2017高考化学一轮复习专题十二电化学考点三金属的腐蚀与防护教学案

考点三金属的腐蚀与防护

1 金属的腐蚀

(1)概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。

(2)本质：金属失去电子而被损耗，M－n e－===M n＋(M表示金属)，发生氧化反应。

(3)类型

①化学腐蚀与电化学腐蚀

类型化学腐蚀电化学腐蚀

条件金属或合金直接与具有腐蚀性的化

学物质接触发生氧化还原反应而消

耗的过程

不纯金属或合金与电解质溶液接触

发生原电池反应而消耗的过程

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化较活泼金属被氧化

联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍

以钢铁的腐蚀为例进行分析：

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性

电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋

正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－

总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

联系吸氧腐蚀更普遍

22233232

x)H2O。

2 金属的防护方法

(1)改变金属的内部组织结构

例如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。

(2)在金属表面覆盖保护层

在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。

(3)电化学防护法

牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法

依据原电池原理电解原理

原理形成原电池时，被保护金属作正极(阴

极)，不反应受到保护；活泼金属作负极

将被保护的金属与另一附加电极作为电

解池的两个极，使被保护金属作阴极，在

(阳极)，发生反应受到腐蚀，阳极要定期

外加直流电的作用下使阴极得到保护予以更换

1.思维辨析

(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀。 ( )

(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。( )

(3)干燥环境下金属不被腐蚀。( )

(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。( )

(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。( )

(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。( )

(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。( )

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√

2．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是 ( )

A．d为石墨，铁片腐蚀加快

B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

答案 D

解析d为石墨，则铁片作负极，铁片腐蚀加快，A选项正确；d为石墨，则铁片发生吸氧腐蚀，石墨作正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B选项正确；d为锌块，锌比铁活泼，锌块作负极，铁片作正极被保护起来，不易被腐蚀，C选项正确；d为锌块，铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D选项错误。

[考法综述] 本考点要求考生理解金属电化学腐蚀的原理、形成电化学腐蚀的条件，会判断金属在不同条件下腐蚀的快慢，并能选择合适方法进行金属防护。

命题法1 金属腐蚀快慢的比较

典例1 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )

A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥

C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥

[解析] ①中Fe为负极，C为正极，属于钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀速率较慢。②、③、④的实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe的腐蚀速率较快；

⑤中Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀；⑥中Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。

[答案] C

【解题法】金属腐蚀快慢规律

(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。

(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。

(3)对于活动性不同的两种金属的合金，活动性差别越大，氧化还原反应速率越大，活泼金属腐蚀越快。

(4)对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。

(5)纯度越高的金属，腐蚀得越慢。

(6)不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。

命题法2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的判断

典例2 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是 ( )

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

C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．具支试管中溶液pH逐渐减小

[解析] 生铁片浸入酸性较强的雨水中，形成铁碳原电池，因铁比碳活泼，故碳为正极，铁为负极。因起始时雨水pH＝4，酸性较强，故发生析氢腐蚀，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，因生成H2，气体增加，导管内液面下降；随着反应的进行，c(H＋)变小，发生吸氧腐蚀，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应为O2＋2H2O＋2Fe===2Fe(OH)2，因消耗O2，故一段时间后导管内液面回升。综合以上反应，生铁片中的碳是原电池的正极，发生还原反应，A错；反应过程中先发生析氢腐蚀，后发生吸氧腐蚀，B错；墨水液面回升时，发生吸氧腐蚀，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；反应过程中c(H＋)先变小，后不变，故具支试管中溶液pH先增大，后不变，D错。

[答案] C

【解题法】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的判断方法

正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。

1．下列说法正确的是( )

A．若H2O2分解产生1 mol O2，理论上转移的电子数约为4×6.02×1023

B．室温下，pH＝3的CH3COOH溶液与pH＝11的NaOH溶液等体积混合，溶液pH>7

C．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