[第14讲]金属的电化学腐蚀与防护（选修4复习）.pdf

金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护（一一)金属的腐蚀金属的腐蚀（一一)金属的腐蚀金属的腐蚀1.定义：金属（或合金）跟周围接触到的气体定义：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体或液体）反应而腐蚀损耗的过程反应而腐蚀损耗的过程。（或液体或液体）反应而腐蚀损耗的过程反应而腐蚀损耗的过程。2.分类分类：化学腐蚀化学腐蚀3 实质实质：金属原子金属原子失失e-金金.分类分类：电化学腐蚀电化学腐蚀3.实质实质：金属原子金属原子氧化反应氧化反应金金属阳离子属阳离子(1)化学腐蚀化学腐蚀金属与接触到的干燥气体（如金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电等）或非电解质液体解质液体（如石油如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀等直接发生化学反应而引起的腐蚀解质液体解质液体（如石油如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀电化学腐蚀(2)电化学腐蚀电化学腐蚀不纯的金属不纯的金属(或合金或合金)跟电解质溶液接触时跟电解质溶液接触时,会发生原电池反会发生原电池反不纯的金属不纯的金属(或合金或合金)跟电解质溶液接触时跟电解质溶液接触时,会发生原电池反会发生原电池反应应,比较活泼的金属失去电子而被氧化。比较活泼的金属失去电子而被氧化。（二）金属电化学腐蚀的原理（二）金属电化学腐蚀的原理1 吸氧腐蚀 吸氧腐蚀(水膜呈碱性、中性或酸性很弱水膜呈碱性、中性或酸性很弱）钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图析氢腐蚀析氢腐蚀（水膜呈酸性水膜呈酸性）析氢腐蚀析氢腐蚀（水膜呈酸性水膜呈酸性）钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图【例【例1】埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，】埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的被腐蚀速度最慢的是是()被腐蚀速度最慢的被腐蚀速度最慢的是是()A.在含铁元素较多的酸性土壤中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在潮湿疏松透气的土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中在干燥致密不透气的土壤中D 在含碳粒较多在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中潮湿透气的土壤中D.在含碳粒较多在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中潮湿透气的土壤中【例例2】例例2:家用炒菜锅用水清洗放置后家用炒菜锅用水清洗放置后出现红棕色的锈斑出现红棕色的锈斑在在【例例2】例例2:家用炒菜锅用水清洗放置后家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑出现红棕色的锈斑。在在此变化过程中不可能发生的化学反应是（）此变化过程中不可能发生的化学反应是（）A 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3A.4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3B.2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2C 正极反应正极反应：2H O+O+4e4OHC.正极反应正极反应：2H2O+O2+4e 4OHD.负极反应：负极反应：FeFe3+3e吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀发生发生钢铁表面吸附的水膜中溶有钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并钢铁表面吸附的水膜呈并钢铁表面吸附的水膜呈发生发生条件条件负极负极呈呈极弱酸性或中性极弱酸性或中性，反应中，反应中 O2得电子被还原为得电子被还原为OH现较强现较强酸性酸性。反应时有。反应时有H2析出。析出。2+电极电极反应反应负极负极正极正极FeFe2+2e-2Fe2Fe2+4e-2H+2e-H2O2+2H2O+4e-4OH反应反应总反应总反应2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe+2H+=Fe2+H2联系通常两种腐蚀同时存在，后者（联系通常两种腐蚀同时存在，后者（吸氧腐蚀吸氧腐蚀）更普遍）更普遍2金属的化学腐蚀与电化学腐蚀金属的化学腐蚀与电化学腐蚀金属腐蚀金属腐蚀的实质的实质金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：MMn+ne-的实质的实质种类种类 e化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质直接接触金属和其它物质直接接触发发不纯金属或合金发生原电池反应不纯金属或合金发生原电池反应，金属原理金属原理金属和其它物质直接接触金属和其它物质直接接触发发生氧化还原反应引起的腐蚀生氧化还原反应引起的腐蚀不纯金属或合金发生原电池反应不纯金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀使较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀的腐的腐蚀蚀区别直接发生氧化还原反应发生原电池反应区别直接发生氧化还原反应发生原电池反应腐腐蚀过程无电流蚀过程无电流产产生生有有电流电流产产生生蚀蚀联系联系腐产腐产有产有产金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀往往同时发生往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍，速率更快速率更快。