知识讲解_金属的电化学腐蚀与防护(基础)

高考总复习金属的电化学腐蚀与防护

【考纲要求】

1．金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因。

2．了解金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

【考点梳理】

考点一：金属腐蚀

1．定义：金属腐蚀是指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：金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化生成金属阳离子的过程。

M－ne－==M n+（M代表金属元素）。

3．类型：（1）化学腐蚀：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。

（2）电化学腐蚀：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。

考点二：金属的电化学腐蚀

1

2．电化学腐蚀的种类：

（1）种类：吸氧腐蚀与析氢腐蚀

（2）吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较（以钢铁为例）

【高清课堂：399291金属腐蚀的一般规律】

3．金属腐蚀的快慢一般规律

(1) 在同一电解质溶液中，电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。

(2) 在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

(3) 有保护措施的条件下，无防护条件的腐蚀>有一般防护条件下的腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法条件下的腐蚀>外接电源（负极）的阴极保护法条件下的腐蚀。

(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。

(5) 由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。

考点三：金属的电化学防护

1．在金属表面覆盖保护层。

①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质；

②用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层耐腐蚀的金属，如铁上镀锌、锡、铬等； ③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜保护（表面钝化），如钢铁制品表面生成Fe 3O 4，在铝制品表面生成Al 2O 3。

2．改变金属内部的组成结构，制成合金。如把钢中加Cr 、Ni 制成不锈钢。 3．电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。 （1）牺牲阳极的阴极保护法

此法应用原电池原理，让被保护金属作为正极（阴极），另找一种活动性较强的金属作为负极（阳极）。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块，就可保护钢铁设备。

发生的电极反应：负极：Zn －2e －

==Zn 2+

正极：O 2+4e －+2H 2O==4OH －

Zn 不断被腐蚀，可定期拆换。而铁得到保护。

（2）外加电流的阴极保护法

此法应用电解原理，让被保护金属作阴极（接电源负极），惰性电极作辅助阳极（接电源正极），两者都存在于海水中。接上直流电源。例如钢闸门，可用此法防止腐蚀。此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子，阴极上放电的微粒是海水中的阳离子。

【典型例题】

类型一：金属的电化学腐蚀

例1． (2015高考·上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。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：O 2 + 2H 2O + 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 =H 2↑

【思路点拨】海水接近中性。 【答案】D

【解析】Fe-C 原电池，加快Fe 腐蚀，为吸氧腐蚀，AB 正确；Fe-Zn 原电池，铁片不易被腐蚀，是Zn 腐蚀，依旧是吸氧腐蚀，铁片上电极反应为：O 2 + 2H 2O + 4e =4OH –，C 正确，D 错误。 故选择D 。 【总结升华】铁在海水中的腐蚀，主要是发生原电池反应，属于电化学腐蚀。

举一反三：

【变式1】铁钉和碳棒用导线连接后，浸入到0.01mol ·L －

1的NaCl 溶液中，可能发生的是（ ）。

①碳棒上有氢气析出 ②碳棒附近产生OH －

③碳棒上有氧气析出 ④铁钉被氧化 A ．①③ B ．①④ C ．②③ D ．②④

【答案】D

【解析】铁钉在NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀。

G 电极d 铁片 海水

【高清课堂：399291 例1】

【变式2】下列说法正确的是

A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，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，故不能用来减缓金属的腐蚀

C．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起正极反应不同

D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

【答案】CD

类型二：金属腐蚀快慢的比较

例2．下图各容器中盛海水，铁会在其中发生变化。按铁极腐蚀的速度由快至慢的顺序为

【答案】Ｄ＞Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｅ

【解析】Ａ中Fe放置在海水中，形成了无数微小的原电池，发生电化学腐蚀。Ｂ、Ｃ均构成原电池，Ｂ中Fe的活泼性强于Sn，Fe作负极被腐蚀；Ｃ中Zn的活泼性比Fe强，Zn作负极被腐蚀，而Fe被保护。D、E 形成电解池，其中D中Fe作阳极被腐蚀，而E中Fe作阴极，被保护。因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序为：Ｄ＞Ｂ＞Ａ＞Ｃ＞Ｅ。

【总结升华】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢由下列原则判断：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。

举一反三：

【变式1】下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是（）。

A．镀铝塑料B．食品罐头盒（镀锡）C．白铁水桶（镀锌）D．镀银铜质奖章

【答案】B

【变式2】埋在地下的铸铁输油管道，在下列情况下，腐蚀最慢的是（）。

A．在含铁元素较多的酸性土壤中

B．在潮湿疏松透气的土壤中

C．在干燥致密不透气的土壤中

D．在含碳粒较多的潮湿透气的中性土壤

【答案】C

【解析】为使铸铁腐蚀得慢，必须防水（防止形成电解质溶液）、防气（防止与氧气接触发生吸氧腐蚀），因此须干燥且不透气。

类型三：金属腐蚀的防护

例３．海水的进水钢闸门易被腐蚀，对此的下列说法不正确的是（）

A．钢闸门腐蚀的本质是Fe―2e―==Fe2+

B．钢闸门腐蚀主要原因是发生电化学吸氧腐蚀，其阴极反应是O2+2H2O+4e―==4OH―

C．将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门腐蚀

D．将钢闸门与直流电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀

【答案】D

【解析】钢闸门在腐蚀过程中铁被氧化为Fe2+，腐蚀原理为吸氧腐蚀型的电化学腐蚀，A、B项对；当将钢闸门与浸入海水的锌块用导线连接起来后就构成了原电池，锌块作负极，钢闸门作正极受到保护，C项对；若将钢闸门与电源正极相连，则其成为阳极被加速腐蚀掉，D项错。