金属的电化学腐蚀与防护

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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．

金属材料的电化学腐蚀行为与防护

金属材料的电化学腐蚀行为与防护引言：金属材料是广泛应用于工业和日常生活中的重要材料之一。

然而，金属材料在使用过程中往往会受到电化学腐蚀的影响，而腐蚀会导致金属材料性能下降、损坏甚至失效。

因此，了解金属材料的电化学腐蚀行为及其防护对于延长材料寿命、提高使用性能具有重要意义。

一、电化学腐蚀行为1. 腐蚀机理金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。

在电化学腐蚀中，金属表面发生氧化和还原反应，形成电荷传递过程，导致金属离子溶解和产生腐蚀产物。

2. 影响因素电化学腐蚀行为受多种因素影响，包括金属材料的组成、结构、表面状态、溶液环境等。

其中，溶液环境的酸碱度、温度、溶解氧含量等因素对金属腐蚀具有重要影响。

3. 腐蚀类型金属腐蚀可分为多种类型，包括常见的均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。

均匀腐蚀是指金属表面均匀溶解，而局部腐蚀则是指局部区域发生腐蚀。

应力腐蚀是指金属在受到应力作用下发生腐蚀。

二、电化学腐蚀防护方法1. 材料选择选择耐腐蚀性能好的金属材料是防护的首要措施。

不同金属的耐腐蚀性能不同，可以通过选择具有更好耐腐蚀性能的金属或合金来减轻腐蚀问题。

2. 表面处理通过表面处理来改变金属表面的状态，形成保护层来防止腐蚀的产生。

常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。

3. 缓蚀剂缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的物质，可以减缓金属腐蚀速率的发展。

常见的缓蚀剂包括钝化剂、缓蚀剂添加剂等。

4. 阴极保护阴极保护是通过将金属材料变为阴极，从而减少其腐蚀速度。

常见的阴极保护方法有外加电流阴极保护和阳极保护。

5. 涂层保护将金属表面涂覆一层抗腐蚀的涂层，形成保护层来防止金属腐蚀。

常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层等。

三、电化学腐蚀行为与防护应用举例1. 钢铁的电化学腐蚀行为与防护钢铁作为常见的金属材料，其电化学腐蚀问题尤为突出。

可以通过合金化、阴极保护等方式来减缓钢铁腐蚀速率。

2. 铜及其合金的电化学腐蚀行为与防护铜及其合金在湿润环境中易受电化学腐蚀。

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
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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

2.外加电流的阴极保护法利用电解池原理,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。如图所示:
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

金属的电化学腐蚀与防护

到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥.
[答案] C
金属的腐蚀快慢顺序为：电解池的阳极>原电池的
负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极．
2．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
(
)
②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 ③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 ④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蚀 A．①② C．③④ B．②③ D．①③
解析：构成的原电池中铁棒作负极：2Fe－4e－ === 2Fe2＋，
石墨棒作正极：O2＋4e－＋2H2O === 4OH－. 答案：B
4．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应 A．2H＋＋2e－ === H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－ === 4OH－ C．Fe－2e－ === Fe2＋
(
)
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
＋O2＋4e－=== ＋2e－ === H2↑
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．
如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_______
腐蚀．
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈______性，发生________腐蚀，电极反应，负极：___________________，正极：______________________________________________. (3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生
能很好地考查学生的学科内综合能力和实验探究能力．

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

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
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

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，从建筑结构到交通工具，从家用电器到机械设备。

然而，金属的腐蚀问题却始终困扰着我们，给社会带来了巨大的经济损失和安全隐患。

其中，电化学腐蚀是金属腐蚀中最常见、危害最大的一种形式。

那么，什么是金属的电化学腐蚀？它是如何发生的？又该如何进行有效的防护呢？让我们一起来深入了解一下。

首先，我们来认识一下什么是电化学腐蚀。

简单来说，电化学腐蚀就是金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属原子失去电子变成离子而被腐蚀的过程。