联系联系往往同时发生往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍，速率更快速率更快。（三三）金属的防护措施金属的防护措施（三三）金属的防护措施金属的防护措施1改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为合金。2.在金属表面覆盖一层保护层在金属表面覆盖一层保护层使使用用不不不不锈锈钢钢使用马使用马口口铁铁:在铁皮镀上千分之在铁皮镀上千分之一一厘米的锡厘米的锡,可隔绝空气与水可隔绝空气与水使用马铁使用马铁:在铁皮镀上千分之厘米的锡在铁皮镀上千分之厘米的锡,可隔绝空气与水可隔绝空气与水3在在在在金金属属属属表表面面烤烤烤烤漆漆3.电化学保护法电化学保护法牺牺牲牲地面地面牲牲阳阳镁镁地面地面阳阳极极保保导线导线保保护护钢铁输水管钢铁输水管法法牺牲阳极的阴极保护法示意图牺牲阳极的阴极保护法示意图2.外加电流法外加电流法辅助阳辅助阳极极（不溶性不溶性）辅助阳辅助阳极极（不溶性不溶性）外加电流的阴极保护法示意图外加电流的阴极保护法示意图4金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的极受到保护的极受到保护的的阴阴极极而而受到保护受到保护。外加电源在金属表面形成保护膜。外加电源在金属表面形成保护膜【例【例3】为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是】为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）（）A.将青铜器放在银质托盘上将青铜器放在银质托盘上B.将青铜器保存在干燥的环境中将青铜器保存在干燥的环境中C.将青铜器保存在潮湿的空气中将青铜器保存在潮湿的空气中D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜【例【例4】下列各情况，在其中】下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)(5)(2)(1)(3)(4)金金属腐属腐蚀快慢的比较蚀快慢的比较属腐属腐一般认为：一般认为：电解原理电解原理引起的腐蚀引起的腐蚀原原电池原理电池原理引起的腐蚀引起的腐蚀原原电池原理电池原理引起的腐蚀引起的腐蚀化学化学腐蚀腐蚀应用原电池原理应用原电池原理有保护的腐蚀有保护的腐蚀应用电解池原理应用电解池原理有保护的腐蚀有保护的腐蚀5【例【例5】下列叙述中正确的是（）】下列叙述中正确的是（）锌跟稀锌跟稀硫酸制硫酸制取取氢气氢气，加入加入少少量硫酸量硫酸铜铜溶溶锌跟稀取锌跟稀取，少铜少铜液能加快反应速率液能加快反应速率镀层破坏后镀层破坏后，白铁白铁（镀锌的铁镀锌的铁）比马比马口口铁铁镀层破坏后镀层破坏后，白铁白铁（镀锌的铁镀锌的铁）比马铁比马铁（镀锡的铁）更易腐蚀（镀锡的铁）更易腐蚀钢铁表面常易锈蚀生成钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3xH2O钢铁表面常易锈蚀生成钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3xH2O A都正确都正确BCD【例【例6】以下现象与电化学腐蚀无关的是（）】以下现象与电化学腐蚀无关的是（）A.黄黄铜铜（铜铜锌锌合金合金）制制作作的铜的铜锣锣不不易产易产生铜绿生铜绿黄黄（锌锌）作锣易产作锣易产B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C.铁制器件附有铜制配件铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗银制奖牌久置后表面变暗【例【例7】钢铁在锈蚀过程中，下列】钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是种变化可能发生的是Fe由由+2价转化为价转化为+3价，价，O2被还原，被还原，产生产生H2，Fe(OH)3失水形成失水形成Fe2O3 H2O，杂质碳被氧化除去（）杂质碳被氧化除去（）ABCD【例【例8】下列事实不能用电化学原理解释的是（）】下列事实不能用电化学原理解释的是（）片特殊的法片特殊的法A.铝铝片片不需要不需要特殊的特殊的保护方保护方法法。B.炒过菜的铁锅未清洗易生锈。炒过菜的铁锅未清洗易生锈。C 轮船水线以下的船壳上镶有定数量的锌轮船水线以下的船壳上镶有定数量的锌C.轮船水线以下的船壳上镶有轮船水线以下的船壳上镶有一一定数量的锌定数量的锌。D.镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。【例【例9】下图装置中，】下图装置中，U型管内为红墨水，型管内为红墨水，a、b试管内分试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加生铁块，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红墨水柱两边的液面变为左低B红墨水柱两边的液面变为左低红墨水柱两边的液面变为左低右高右高C两试管中相同的电极反应式是：两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e-Fe2+Da试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀，b试试管中发生了析氢腐蚀管中发生了析氢腐蚀管中发生了析氢腐蚀管中发生了析氢腐蚀6【例【例10】如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：】如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀腐蚀(2)若试管内液面上升，则原溶液呈若试管内液面上升，则原溶液呈_ _性，性，发生发生腐蚀腐蚀，电极反应电极反应，负极负极：，发生发生_腐蚀腐蚀，电极反应电极反应，负极负极_，正极正极_.【例【例10】(3)若试管内液面下降，则原溶液呈若试管内液面下降，则原溶液呈_性，性，发生发生_腐蚀，电极反应，负极：腐蚀，电极反应，负极：，极极正正极极：_.7