高二化学人教版选修四第4章 第4节

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第四章 电化学基础
酸性很弱 B ． 吸 氧 腐 蚀 ： 钢 铁 表 面 吸 附 的 水 膜 _________________ 或呈 中性、碱性 ___________________ 时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。电极反应如下：
2Fe－4e－===2Fe2＋ 负极：_______________________________________ ；
最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 _______________________________________________________________ 。
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。
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第四章 电化学基础
二、金属的电化学防护
金属的防护一般有三条途径：
抗腐蚀的合金——不锈钢 (1)改变金属内部结构，如制成_______________________________ ； 喷油漆、涂油脂、搪瓷 (2)涂保护层，如_____________________________ 等；
－ ＋
( √ ) (× ) ( √ ) (× ) (× )
(3)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。 (4)钝铁比生铁更容易生锈。 (5)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阳极保护法防止其腐蚀。
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第四章 电化学基础
2．以下现象与电化学腐蚀无关的是( D
B．生铁比纯铁易生锈
)
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．银质奖牌久置后表面变暗 解析：黄铜由于是铜锌合金，所以在发生电化学腐蚀的时候腐蚀锌而不腐 蚀铜，使用的是电化学原理；生铁中由于含有杂质碳，铁和碳构成原电池，铁 作负极，比纯铁更易生锈；铁质器件附有铜质配件，铁与铜形成原电池，所以
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第四章 电化学基础
(2)化学腐蚀。
干燥 金 属 与 接 触 到 的 _____________ 气 体 ( 如 O2 、 Cl2 、 SO2 等 ) 或 非电解质 _________________ 液体(石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率 加快 随温度升高而_____________ 。 (3)电化学腐蚀。 不纯 电解质 溶 液 接 触 时 ， 会 发 生 ① 概 念 ： _____________ 的 金 属 与 ______________ 原电池 活泼 失去 ______________ 反应，比较____________ 的金属____________ 电子而被氧化。 电解质溶液 ②实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层___________________ 的 原电池 薄 膜 ， 它 跟 钢 铁 里 的 铁 和 少 量 的 碳 恰 好 构 成 了 _______________ 。其中， 铁 碳 ___________ 是负极，___________ 是正极。
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第四章 电化学基础
知识点一
金属的化学腐蚀与电化学腐蚀
1．化学腐蚀与电化学腐蚀比较
化学腐蚀
金属跟接触到的物质( 一般是非电解质)直接 发生化学反应而引起 的腐蚀 金属与非电解质直接 接触
电化学腐蚀(主要)
不纯金属(或合金)跟接触到的电解 质溶液所发生的原电池反应，较活 泼金属原子失去电子而被氧化引起 的腐蚀 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 水膜中溶有O2，呈 水膜酸性较强 极弱酸性或中性
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第四章 电化学基础
③析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 酸性 A．析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液 _____________ 较强，腐蚀过程中有 H2 _____________ 放出。
－===Fe2＋ Fe － 2e 负极反应：___________________________________；
2H＋＋2e－===H2↑ 正极反应：___________________________________ ； ＋===Fe2＋＋H ↑ Fe ＋ 2H 2 总反应：___________________________________________ 。
提示：只有在金属活动性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。
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第四章 电化学基础
2．钢铁生锈的过程和特点
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀都是铁原子失电子生成Fe2＋。
负极：Fe－2e ===Fe2
－
＋
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第四章 电化学基础
Fe2 ＋2OH ===Fe(OH)2
6．镀锌钢管具有广泛的用途，镀锌钢管有冷镀锌管和热镀锌管，冷镀即电
镀，热镀是指熔融状态的锌与铁生成合金层。下列说法正确的是( C ) A．铁锌形成的合金层是纯净物，耐酸碱腐蚀 B．钢管镀锌的目的是使铁与锌形成原电池，消耗锌而保护钢管免受腐蚀 C．钢管冷镀时，钢管作阴极，锌棒作阳极，锌盐溶液作电解质溶液
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第四章 电化学基础
秦始皇兵马俑一号坑在沉寂了24年后，考古学者对它进行了第三次大规模 发掘，同前两次一样，这一次也出土了大量的青铜器，其中有的青铜兵器在地 下埋藏两千多年，但出土后依然光亮如新，锋利无比。这些兵器为什么会保存
的完整无损呢？在生产生活中如何保护金属制品不受腐蚀呢？
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第四章 电化学基础
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第四章 电化学基础
4．如图所示，装置中都盛有0.1mol/L 的NaCl 溶液，放置一定时间后，装
置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( D )
A．①②③④
B．①②④③
C．③①④②
＞有防护措施的腐蚀可知答案。
D．②①④③
解析：由作电解池阳极引起的腐蚀＞作原电池负极引起的腐蚀＞化学腐蚀
极反应不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原 解析：钢铁中因含杂质，容易形成原电池，发生电化学腐蚀，但并不是所
有合金都不耐腐蚀，如不锈钢，故 A错误；当金属作正极时，可以避免腐蚀，
故 B错误；钢铁电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸 性不同，故C正确；金属被腐蚀，化合价升高，被氧化，故D错误。
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第四章 电化学基础
〔变式训练1〕
如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝5
