高考化学知识点金属的电化学腐蚀与防护(提高)
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高中化学金属腐蚀与防护知识点一、知识概述《高中化学金属腐蚀与防护知识点》①基本定义:- 金属腐蚀呢,简单说就是金属跟周围接触到的物质发生化学反应被破坏了。
比如说铁,要是放在潮湿的空气里,时间长了就生锈了,这生锈就是铁被腐蚀了。
就像苹果被氧化变黑似的,金属被周围的物质慢慢“咬”坏了。
②重要程度:- 在高中化学里这可相当重要。
很多工业生产、生活设施都用到金属,要是金属老是被腐蚀,那损失可大了。
像桥梁、轮船要是因为金属腐蚀出了问题,后果可能很严重的。
它既关系到实际生活也在化学学科里是理解化学反应类型、电化学原理这些的重要部分。
③前置知识:- 得先掌握氧化还原反应,因为金属腐蚀很多都涉及到氧化还原。
还有金属的活动性顺序,这能让我们明白哪种金属更容易被腐蚀。
再就是电解质溶液的知识,因为大多数金属腐蚀都是在有电解质存在的情况下加速进行的。
④应用价值:- 应用老广了,在建筑领域,比如高楼大厦的钢筋混凝土结构,要防止钢筋被腐蚀。
汽车工业,金属零部件那么多,要是腐蚀了车就容易出故障。
家庭里的金属制品,像铁锅要是被腐蚀得厉害就不能正常做饭了二、知识体系①知识图谱:- 在化学学科里,它跟电化学、氧化还原反应、金属性质这些都紧密联系着。
就像在电化学知识体系里的一个分杈,电化学是棵大树,金属腐蚀与防护就是一个很重要的树枝,还跟氧化还原反应这个树干血脉相连呢。
②关联知识:- 跟电化学是超级亲密的关系,像金属的电化学腐蚀就是电化学里很典型的应用。
还有金属元素的化学性质也有关联,比如金属的活泼性不同,腐蚀的难易程度也不同。
就好比不同性格的人在社会上遇到挑战时的反应不同,活泼的金属就比较容易被周围物质挑战(腐蚀)。
③重难点分析:- 重难点呢,难就难在理解金属电化学腐蚀的原理。
这需要搞清楚原电池反应。
按我的经验,很多同学就是在电子的得失流向、电极反应式这块搞混。
关键点就是得明白金属腐蚀时到底谁在失电子,失电子后产生了啥,这些就像解题的钥匙,弄懂了就能拿下这块知识。
知识点总结3 金属的腐蚀与防护知识点总结三·金属的腐蚀与防护知识点1·金属的腐蚀1. 金属腐蚀的概念(1)金属的腐蚀是指金属或合金与身边环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
(2)金属腐蚀的实质:金属原子失去电子被氧化的过程,M -ne - === M n+(M 表示金属)(3)金属腐蚀的类型:化学腐蚀和电化学腐蚀表1 化学腐蚀与电化学腐蚀2. (1)化学腐蚀:4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O (2)电化学腐蚀:吸氧腐蚀和析氢腐蚀① 吸氧腐蚀通常事情下,在潮湿的空气中,钢铁的表面凝聚了一层溶有氧气的水膜,这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数弱小的原电池。
这些弱小的原电池遍布钢铁表面。
当身边环境呈若酸性或中性时,发生“吸氧腐蚀”。
负极:;正极:。
总反应:。
上述电化学腐蚀中汲取氧气,故称为吸氧腐蚀。
② 析氢腐蚀当钢铁表面水膜呈较强的酸性时,正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极:;正极:。
总反应:。
上述电化学腐蚀会生成氢气,故称为析氢腐蚀。
(3)铁锈的生成铁锈的要紧成分:Fe 2O 3·nH 2O钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后,生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化,生成氢氧化铁,氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O (铁锈的要紧成分)。
要紧的化学方程式: 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)32Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O知识点2·金属的防护1. 金属防护的原理金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。
防止金属被腐蚀,算是阻断金属发生氧化反应的途径。
2. 金属防护的常用办法:(1)改变金属组成或结构如:将铬、镍加入一般钢里制成别锈钢。
(2)在金属表面覆盖爱护层原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
《金属的电化学腐蚀与防护》讲义一、金属腐蚀的危害在我们的日常生活和工业生产中,金属材料无处不在。
从小小的螺丝钉到庞大的桥梁建筑,金属都发挥着至关重要的作用。
然而,有一个“敌人”始终威胁着金属的稳定存在,那就是腐蚀。
金属腐蚀会带来诸多严重的危害。
首先,它会导致金属材料的强度降低,使得原本坚固的结构变得脆弱不堪。
比如,一座长期遭受腐蚀的桥梁,可能会在某一天突然坍塌,造成无法估量的生命和财产损失。
其次,腐蚀会增加设备的维修和更换成本。
工厂里的机器设备如果经常受到腐蚀,就需要频繁地进行维修,甚至提前更换,这无疑会增加企业的生产成本,降低生产效率。
再者,金属腐蚀还可能造成环境污染。
一些腐蚀产物可能是有毒有害物质,它们进入土壤、水源,会对生态环境造成破坏。
二、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀,我们首先得明白什么是电化学。
简单来说,电化学就是研究电能和化学能相互转化的一门科学。
当金属与周围的电解质溶液接触时,就可能发生电化学腐蚀。
这主要包括两种常见的类型:吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
吸氧腐蚀通常在中性或弱酸性环境中发生。
以铁为例,铁会失去电子变成亚铁离子进入溶液:Fe 2e⁻= Fe²⁺。
同时,空气中的氧气在水的作用下得到电子,生成氢氧根离子:O₂+ 2H₂O + 4e⁻= 4OH⁻。
