金属的腐蚀与防护 知识点总结(苏教版选修4)

第三单元金属的腐蚀与防护

知能定位

1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。

2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。

3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。

情景切入

铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中容易生锈？采取什么措施可以防止铁生锈呢？

自主研习

一、金属的电化学腐蚀

1.金属腐蚀

（1）定义

金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。

（2）实质

金属失去电子被氧化。

（3）类型

①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。

②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。

2.电化学腐蚀

（1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。

负极：2Fe==4e-+2Fe2+；

正极：2H2O+O2+4e-==4OH-；

总反应：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。

最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O），反应如下：

4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3；

2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。

(2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。

负极：Fe==Fe2++2e-；

正极：2H++2e-==H2↑;

总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑。

二、金属的电化学防护

1.金属的防护

（1）本质：阻止金属发生氧化反应。

（2）方法

①改变金属部结构，如制成合金等。

②加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。

③电化学防护

2.电化学防护

（1）牺牲阳极的阴极保护法

将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属作阳极（负极）被腐蚀，作为

阴极（正极）的金属被保护。

（2）外加电流的阴极保护法（原理如图）

课堂师生互动

知识点１钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱

电解质溶液溶有CO2的水溶t液溶有O2的水溶液

负极反应Fe-2e-==Fe2+

正极反应2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-

电子如何

流动形成

电通路

Fe失2e-，成为Fe2+进入溶液，Fe

失去的e-流入C极，H+趋向于C

极，与C极上的e-结合成H2析出

溶液

Fe失2e-成为Fe2+进入溶液，Fe失去的

e-流入C极，在C极O2获得e-成为OH-

进入溶液

其他反应及

产物

Fe2++2OH-==Fe(OH) 2 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

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

2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O

普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍

A..铁表面镀锌，铁作阳极

B.船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e--==4OH-

D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl--2e-==Cl2↑

解析：本题主要考查电化学知识，只要掌握原电池和电解的原理就能作答，A项中锌作阳极，B项锌作负极，铁被保护，C、D都是正确的。

答案：A

变式探究1 （2009·卷，13）下图装置中，U型管为红墨水，a、b试管分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )

A．生铁块中的碳是原电池的正极

B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

C．两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e==Fe2+

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

答案：B

解析：a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。变式探究2 如右图所示，水槽中试管有一枚铁钉，放置数天观察：

（1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于腐蚀。

（2）若试管液面上升，则原溶液是性，发生腐蚀，电

极反应：负极：，正极：。

（3）若试管液面下降，则原溶液呈性，发生腐蚀，电

极反应：负极：；正极：。

答案：（1）电化学

（2）弱酸性或中吸氧2Fe-4e-==2Fe2+ O2+4e-+2H2O==4OH-

（3）较强的酸析氢Fe-2e-==Fe2+ 2H++2e-==H2↑

解析：根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解质溶液时，若形成闭合回路，即可构成原电池。铁钉实际上是钢制成的，在这种情况下具备形成原电池的条件，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管液面上升，说明试管压强减小，气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管液面下降，说明试管气体压强变大，试管产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。知识点２金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护

1.不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：

（1）与构成原电池的材料有关：

两极材料的活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。（2）与金属所接触的电解质强弱有关：