的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回 升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是( C ) A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
(3)电化学保护法：
①牺牲阳极的阴极保护法。 原电池 正极 应用 _______________ 原理，让被保护金属作 _____________ ，另找一种活 负极 泼性较强的金属作_____________ 。 ②外加电流的阴极保护法。 电解池 阴 利用 ______________ 原理，把被保护的钢铁设备作为 __________ 极，用惰
2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 正极：_____________________________________________ ；
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 总反应：_____________________________________________________ 。
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第四章 电化学基础
5．下列事实不能用电化学原理解释的是( A ) A．铝片不用特殊方法保护
B．轮船水线下的船体上装一定数量的锌块
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后速率增大 D．镀锌铁比镀锡铁耐用 解析：铝能与空气中的O2化合生成致密的氧化膜，保护Al不受腐蚀。
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第四章 电化学基础
＋ －
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
Fe(OH)3
Fe2O3· xH2O
Fe(OH)3 失去部分水转化为铁锈(Fe2O3· xH2O)，铁锈的形成并不能阻止钢铁 继续腐蚀。因为铁锈结构疏松，更容易吸附空气中的水分使钢铁表面潮湿，钢铁 反而更容易生锈。
提示：析氢腐蚀和吸氧腐蚀通常同时存在，但因为酸性较强的环境不多，所 以吸氧腐蚀较为普遍。
的，在它们之间仅用一层浸透油的毛毡隔开。随着时光的流
逝，那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋夹带着盐分的潮湿 空气不断地向自由女神进行攻击，无数的原电池便在“自由女
神”的身上形成了。这种原电池以铁为负极，铜为正极，夹带
盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加 速了铁的腐蚀。面对自由女神雕像的腐蚀问题，应采取什么措 施和方法？
D．镀锌钢管破损后，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
解析：A项，铁锌形成的合金层是混合物，错误。B项，钢管镀锌的目的一 是美观，二是万一镀层破损，铁与锌形成原电池，保护钢管免受腐蚀，错误。
D项，镀锌钢管破损后，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，错误。
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第四章 电化学基础
课堂探究研析
课前新知预习
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第四章 电化学基础
一、金属的电化学腐蚀
(1)金属腐蚀。
气体或液体 ① 概 念 ： 金 属 或 合 金 与 周 围 的 ___________________ 物质发生 氧化还原 _________________ 反应而引起损耗的现象。
失去 ②实质：金属原子 _____________ 电子变成阳离子的过程。即金属发生了 氧化 _____________ 反应。 接触的介质 化学 ③类型：根据与金属 ___________________ 不同，可分为 _____________ 腐 电化学 蚀和_______________ 腐蚀。
直流 阳 性电极作为辅助__________ 极。在电解质溶液里，接外加____________ 电源。
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第四章 电化学基础
预习自我检测
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第四章 电化学基础
1．思考辨析： (1)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。 (2)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为 Fe－3e ===Fe3 。
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第四章 电化学基础
(2017· 黑龙江牡丹江中学高三月考 ) 如图表示的是钢铁在海水 中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是( D ) A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B．正极为C，发生的反应为氧化反应
C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
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第四章 电化学基础
定义
条件
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第四章 电化学基础
化学腐蚀 现象 反应式(以 铁腐蚀为例) 无电流产生 2Fe＋ 3Cl2===2FeCl3
电化学腐蚀(主要) 有微弱电流产生 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H2O＋O2 ＋4e－===4OH－ 正极：2H＋ ＋2e－==， 只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普 遍，危害更大
接触处铁作负极，易生成铁锈；银质奖牌久置后表面变暗是由于银与氧气直接
反应生成了氧化银，是一种化学腐蚀的过程。
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第四章 电化学基础
3．(2017·河南南阳宛东五校高二联考)下列说法正确的是( C )
A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓 金属的腐蚀 C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正
第四章
电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
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第四章 电化学基础
新课情境呈现
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第四章 电化学基础
耸立于美国纽约港外一个海岛上 15 层楼高的自由女神铜
像，历来被认为是美利坚合众国的象征。然而，经过近百年的 风风雨雨，它和人一样，已经生“病”了。自由女神铜像近百 年来一直受着一种“疾病”的折磨，那就是电化学腐蚀。“自 由女神”的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁
解析：钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作 正极。从图中看出，海水中的氧气减少，所以发生了吸氧腐蚀，故 A错误；碳 作正极，发生的反应为还原反应，故 B错误；在酸性环境下，原电池的正极发
生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，
故C错误；吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应： O2＋ 2H2O＋4e － ===4OH－，故D正确。