钢铁的电化学腐蚀

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练习
1. 如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1） 若试管液面上升，则溶液呈 中性或弱酸 性，发生 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极：Fe–2e-＝Fe2+ ,
正极：O2+2H2O+4e-＝4OH－；
（2）若试管液面下降，则溶液呈 酸性
性，发生
析氢 腐蚀，电极反应式为：负极：Fe–2e-＝Fe2+
第三单元 化学能与电能的转化
钢铁的电化学腐蚀
江苏省宿迁中学高一化学组
2020/5/27 .
回顾：原电池工作原理
还原剂失去的电 子从锌极流出
经外电路
流入铜极.
还原剂(Zn)失去电 子，发生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
Zn2+ H+
SO42-
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氧化剂(H+)在铜极上 得到电子，发生还 原反应 2H+ +2e-=H2
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3、设计原电池
1、利用 Cu+2FeCl3= CuCl2+2FeCl2 的氧化 还原反应设计原电池
负极：Cu—2e - = Cu2+ 氧化反应 正极：2Fe3+ +2e- =2Fe2+ 还原反应
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2.一个原电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,
该反应的的原电池正确组合是（ C ）
正极：2H++2e-＝H2↑ 。
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2、分析右图，按要求写出有关反应方程式： （1）铁棒上的电极反应式为： 2Fe–4e-＝2Fe2+ （2）碳棒上的电极反应式为： O2+2H2O+4e-＝4OH（3）溶液中发生反应的化学方程式： Fe2+ +2OH-= 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
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电流方向
2、组成原电池的条件:
(1)有活泼性不同的两个电极 (2)两电极都接触电解质溶液 (3)正极、负极、电解质溶液构成闭合回 路
(4)在电极表面上能发生自发进行的 氧化还原反应。
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请在图上标出电子的流动方向和电流方向,
并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
I e-
e- I
Ag
Fe
Zn
Cu
H2SO4 (aq)
正极 负极
A
B
C
D
Zn
Cu
Cu Fe
Cu
Zn
Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
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问题讨论
(1). 判断下列装置是否为原电池？若是， 指出电极名称 并写出电极反应式。 C
否
是
是
(2). 若将Fe棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮的Fe－C合金棒， 插在HCl里，则是否构成了原电池？若是，电极反应 是什么？长期放置，铁棒表面会有什么变化？
2Fe-4e=2Fe2+
极 反
正极C(+) 2H++2e=H2↑
O2+2H2O+4e=4OH-
总反应: Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
系联
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
负极( Fe ): Fe－2e - = Fe 2+.
CuSO4 (aq)
负极( Zn): Zn－2e - = Zn2+ .
正极( Ag): 2H++2e - = H2↑ . 总反应式: Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑.
正极( Cu): Cu2+ +2e - = Cu . 总反应式: Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu.
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在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层 薄薄的水膜，这层水膜里含有少量H+和 OH－，还溶解了氧气，结果在钢铁表面 形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的 铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电 池。在这些原电池里，铁是负极，碳是 正极。铁失去电子而被氧化：
负极（Fe）：2Fe - 4e ‾ = 2Fe2+ 正极（C）： 2H2O＋O2＋4e ‾ = 4OH ‾
总式：2Fe＋O2+2H2O=2Fe(OH)2
Fe2+与OH-形成Fe(OH)2，又被氧化成Fe(OH)3， 分解后形成铁锈：
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
电化学腐蚀是造成钢铁腐. 蚀的主要原因。
化学腐蚀（次要）
金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接 发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这类反 应比较简单，仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原 反应。
电化学腐蚀（主要）
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，这种腐蚀 叫做电化学腐蚀。
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钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
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钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
件条
水膜呈酸性。
CO2+H2O H2CO3
H++HCO
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3
水膜呈中性或酸性很弱。
应 电 负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+