精讲精析 第四章_第4节_金属的电化学腐蚀与防护

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

重难点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别

重难点二 判断金属腐蚀快慢的规律

1．电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀(电解原理的防护>原电池原理的防护)

2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：

强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液

3．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。

4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

例1 下列说法正确的是( )

A ．钢铁因含杂质而易发生腐蚀，所以合金都不耐腐蚀

B ．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故其不能用来减缓金属的腐蚀

C ．金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同

D ．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

解析金属通过改变内部结构制成合金可耐腐蚀，A错误；牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池反应保护金属制品，B错误；决定金属腐蚀类型的因素是周围的环境，C错误。

例2下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(电解质溶液为水)__________。

答案⑤>④>①>②>③>⑥

解析首先判断各装置所形成的是原电池还是电解池，然后根据金属Fe腐蚀的实质再结合电化学原理和金属的电化学保护法分析腐蚀的快慢。

①中由于水中溶解了氧气，铁与杂质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀；②中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；③、④都形成原电池，但③中铁为正极，受到保护；

④中铁为负极，被氧化；⑤、⑥都形成了电解池；⑤中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快；⑥中铁与电源的负极相连，作阴极，受到保护。所以铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>①>②>③>⑥。

例3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。

(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：__________________________________________________________________。

(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．钠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。

答案(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－

2Fe－4e－===2Fe2＋(2)C(3)负

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)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。

用实验验证牺牲阳极的阴极保护法。

按图连接好装置，观察电压表和Fe电极上有什么现象发生？往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化。

讨论：

1．电压表指针有何变化？为什么？

点拨电压表指针有偏转，说明形成了原电池，即Zn、Fe与酸化NaCl溶液之间形成了原电池。

2．Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？

点拨Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋(负极)

Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑(正极)

3．Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓

在这个装置中有没有Fe2＋产生？说明什么问题？

点拨在Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液不变蓝色。说明溶液中不存在Fe2＋，即Fe 未被腐蚀。

1．负Fe－2e－===Fe2＋正2H＋＋2e－===H2↑

2．(1)电化学腐蚀铁与铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池

(2)2Fe－4e－===2Fe2＋2H2O＋O2＋4e－===4OH－

Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

3．C 4.BD 5.AC 6.D

7．金属跟接触到的气体或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。不纯的金属与电解质溶液接触时因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。金属腐蚀会造成仪表失灵、机器设备报废、桥梁建筑物坍塌等，给社会财产造成巨大损失。

8．钢铁表面吸咐的水膜呈酸性时，会发生析氢腐蚀。电极反应式为：

负极：2Fe－4e－===2Fe2＋

正极：2H＋＋2e－===H2↑

如果水膜酸性很弱或呈中性时，会发生吸氧腐蚀，电极反应式为：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋

正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

9．镀锌铁板更耐腐蚀。当镀锌铁板出现划痕时，暴露出来的铁与锌形成原电池的两极，且锌为负极，故镀锌层将先被腐蚀。而镀锡铁板出现划痕时，形成的原电池铁为负极，这样会加速铁的腐蚀。

可设计如下对比实验：将镀锌铁板与镀锡铁板各划上部分刻痕，放入酸化食盐水中浸泡一会儿，取出静置一段时间，对比二者表面是否出现锈斑即可。

1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()

A．金属被腐蚀的本质是M＋n H2O===M(OH)n＋n

2

H2↑

B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化

C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀

答案 C

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相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－n e－===M n＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。

2．铁钉与炭棒用导线连接后，浸入到0.01 mol/L的食盐溶液中，可能发生的发应是() A．炭棒上放出Cl2B．炭棒附近产生OH－

C．炭棒上放出O2D．铁钉被氧化

答案BD

解析铁钉和炭棒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＋，炭棒为正极，溶解在溶液中的O2被还原。

3．如下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．②①③④B．④③②①C．④②①③D．③②④①

答案 C

解析②、③、④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的金属活动性比Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生微电池反应。

4．常温下，一定不能用铁制容器盛放的液体是()

A．浓硫酸B．浓氨水C．CuSO4溶液D．AlCl3溶液

答案CD