4.4 金属的电化学腐蚀与防护28-高二化学人教版选修4

钢铁生锈金属腐蚀我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%～4%；约合人民币3000亿元。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。组织建设第四节金属的电化学腐蚀与防护第四章

电化学基础指金属与

周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。（氧化反应）金属腐蚀的类型化学腐蚀电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属腐蚀的本质1．金属腐蚀M－ne-→Mn+化学腐蚀电化学腐蚀（主要）条件现象本质联系金属跟氧化物直接接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化的过程较活泼金属被氧化的过程两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触燃气灶的中心部位易生锈食品罐头放在南极80多年却很少生锈

化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。海边的铁制品比较容易生锈钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液铁C

原电池

电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。

【实验4-3】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。【实验现象】几分钟后，导管中水柱上升；铁钉表面有铁锈生成。装置中有气体参与反应。【实验结论】2．电化学腐蚀（1）

吸氧腐蚀——处于中性或酸性很弱的有氧环境中2Fe－4e-＝2Fe2+O2＋2H2O＋4e-＝4OH-2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2进一步反应：负极：正极：总反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O2H+＋2e-＝H2↑Fe－2e-＝Fe2+Fe＋2H+＝Fe2+＋H2↑（2）析氢腐蚀：负极：正极：总反应：当钢铁处于酸性（大气含CO2、SO2、H2S等气体）环境中★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀H2O

H+＋OH-

H2O＋CO2

H2CO3H+＋HCO3-

【小试牛刀】用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下，以下结论错误的是（

）

A.溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D.两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+C

【再来一刀】将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（）A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移B．液滴边缘是正极区，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－＝Cu2+B

【原理】形成原电池反应时，让被保护金属做正极，活泼金属反应受到腐蚀锌板钢闸门海水1．牺牲阳极保护法负极：锌板正极：钢闸门二、金属的防护

【科学探究】按如图所示连接好装置，观察电流表和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。实验现象：电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不产生蓝色沉淀。①构成原电池实验结论：②电极反应

负极(Zn)：Zn－2e－＝Zn2＋

正极(Fe)：2H＋＋2e－＝

H2↑③该装置中铁未被腐蚀3Fe2+＋2[Fe(CN)6]3-＝Fe3[Fe(CN)6]2↓（特征蓝色）

【原理】将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极钢闸门海水2．外加电流的阴极保护法阳极：锌板阴极：惰性电极烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?方法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理被保护金属构成优缺点联系原电池原理电解池原理作正极（还原反应）作阴极（还原反应）被保护金属、比被保护金属活泼的金属被保护金属、惰性电极、直流电源无需外加电源、但需定期更换被腐蚀金属无需更换金属、但消耗电能被保护金属都因为电子的流入而免遭腐蚀金属的防护（1）制成合金（不锈钢）（2）在金属表面覆盖保护层（3）电化学保护法——改善金属的内部组织结构(内因)——电镀、油漆等【小试牛刀】以下现象与电化腐蚀无关的是（

）A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈C．铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈D．银质奖牌久置后表面变暗D三、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＞防腐措施的腐蚀2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：3．活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越慢。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。强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液

【小试牛刀】在如图各烧杯中盛有海水，铁在其中腐蚀速率由快到慢的顺序是（

）A.①＞②＞③＞④＞⑤B.⑤＞④＞③＞②＞①C.④＞②＞①＞③＞⑤D.②＞③＞⑤＞①＞④C【课堂小结】1．（双选）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，引起的正极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化CD2．

（双选）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀AC3．某研究性学习小组探究金属锈蚀的条件，进行如下对照实验：

【实验现象】数天后铁钉锈蚀情况：A无锈蚀，B无锈蚀，C有锈蚀；

【实验结论】金属锈蚀的条件是___________________________