交流
请根据生活常识以及下图总结金 属防护常用的方法，并解释这些方法 为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
金属的电化学腐蚀与防护
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护 法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
①电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③改变金属内部的组成结构，制成合金。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
镀铬
烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
4.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：
。
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元， 我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币.
一、金属的腐蚀 1、什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进 行化学反应而腐蚀损耗的过程。
二、金属的防护 1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池 反应时，让 被保护金属 做正极，活 泼金属做负 极。
⑵.外加电流的阴极保护法 将被保护金 属作为电解池 的阴极，另一 导电物质作为 阳极，在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保护。
辅助阳极 （石墨）
3.金属的常见防护方法 ⑴.在金属表面覆盖保护层。
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H
金属的电化学腐蚀和防护
4、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 分是[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，下列对起原因的分析，最 可能的是（ ）
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，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
4、为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中不正 确的是( ) A．将青铜器放在铝质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 答案 C
2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉， 甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶 液呈弱酸性).数天后观察到的现象是 ________________________________________ _， 甲中正极反应为 __________________________. 乙中正极反应为 __________________________. 试管中残留气体平均相对分子质量 的变化为甲____________， 乙 ____________.
C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金
；
5、Ag2S而呈黑色，有人设计用原电池原理加以除去。具 体作法是将发黑银器放入一铝制容器中，再加入一定浓 度的食盐水将银器完全淹没，放置一段时间后，银器表 面不仅黑色褪去，而且银不损失；但铝制容器发生损耗。 由以上实验可推知该原电池发生的电极反应式和总反应 式为 -＝2Ag+S2Al -3e-＝Al3+， __________________________________ Ag S+2e 2 3Ag2S+2Al+6H2O＝6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓ ； 装置中食盐水的作用是 作为电解质溶液 。
第讲金属的腐蚀和防护
制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水 电池。在这种电池中( A )
①铝合金是阳极 ②铝合金是负极
③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应
A．②③Biblioteka B．②④C．①②D．①④
7. 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常 有 气 泡 冒 出 ， 原 因 是2_A__l+_2_O__H_-_+_2_H_2_O_=__=_=_2_A_l_O_2_+_3_H__2_↑ (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回 收，最好向槽液中加入下列试剂中的__b___。
淀的原因是__因__为__A_l_3+_和__H__C_O__3 _发__生__了__双__水__解__，___ _A__l3_+_+_3_H__C_O__3 =_=__=_A_l_(O__H_)_3_↓_+_C_O_2_↑___。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用 石墨作阳极的原因是___阳__极__C_u_可__以__发__生__氧__化_ __反__应__生__成__C_u_2_+___。
+A3lOH22↑；使 生A成lO沉2 淀，
最好是通入CO2，加HNO3的话，沉淀容易溶解。
②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须
有 H2O 参 加 ， 故 电 极 反 应 式 为 ： 2Al+3H2O-6e-
===Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白
色沉淀，是由于废电解液中含有Al3+，和
【解析】 液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极 反应O2+2H2O+4e-===4OH-。液滴下的Fe发生负极 反应，Fe-2e-===Fe2+，为腐蚀区(a)。A错误，Cl-
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术：包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用：在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展：新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望：新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理：介 绍了金属腐蚀的电化学机 制，包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类：包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点：具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域：广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势：高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质，污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体，对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料： 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料， 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理： 在金属表面涂覆 防腐涂层，如油 漆、防锈油等， 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降：腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降，影响正常使用。
安全隐患：腐蚀严重时可 能引发安全事故，如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失：金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用，影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏，影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低，容易发生安全
金属的电化学腐蚀与防护
1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护 ⑴ 牺牲阳极保护法
（原电池原理）
形成原电池反应时， 负极材料很快被腐蚀， 而正极材料不容易被 腐蚀（被保护）。
⑵.外加电流的阴极保护法 电解池原理 将被保护金属作为 电解池的阴极，另一 导电物质作为阳极， 在外加直流电的作用 下使阴极得到保护。 辅助阳极 （石墨）
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞ 原电池的正极＞电解池的阴极
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护 法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
金属的电化学防护
上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的
顺序是 5、2、1、3、4 。
金属的电化学防护
小结：电解池及原电池的应用----金属的防护
1）金属腐蚀快慢的判断 ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀：
强电解质>弱电解质>非电解质 2）金属的防护方法
