电化学腐蚀与防护

子《新课标》高三化学（人教版）第一轮复习选修修（4）单元讲座

第四章电化学基础

第四节金属的电化学腐蚀与防护

复习目标：

1.解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害。

2.探究防止金属腐蚀的措施。

复习重点：电化腐蚀的原因．

复习难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式．

课时划分：一课时

教学过程：

知识梳理

一、金属腐蚀

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿反应而腐蚀损耗的过程。

1、化学腐蚀：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿反应而引起的腐蚀。特点：反应＿、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

2、电化学腐蚀：＿＿＿＿＿＿与电解质溶液接触，会发生原电池反应，＿＿＿＿的金属失电子被氧化的腐蚀。

分类析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性

负极反应Fe –2e－ === Fe2+2Fe –4e －=== 2 Fe2+

正极反应2H2O + 2e－ === H2↑+2OH－

总反应2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+ 2H2O + O2= 4Fe(OH)3

Fe2O3.xH2O

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3

Fe2O3.xH2O

次要主要

3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == M n+

金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀

条件

本质

现象

（2）相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

二、金属的电化学保护

1、牺牲阳极保护法

2、外加电流法

【总结】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>有防护腐蚀措施的腐蚀；

(2)同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中；

(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；

(4)对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

典例剖析

A．2H＋＋2e-＝H2 B．2H2O＋O2＋4e-＝4OH-

C．Fe－2e-＝Fe2＋ D．4OH-－4e-＝2H2O＋O2

解析：钢铁发生电化学腐蚀时，负极上发生的电极反应是：Fe－2e-＝Fe2＋；正极上发生的电极反应，吸氧腐蚀是：2H2O＋O2＋4e-＝4OH-，析氢腐蚀是：2H＋＋2e-＝H2。答案 C 例2、在体积相同、浓度同为4.0mol/L的盐酸中，一份加入纯锌，另一份加入含有杂质铜的金属锌，哪个反应产生的氢气速率快？简述其原因。

解析：纯锌跟盐酸发生的是置换反应，含有铜的金属锌跟盐酸发生的电化学反应，无数Cu－Zn微小原电池的形成，使化学反应速率加快。含有杂质铜的金属锌跟盐酸反应速率快，这是由于Cu、Zn构成原电池的正极和负极，其电极反应式为：

（－）极Zn-2e—= Zn2＋（＋）极2H＋＋2e-＝H2↑。

在相同条件下，电化学反应比化学反应的反应速率快得多。

例3：埋在地下的钢铁管道容易腐蚀而损坏，其原因在哪里？应采取何种措施保护埋在地下的管道？

解答：地下钢铁管道容易腐蚀的原因是发生电化学腐蚀。可在管道外壁涂沥青保护层，使钢铁管道跟周围电解质溶液隔离开来，破坏原电池形成的条件，从而使地下钢铁管道得到保护。另外，可把比Fe更活泼的Zn联结在钢铁管道，Zn作为原电池的负极被腐蚀，而钢铁管道则被保护。

例4、如图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是

A．④>②>①>③B．②>①>③>④C．④>②>③>①D．③>②>④>①解析：金属腐蚀的快慢判断方法：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀；同一种金属腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质溶液。②、③实质均为原电池装置，④为电解池装置，Fe作阳极，腐蚀最快。③中Fe为正极，被保护；

②中Fe为负极，被腐蚀，①中因铁不纯而发生微电池反应。答案：A。

例5：有4种金属。a、b、c、d，当它们两两组成原电池时，金属a都是正极；在这4种金属组成的混合物中，加入足量的盐酸，可使金属b和c溶解；过滤后，在滤液中加入过量NaOH溶液，得到c离子形成的沉淀。由此可知这4种金属的活动性由强到弱的正确顺序可能是下列中的

A、a c b d

B、c b d a

C、b c d a

D、a b c d

解析：当两种金属组成原电池两极时，总是不活泼金属作正极，由此可知在 a 、b 、c 、d 4种金属中，a 是最不活泼的金属。又从在a 、b 、c 、d 混合物中加入盐酸，可使金属b 、c 溶解，说明b 、c 比d 要活泼。根据以上分析，可以排除掉选项A 和选项D 。b 、c 两种金属谁更活泼，不能从c 的离子与过量NaOH 反应生成沉淀得到解答，因为这种c 离子的沉淀若为Mg(OH)2，则c ＞b ，若c 离子沉淀为Fe(OH)3，则b ＞c （假定b 为金属锌）。答案：B 、C 。 例6、 下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录： 反应时间t/h 1 4 9 16 25 MgO 层厚Y/nm

NiO 层厚Y ’/nm 0.05α b 0.2α 2b 0.45α 3b 0.08α 4b 1.25α 5b

*α和b 均为与温度有关的常数

请填空回答：

（1）金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由是_______。

（2）金属氧化膜的膜厚跟时间t 所呈现的关系是（填直线、抛物线、对数或双曲线等类型）：MgO 氧化膜厚Y 属_________型；NiO 氧化膜的膜厚Y’属________型。

（3）Mg 与Ni 比较，哪一种金属具有良好的耐氧化腐蚀性：____________，其理由是_______________。

解题策略：本题应从实验数据出发，建立数学模型，进而从物质内部结构作出解释。这种题型是定量描述自然科学现象和规律的体现。金属因高温氧化反应，遭到破坏是常见的一种腐蚀性现象。化学反应的快慢，既可由反应物消耗速率，也可由产物的生成速率来表示，故金属腐蚀速率可以用其氧化膜的生长速率来表示。根据题中表列数据，不难导出以下关系式：

MgO 膜厚Y 与时间t 的关系为：Y t =005.α

NiO 膜厚Y’与时间t 的关系为：Y bt '=12

前者为直线型，而后者为抛物线型。这表明Y '随时间t 增长要比Y 随时间t 增长得慢，所以镍的耐高温腐蚀性要比镁的为好。

答案：（1）反应速率可以用反应物的消耗速率，也可以用产物的生成速率表示；

（2）直线，抛物线；

知能训练

1．分别放置在图所示装置(都盛有0.1 mol ·L －1的H 2SO 4溶液)中的四个相同的纯锌片，

腐蚀最快的是

2．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是[ ]

A ．2H +＋2e -＝H 2

B ．Fe 2+＋2e -＝Fe