与化学腐蚀不同，电化学腐蚀需要有电解质溶液的存在，并且会形成原电池，从而加速腐蚀的进行。

电化学腐蚀的发生通常需要满足几个条件。

第一，金属表面存在不均匀性，比如化学成分的差异、组织结构的不同或者物理状态的差别。

第二，要有电解质溶液，它可以是水、酸、碱或者盐溶液等。

第三，还需要有氧气或者其他氧化性物质的存在。

为了更清楚地理解电化学腐蚀的过程，我们以钢铁在潮湿空气中的腐蚀为例。

钢铁中通常含有碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜，水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。

此时，钢铁中的铁和碳就构成了无数微小的原电池。

铁作为负极，失去电子被氧化成亚铁离子：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；碳作为正极，氧气在正极得到电子被还原：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。

亚铁离子进一步与氢氧根离子结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧气氧化成氢氧化铁，最终脱水形成铁锈。

电化学腐蚀的危害是巨大的。

它不仅会导致金属材料的强度降低、性能下降，缩短设备的使用寿命，还可能引发严重的安全事故。

例如，桥梁的钢梁因为腐蚀而强度减弱，可能会发生坍塌；石油管道因为腐蚀而破裂，会造成环境污染和资源浪费。

既然电化学腐蚀如此可怕，那么我们应该如何进行防护呢？常见的防护方法主要有以下几种：第一种是涂层防护。

在金属表面涂上一层防腐涂料，如油漆、塑料、橡胶等，将金属与外界的电解质溶液隔离开来，从而阻止腐蚀的发生。

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)

金属电化学腐蚀与防护

一、名词解释：1、腐蚀电池：发生了腐蚀反应而不能对外界做有用功的短路原电池被称为腐蚀电池。

2、极化：在电极过程动力学的研究中，将这种当有外电流通过电极/电解质溶液界面时，电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电极电位的现象被称为极化。

3、阳极极化：电极电位偏离平衡电位向正方向移动称为阳极极化。

4、阴极极化：电极电位偏离平衡电位向负方向移动称为阴极极化。

5、去极化：有电流通过电极界面时，电子的流动起着在电极表面积累电荷，使电极电位偏离平衡状态的作用，发生在电极界面的电极反应是吸收电子、传递电荷，起着使电极电位恢复平衡状态的作用称为去极化作用。

6、极化率：计划曲线上某一点的斜率d φ/di 称为该电流密度下的极化率。

即电极电位随电流密度的变化率一般用P 表示。

P=d φ/di=tan α7、氢脆：是指由于氢扩散到金属以固溶态存在或生成氢化物而导致材料断裂的现象。

8、应力腐蚀开裂（SCC ）：是指受固定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的腐蚀介质中，由于腐蚀介质与应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。

9、活化极化：当电极反应的速度控制步骤是电极界面上的电子传递步骤，即由电化学步骤的动力学来控制电极反应过程速度的电极极化，称为活化极化。

10、电化学保护：是指通过改变金属的电位，使其极化到金属电位-PH 图中的免蚀区或钝化区，从而降低金属腐蚀速度的一种方法。

11、缓蚀剂：是防止或减缓金属腐蚀的方法之一，即在腐蚀介质中添加某些化学试剂，达到抑制金属腐蚀速率的目的。

12、点蚀：金属材料在腐蚀介质中经过一定的时间后，在整个暴露于腐蚀介质中的表面上个别的点或微笑区域内出现腐蚀小孔，而其他大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，且随着时间的推移，蚀孔不断向纵深方向发展，形成小孔在状腐蚀坑。

13、缝隙腐蚀：因金属与金属、金属与非腐蚀的表面间存在狭小缝隙，并有腐蚀介质存在时而发生的局部腐蚀形态。

二、填空题：1、腐蚀电池有两种类型（宏观电池）和（微观电池）。

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。