亚铁离子和氢氧根离子进一步反应,生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁再被氧化为氢氧化铁,最终形成铁锈。
析氢腐蚀则常见于酸性较强的环境。
还是以铁为例,铁失去电子:Fe 2e⁻= Fe²⁺,同时溶液中的氢离子得到电子生成氢气:2H⁺+2e⁻= H₂↑。
三、影响金属电化学腐蚀的因素金属电化学腐蚀的速率和程度受到多种因素的影响。
首先是金属本身的性质。
不同的金属在相同的环境中,腐蚀的难易程度是不同的。
例如,在潮湿的空气中,铁很容易生锈,而金则几乎不会被腐蚀。
这是因为金的化学性质非常稳定,不容易失去电子。
其次是环境因素。
湿度、温度、酸碱度等都会对腐蚀产生重要影响。
金属材料的电化学腐蚀行为与防护引言:金属材料是广泛应用于工业和日常生活中的重要材料之一。
然而,金属材料在使用过程中往往会受到电化学腐蚀的影响,而腐蚀会导致金属材料性能下降、损坏甚至失效。
因此,了解金属材料的电化学腐蚀行为及其防护对于延长材料寿命、提高使用性能具有重要意义。
一、电化学腐蚀行为1. 腐蚀机理金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。
在电化学腐蚀中,金属表面发生氧化和还原反应,形成电荷传递过程,导致金属离子溶解和产生腐蚀产物。
2. 影响因素电化学腐蚀行为受多种因素影响,包括金属材料的组成、结构、表面状态、溶液环境等。
其中,溶液环境的酸碱度、温度、溶解氧含量等因素对金属腐蚀具有重要影响。
3. 腐蚀类型金属腐蚀可分为多种类型,包括常见的均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。
均匀腐蚀是指金属表面均匀溶解,而局部腐蚀则是指局部区域发生腐蚀。
应力腐蚀是指金属在受到应力作用下发生腐蚀。
二、电化学腐蚀防护方法1. 材料选择选择耐腐蚀性能好的金属材料是防护的首要措施。
不同金属的耐腐蚀性能不同,可以通过选择具有更好耐腐蚀性能的金属或合金来减轻腐蚀问题。
2. 表面处理通过表面处理来改变金属表面的状态,形成保护层来防止腐蚀的产生。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。
3. 缓蚀剂缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的物质,可以减缓金属腐蚀速率的发展。
常见的缓蚀剂包括钝化剂、缓蚀剂添加剂等。
4. 阴极保护阴极保护是通过将金属材料变为阴极,从而减少其腐蚀速度。
常见的阴极保护方法有外加电流阴极保护和阳极保护。
5. 涂层保护将金属表面涂覆一层抗腐蚀的涂层,形成保护层来防止金属腐蚀。
常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层等。
三、电化学腐蚀行为与防护应用举例1. 钢铁的电化学腐蚀行为与防护钢铁作为常见的金属材料,其电化学腐蚀问题尤为突出。
可以通过合金化、阴极保护等方式来减缓钢铁腐蚀速率。
2. 铜及其合金的电化学腐蚀行为与防护铜及其合金在湿润环境中易受电化学腐蚀。
考点五十八金属的腐蚀与防护聚焦与凝萃1.理解金属发生电化学腐蚀的缘由、金属腐蚀的危害;2.把握金属腐蚀的防护措施。
解读与打通常规考点一、金属的腐蚀(1)金属腐蚀:指金属或合金与四周接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)金属腐蚀的本质:是金属原子失去电子变成阳离子的过程。
可以表示为;M—ne- =M n+即金属腐蚀的过程中,金属发生氧化反应。
(3)金属腐蚀的分类:①化学腐蚀金属跟接触到的物质(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。
这类反应是金属跟氧化剂之间的氧化还原反应。
例如,铁跟氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀;铁遇到碘易发生反应(Fe+I2=FeI2)而被腐蚀等。
②电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
例如:钢铁在潮湿空气中所发生的腐蚀a.吸氧腐蚀在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量H+和OH-,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成很多微小的原电池。
在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。
铁失去电子而被氧化:负极:2Fe-4e-=2Fe 2+正极:2H2O+O2+4e-=4OH-正极吸取了氧气,所以又叫吸氧腐蚀。
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要缘由。
b.析氢腐蚀在潮湿的显酸性的空气中(例CO2、SO2、H2S等),钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜显酸性,则钢铁中的主要成分铁与杂质碳及水膜形成原电池。
电极反应式为:负极:Fe-2e-=Fe 2+正极:2H++2e-=H2↑总的原电池反应为:Fe+2H+=Fe2++H2↑二、金属的防护:主要是破坏原电池的形成条件,特殊是防止发生吸氧腐蚀。
具体方法有:①将金属合金化,转变金属结构,如生成不锈钢;②在金属表面覆加爱护层;③金属经钝化处理,形成特殊的爱护膜;④对金属进行电化学爱护。
高考总复习金属的电化学腐蚀与防护【考纲要求】1.金属腐蚀的种类,探究金属发生电化学腐蚀的原因。
2.了解金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
【考点梳理】考点一:金属腐蚀1.定义:金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.本质:金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化生成金属阳离子的过程。
M-ne-==M n+(M代表金属元素)。