①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 ③电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法
钢铁的腐蚀
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2 并呈 钢铁表面吸附的水膜呈现较 （ O ） 条件 极弱酸性或中性，反应中 强酸性。反应时有 H2 2 得电子被还原为 OH
。
析出。
负 极 电极 反应 正 极
2Fe-4e-＝2Fe2＋ O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-＝Fe2＋ 2H++2e-=H2
金属的电化学防护
思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说 金属有哪些防护方法？ 1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器） 2、在金属表面覆盖保护层 （1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。 （2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。 （3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。 3、电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
选修四第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护
第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护一、金属的腐蚀1. 金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生反应而腐蚀损耗的过程。
ne-⑴金属腐蚀的本质：金属原子金属阳离子M —ne- →M n+（反应）二、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀电化学腐蚀共同点M – xe- = M x+ M – xe- = M x+不同点(1)金属与氧化剂直接得失电子利用原电池原理得失电子(2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生(3)金属被氧化活泼金属被氧化电化学腐蚀是指________金属跟________溶液接触时，发生_________反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。
⑴析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中负极：正极：总反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑⑵吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下负极：正极：总反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，形成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水就生成______，它是铁锈的主要成分。
二、金属的电化学防护1. 牺牲阳极的阴极保护法2. 外加电流的阴极保护法3. 金属防护的几种重要方法⑴在金属表面覆盖保护层。
⑵改变金属内部的组成结构，制成合金。
⑶电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
练一练：1、如右图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号） 。
2、下列各情况，Fe 片被腐蚀由快到慢的是巩固提高：1．下列叙述中正确的是 （ ）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Fe 2O 3·H 2OA. 都正确B. ①③C. ①D. ②③2．X 、Y 、Z 、M 代表四种金属，金属X 和Z 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Y 2+离子和Z 2+离子共存的溶液时，Y 先析出；又知M 2+离子的氧化性 强于Y 2+离子。
高考化学复习-金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护知识与技能目标（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。
（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
（3）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 （4）掌握影响金属腐蚀快慢的比较 一、金属的电化学腐蚀 （一）金属腐蚀：1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应 （二）化学腐蚀1、定义：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
如：钢管被原油中的 腐蚀，2、影响因素：与接触物质的氧化性越强、温度越高，化学腐蚀越 。
（三）电化学腐蚀：1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时。
会发生 反应 的金属失去电子而被 。
如 在潮湿的空气中生锈。
[实验探究]：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中2、类型：⑴ 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。
负极：2Fe - 4e- = 2Fe 2+正极：O 2 + 2H 2O + 4e-= 4OH -电池反应：2Fe+ O 2 +2 H 2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O 2 + 2H 2O = 4 Fe(OH)32Fe(OH)3+ x H 2O =Fe 2O 3·xH 2O+3 H 2O ⑵析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中 负极：Fe - 2e - = Fe 2+正极：2H ++ 2e- =H 2↑电池反应：Fe + 2H +=Fe 2++ H 2↑食盐水 浸泡过 的铁钉⑶析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条 件 水膜呈 水膜呈负极（Fe 极）电极反应正极（C 极）总反应联系3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：⑴若液面上升，则溶液呈 性， 发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极：⑵若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀， 电极反应式为：负极： 正极：例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是 （ ） ①Fe 由+2价转化为+3价 ②O 2被还原 ③产生H 2 ④F e (O H )3失水形成Fe 2O 3·H 2O ⑤杂质碳被氧化除去A . ①②B . ③④C . ①②③④D . ①②③④⑤ 二、金属的电化学防护 1、牺牲阳极的阴极保护法原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀原电池的正极（阴极）的金属被保护⑴原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
金属的电化学腐蚀和防护
左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的 食品罐头放在南极90多年了，却很少生锈
升温可加 快金属腐 蚀
健身器材如何防锈？
刷油漆
衣架和电线如何防锈？
外面包上一层塑料层
某些工具的“机械传动部位” ，能用 应选用什么呢？ 油漆来防锈吗？
不能用油漆来防锈，而是选用油脂
1、请你预测一下，铁在月球上会不会生 锈？为什么？ 2、铜制品、铁制品、铝制品同时暴露在 空气中，哪个腐蚀速度最快？为什么？
思考：如何防止金属发生电化学腐蚀？ （3）、金属的电化学防护 1、牺牲阳极的阴极保护法
应用原电池原理，让被保护金属作为正极，另 找一种活泼性较强的金属作负极
2、外加电流的阴极保护法
利用电解原理，把被保护的钢铁设备作为阴极， 用惰性电极作为辅助阳极。在电解质溶液里，接外 加直流电源
船身如何防腐蚀的？
船身上装锌块
用牺牲锌块的方法来保护
如何防止地下钢铁管道的腐蚀？
用牺牲镁块的方法来防止地下钢 铁管道的腐蚀，镁块要定期更换
金属腐蚀的危害
据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐 蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失 每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生 产总值的6%左右。
铁锈斑斑
铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜绿的 主要成分是Cu2(OH)2CO3]
一、金属的腐蚀
（一）定义： 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应 而引起损耗的现象 （二）特征：外形、色泽、机械性能发生变化 （三）本质：金属失去电子变成阳离子 M - ne- = Mn+
思考：金属腐蚀可以分成几类？
（四）金属腐蚀的类型 1、化学腐蚀 （1）定义 金属与接触到的干燥气体或非电解质等直接 发生化学反应而引起的腐蚀 （2）影响因素：金属的活泼性 环境的温度 氧化剂浓度等
金属的电化学腐蚀与防护
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
条件
化学腐蚀
金属跟氧化性物质 直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解质溶液 及氧化剂接触
现象
无电流产生
有微弱的电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
