2024高中化学第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护教案新人教版选修4.docVIP

PAGE

PAGE6

金属的电化学腐蚀与防护

[课标要求]

1．了解金属腐蚀及其危害。

2．了解金属电化学腐蚀的缘由及反应原理。

3．了解金属防护的方法，特殊是电化学防护的方法。

1．钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。

2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。

3．钢铁吸氧腐蚀的正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

4．金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极爱护法和外加电流的阴极爱护法。

eq\a\vs4\al(金属的电化学腐蚀)

1．金属腐蚀

(1)概念：金属与四周的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

(2)本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)：M－ne－===Mn＋。

2．化学腐蚀和电化学腐蚀

3．钢铁的电化学腐蚀

(1)实质。

(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

图形描述

条件

水膜酸性较强

水膜酸性较弱或呈中性

电极反应

负极

Fe－2e－===Fe2＋

正极

2H＋＋2e－===H2↑

2H2O＋O2＋4e－===4OH－

总反应

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2

联系

通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍

[特殊提示]钢铁在自然界中的腐蚀主要发生的是吸氧腐蚀。

[试验1]将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，视察导管中水柱和铁钉的改变，如图1。

[试验2]向100mL烧杯中加入约50mL稀醋酸后，插入两个玻璃筒(无底)；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，如图2。

[问题思索]

1．图1试验导管中水柱和铁钉有什么改变？产生这种现象的缘由是什么？

提示：导管中的水面上升，铁钉表面生锈；产生这种现象的缘由是钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。电极反应，负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，由于盛铁钉的具支试管中不断消耗O2而使具支试管中压强减小，从而引起水的倒吸。

2．图2试验碳棒表面有什么现象？产生这种现象的缘由是什么？

提示：碳棒表面有气泡产生；缘由是发生了析氢腐蚀，电极反应，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑。

3．化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点是什么？

提示：相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂干脆发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。

金属化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

化学腐蚀

电化学腐蚀(主要)

吸氧腐蚀(主要)

析氢腐蚀

条件

金属干脆发生化学反应

水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性

水膜酸性较强

本质

金属被氧化而腐蚀

较活泼金属被氧化而腐蚀

区分

无电流产生

有微弱电流产生

反应式

2Fe＋3Cl2===2FeCl3

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O

联系

两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大

[特殊提示]

(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际状况中以吸氧腐蚀为主。

(2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。

(3)一般状况下，只有在金属活动性依次中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。

1．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。

视察到起先时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关说明合理的是()

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．具支试管中溶液pH渐渐减小

解析：选C生铁中的铁、碳及电解质溶液构成原电池，铁是负极，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极上发生还原反应。起先时，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。

2．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是()

A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

C．此过程中铜不被腐蚀

D．此过程中