原电池中较活泼的金属失去电子发生氧化反应而使金

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

(1)原电池中，较活泼的金属失去电子，发生氧化反应，而使金属被氧化。如Zn －Cu －稀H 2SO 4原电池中，被氧化的金属为Zn ，被保护的金属为Cu 。

(2)电解池中，若阳极不是惰性电极，则阳极金属失去电子，发生氧化反应，引起阳极金属不断损耗，而阴极金属受到保护。如图所示：

被氧化的金属为Cu ，被保护的金属为Fe 。

一、金属的腐蚀 1．概念

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。 2．本质

金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 3．分类 (1)化学腐蚀：

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 (2)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，比较活泼的金属失电子而被氧化。 4．钢铁的电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀的分类：

电化学腐蚀⎩

⎪⎨⎪⎧

析氢腐蚀吸氧腐蚀

(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：

析氢腐蚀吸氧腐蚀

图形描述

条件水膜酸性较强水膜呈中性或酸性很弱

电极反应

负极Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋

正极C 2H＋＋2e－=== H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2

二、金属的防护

1．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，让被保护金属作正极，另找一种活泼性较强的金属作负极。

如图所示：

(2)外加电源的阴极保护法：

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。

如图所示：

2．改变金属的内部组织结构

制成防腐合金。如不锈钢。

3．加保护层

如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或使表面钝化等。

1．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是()

A．2H＋＋2e－===H2↑B．Fe2＋＋2e－===Fe

C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．Fe3＋＋e－===Fe2＋

分析：钢铁发生吸氧腐蚀时，

负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，

正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

答案：C

2．下列关于钢铁吸氧腐蚀的说法中不．正确的是()

A．铁为负极

B．在正极上O2被还原

C．溶液中氢氧根离子浓度不变

D．与析氢腐蚀相比都是铁被氧化

分析：钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C作正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此O2被还原，由于产生OH－，故溶液中c(OH －)增大；钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，均是Fe被氧化。

答案：C

3．相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是()

分析：A、D两项中易发生析氢腐蚀；B项中易发生吸氧腐蚀。

答案：C

4．用“短线”将下列金属的防护方法连线。

(1)加保护层A．钢闸门与直流电源负极相连

(2)牺牲阳极阴极保护法B．电线外面包塑料法

(3)外加电源的阴极保护法C．普通钢制镍铬钢

(4)改变内部结构D．轮船外壳装上锌块

答案：(1)－B(2)－D(3)－A(4)－C

5．思考讨论：结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？

答案：金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使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。

化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

化学腐蚀电化学腐蚀

定义

金属跟接触到的物质直接

发生化学反应引起的腐蚀

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被氧化而引起的

腐蚀

吸氧腐蚀析氢腐蚀

条件

金属与干燥气体或非电解

质直接接触

水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强现象无电流产生有微弱电流产生

反应

式(以

铁腐

蚀为

例)

2Fe＋3Cl2===2FeCl3

负极：Fe－2e－===Fe2＋

正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

正极：2H＋＋2e－

===H2↑

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

[例1]下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()

A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程

B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程

C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈

D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生

[解析]金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