举例
（1）化学腐蚀
例如：铁与氯气直接反应而被腐蚀，
2Fe + 3Cl2 == 2FeCl3
一、金属的化学腐蚀
1、金属腐蚀的概念 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还
原反应引起损耗的现象。
2、金属腐蚀的分类 化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石蜡）等直接发生化学反应 而引起的腐蚀。
电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原 电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
钢管被原油中的含硫化合物腐蚀，
Fe + S== FeS
因为温度升高会加快化学反应速率，所以温度对化 学腐蚀的影响较明显。
（2） 电化学腐蚀
科学探究： 不同条件下铁钉的锈蚀
①
②
③
①煮沸后迅速冷却的蒸馏水，
以植物油隔绝空气。
②棉花与干燥剂CaCl2。
④
⑤
③蒸馏水
④食盐水
⑤醋酸溶液
实验 方案
现象
①
基本无 锈蚀
金属的防护的方法 ① 外加保护层；（涂润滑油、油漆、电镀、包塑料层 ······） ②改变金属内部的结构；（制成不锈钢） ③电化学保护法。（轮船船身上装上一定数量的锌块、
地下钢铁管道连接镁块 ······）
防止钢铁生锈的不同方法和相对费用
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构中的钢铁到电子产品中的微小零部件，金属的应用极其广泛。
然而，金属材料面临着一个严重的问题——电化学腐蚀。
这种腐蚀现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。
因此，了解金属的电化学腐蚀机制以及掌握有效的防护方法至关重要。
首先，我们来了解一下什么是金属的电化学腐蚀。
简单来说，电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池，从而发生氧化还原反应导致金属腐蚀的过程。
在这个过程中，金属原子失去电子变成金属离子，进入溶液中，而电子则通过金属导体传递到另一个区域，与溶液中的氧化剂发生反应。
为了更清楚地理解电化学腐蚀，让我们以铁在潮湿空气中的生锈为例。
当铁暴露在潮湿的空气中时，表面会吸附一层薄薄的水膜，这层水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）与铁形成了无数微小的原电池。
在这些原电池中，铁作为负极失去电子，发生氧化反应：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺。
电子通过铁传递到杂质处，氧气在杂质处作为正极得到电子，发生还原反应：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
生成的 Fe²⁺与 OH⁻结合形成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁，最终形成铁锈。
电化学腐蚀的类型多种多样，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
析氢腐蚀通常发生在酸性较强的环境中，例如酸洗车间。
在这种环境下，氢离子作为氧化剂得到电子生成氢气。
而吸氧腐蚀则更为常见，如上述铁在潮湿空气中的生锈就属于吸氧腐蚀，氧气作为氧化剂参与反应。
金属电化学腐蚀的影响因素众多。
首先是金属的本性，不同的金属在相同的环境中腐蚀速率可能相差很大。
一般来说，化学性质越活泼的金属越容易发生腐蚀，例如钾、钠等活泼金属在空气中极易被氧化。
其次，电解质溶液的性质也起着关键作用。
溶液的酸碱度、离子浓度、导电性等都会影响腐蚀的速率。
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第四节金属的电化学腐蚀与防护
学习目标：
1、解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。
2、通过学习增强保护环境的意识，节约意识。
学习重点、难点：
吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理
学习过程：
阅读下列资料，体会金属的腐蚀的危害
【资料】金属腐蚀
●我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万
吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。
●根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国
民生产总值的4%左右。
●另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平
均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。
●金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结
构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。
●腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。
●国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠
毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、
滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危
及工作人员和附近居民的生命安全。
●面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被
腐蚀？怎样防腐？
【问题讨论】
1、钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？试设计实验来证明你的结论。
2、钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？
【实验探究】
实验操作：向铁粉中加入少量的炭粉，混
合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润
湿过的两支试管分别标记为a、b中，按右图
1-28装置好仪器。
几分钟后，打开止水夹，观
察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）
的变化和试管中的现象。
实验现象：
思考：导管中的水柱变化说明什么问题？
思考：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？
请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。
a装置中：
负极：正极：
电池反应：
结论：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生腐蚀。
a装置中进一步反应：
b装置中:
负极：正极：
电池反应：
结论：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生腐蚀；
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于腐蚀。
【自学指导一】
结合课本P90-P91相关内容，回答下列问题，把答案写在下面的知识总结中。
1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？
2、化学腐蚀和哪些因素有关？
3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？
【知识总结】
一、金属腐蚀
1、金属腐蚀：
2、金属腐蚀的本质：
3、金属腐蚀的类型
铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。
请解释下列有关铁生锈现象的原因。
1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。
4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。
【课堂练习1】
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,
电极反应式为：负极： ,正极：
（2）若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： ，正
极： 。
【交流与讨论】
请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？
二、金属的电化学保护
1、牺牲阳极的阴极保护法
原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
2.外加电流法
原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为 极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
【小结】
金属防护的几种重要方法
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组织结构，制成 。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的 极或电解池的 极而受到保护。
【课堂练习2】
2、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，其主要成分是[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，下列对起原因的分析，最可能的是（）
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，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
【自学指导二】
探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？
探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？
【课堂练习3】
3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是。