金属的电化学腐蚀与防护

1.了解金属腐蚀及其危害。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。
一、金属的电化学腐蚀 (1)什么是金属的腐蚀？它有哪些类型？ (2)什么是电化学腐蚀？电化学腐蚀又有哪些类型？ 1.金属的腐蚀 (1)概念。 氧化还原 反应 金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生_________ 而引起损耗的现象。
二、金属的电化学防护 1.金属防护的原理
2.金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法。 ①原理：应用原电池原理； ②要求：被保护金属作正极，另一活泼性较强Байду номын сангаас金属作负极； ③实例：
(2)外加电流的阴极保护法。 ①原理：应用电解池原理； ②要求：将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极， 在外加直流电的前提下使阴极得到保护。
一、金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别
【拓展延伸】判断金属腐蚀快慢的规律
1.电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2.活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐 蚀越快。 3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
【特别提醒】铁锈的形成过程 铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时负极反应式均是 Fe-2e-====Fe2＋， 继而发生反应Fe2+＋2OH－====Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2 ====4Fe(OH)3，2Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。且铁锈 结构疏松，更容易吸收空气中的水分使铁表面潮解，使得铁更
(2)本质。
氧化反应 。 金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生_________ (3)分类。 ①化学腐蚀 金属直接发生化学反应而引起的腐蚀，条件是接触到a.干燥气 氧气 、_____ 氯气 、_________ 二氧化硫 等，b.非电解质液体，如_____ 石油 。 体，如_____ ②电化学腐蚀
3. 吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－3e-====Fe3＋。 ( ×)
分析:铁的电化学腐蚀过程中，Fe只能被氧化成Fe2+。
4.(2012·广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。 (√ ) 分析:铁与碳、潮湿空气组成原电池，铁发生电化学腐蚀。 5.(2012·江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前 更容易生锈。(√ ) 分析:铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。
③实例：
【特别提醒】金属被保护的效果
电解池的阴极>原电池的正极＞一般防护措施＞无保护措施。
【典例2】(2012·天津高二检测)结合下图判断，下列叙述正确 的是( )
A.Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置 B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe－2e－====Fe2＋ C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2＋2H2O＋4e－====4OH－
A.金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才 是氧化还原反应 B.铝制品的耐腐蚀性强，说明铝的化学性质不活泼 C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀 D.钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3＋，而后生成Fe(OH)3，
再部分脱水成为氧化铁的水合物
【解析】选C。金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过 程。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，均是氧化还原反应。 A错
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
【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。
(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。
氧化
(2)C
(3)负
探究金属腐蚀的条件和快慢 某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉 分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环 境中放置相同的一段时间。
【思考探究】 (1)甲中发生的是析氢腐蚀吗？ 提示：甲中只有一种金属，没构成原电池，铁与挥发出的盐酸 酸雾发生化学腐蚀。 (2)实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀，原因是什么？ 提示：浓硫酸不挥发，且具有吸水性，故丙中铁钉所处环境最 干燥，故铁钉几乎没有被腐蚀。
1.(2012·济宁高二检测)钢铁在潮湿的空气中往往因电化学 过程而被腐蚀，下列反应式在钢铁的吸氧腐蚀过程中不存在 的是( )
A.Fe－2e－====Fe2＋ B.2H2O＋O2＋4e－====4OH－ C.2Fe＋2H2O＋O2====2Fe(OH)2 D.Fe－3e－====Fe3＋
【解析】选D。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－ ====Fe2＋，不会生成Fe3＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－====
误；铝制品的耐腐蚀性强是因为铝表面生成一层致密的氧化物
保护膜，B错误；C项属于外加电源的阴极保护法，正确；钢铁 腐蚀时，铁失去电子生成Fe2＋，不会生成Fe3＋，D错误。
5.(双选)铁钉与铜丝用导线连接后，浸入到0.01 mol·L－1的食 盐溶液中，下列说法正确的是( A.铁钉和铜丝之间有电子转移 B.铜丝附近产生氯气 C.铜丝上放出O2 D.铁钉被氧化 )
【解析】选A、D。铁钉和铜丝用导线连接后浸入食盐溶液中， 刚好满足构成原电池的三个条件，由于食盐溶液是中性的，因 此发生的反应是铁的吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应： 2Fe －4e－====2Fe2＋，铜丝为正极，溶解在溶液中的O2被还原，故 选 A、 D。
6.钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界 钢铁年产量的四分之一。
3.下列金属防护属于电化学保护的是 ( A.改变金属内部组成结构 B.涂油漆 C.外加电流阴极保护法 D.在金属表面覆盖一层保护层
)
【解析】选C。金属的防护包括改变金属的内部结构、覆盖保护 层和电化学防护，其中电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法
和外加电流的阴极保护法。
4.(2012·嘉兴高二检测)下列关于金属腐蚀与防护的说法正确 的是( )
(3)实验结束时，铁钉腐蚀最严重的是哪个？ 提示：乙中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极，铁钉腐蚀 最严重。 (4)通过该实验得出金属腐蚀的条件及快慢规律如何？ 提示：金属发生腐蚀的条件是金属与接触的物质直接反应或与 电解质构成原电池，金属腐蚀的由快到慢的规律是原电池的负 极＞一般的化学腐蚀＞干燥环境中的金属。
4OH－，总反应式为2Fe＋2H2O＋O2====2Fe(OH)2，故选D。
2.如图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序 是( )
A.4>2>1>3
C.4>2>3>1
B.2>1>3>4
D.3>2>4>1
【解析】选A。金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极>原电池的 负极>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀，故选A。
(2)吸氧腐蚀。 形成条件：水膜酸性较弱或呈中性。 电极反应： Fe-2e-====Fe2+ 负极：______________ 2H2O+O2+4e-====4OH正极：__________________
2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2 ， 总反应式：_______________________ 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 ____________________________ ， 2Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O _______________________________
原电池 反应而引起的腐蚀，条件是接触到___ 电 不纯的金属发生_______
解质溶液 。 _________
2.电化学腐蚀 (1)析氢腐蚀。
酸性 较强。 形成条件：金属表面水膜_____
电极反应： Fe-2e-====Fe2+ 负极：______________ 2H++2e-====H2↑ 正极：_______________ Fe+2H+====H2↑+Fe2+ 总反应式：__________________
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
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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。
容易被腐蚀。
【典例1】(2012·银川高二检测)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( )
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.红墨水回升时，碳极反应式：O2+2H2O+4e-====4OH-
D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀
【思路点拨】解答该题要注意以下三点：
(1)金属的活泼性：Zn＞Fe＞Cu； (2)较不活泼的金属作原电池的正极且被保护； (3)K3Fe(CN)6溶液遇Fe2＋产生蓝色沉淀。
【解析】选A。金属的活泼性：Zn＞Fe＞Cu，故Ⅰ中锌作负极， 铁作正极，电解质溶液呈中性，锌发生吸氧腐蚀，铁被保护， 负极反应式是Zn－2e－====Zn2＋，属于牺牲阳极的阴极保护法， A正确；Ⅱ中铁作负极，电解质溶液呈酸性，铁发生析氢腐蚀， 负极反应式为Fe－2e－====Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－ ====H2↑，因为Ⅰ中铁被保护，溶液中无Fe2＋，故加入少量 K3Fe(CN)6溶液，无蓝色沉淀产生，B、C、D错误。
【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－