3.类型:(1)化学腐蚀:金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程。
(2)电化学腐蚀:不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。
考点二:金属的电化学腐蚀1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀相同点金属原子失去电子而被氧化的过程,即金属原子转化为阳离子的过程不同点条件金属与氧化剂直接接触不纯金属与电解质溶液接触电流无电流有微弱电流(发生原电池反应)对象金属单质较活泼金属本质金属被氧化活泼金属被氧化相互关系往往同时发生,电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,危害更严重2.电化学腐蚀的种类:(1)种类:吸氧腐蚀与析氢腐蚀(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁为例)类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性正极反应(C)O2+2H2O+4e―==4OH―2H++2e―==H2↑负极反应(Fe)Fe―2e―==Fe2+其他反应Fe2++2OH―==Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)2 Fe(OH)3转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)【高清课堂:399291金属腐蚀的一般规律】3.金属腐蚀的快慢一般规律(1)在同一电解质溶液中,电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)在不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
高考总复习金属的电化学腐蚀与防护
【考纲要求】
1.金属腐蚀的种类,探究金属发生电化学腐蚀的原因。
2.了解金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
【考点梳理】
考点一:金属腐蚀
1.定义:金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.本质:金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化生成金属阳离子的过程。
M-ne-==M n+(M代表金属元素)。
3.类型:(1)化学腐蚀:金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程。
(2)电化学腐蚀:不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。
考点二:金属的电化学腐蚀
1
2
(1)种类:吸氧腐蚀与析氢腐蚀
(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁为例)
【高清课堂:399291金属腐蚀的一般规律】
3.金属腐蚀的快慢一般规律
(1) 在同一电解质溶液中,电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2) 在不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
(3) 有保护措施的条件下,无防护条件的腐蚀>有一般防护条件下的腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法条件下的腐蚀>外接电源的阴极保护法条件下的腐蚀。
(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。
(5) 由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液,故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式,只有在金属活动性顺序表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。
考点三:金属的电化学防护
1.在金属表面覆盖保护层。
①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质;
②用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层耐腐蚀的金属,如铁上镀锌、锡、铬等;
③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜保护(表面钝化),如钢铁制品表面生成Fe3O4,在铝制品表面生成Al2O3。
2.改变金属内部的组成结构,制成合金。
如把钢中加Cr、Ni制成不锈钢。
3.电化学保护法,即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
此法应用原电池原理,让被保护金属作为正极(阴极),另
找一种活动性较强的金属作为负极(阳极)。
例如在锅炉内壁、船
舶外壳装上若干锌块,就可保护钢铁设备。
发生的电极反应:负极:Zn-2e-==Zn2+
正极:O2+4e-+2H2O==4OH-
Zn不断被腐蚀,可定期拆换。
而铁得到保护。
(2)外加电流的阴极保护法
此法应用电解原理,让被保护金属作阴极(接电源负极),惰性电极
作辅助阳极(接电源正极),两者都存在于海水中。
接上直流电源。
例如钢
闸门,可用此法防止腐蚀。
此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子,阴
极上放电的微粒是海水中的阳离子。
【典型例题】
类型一:金属的电化学腐蚀
例1.右图装置中,U形管内为红墨水,a,b试管内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】Fe与C及电解质溶液形成原电池,Fe是负极:Fe―2e―==Fe2+;C是正极。
在a中食盐水为中性,发生吸氧腐蚀,a中压强减小;b中氯化铵溶液水解显酸性,发生析氢腐蚀,b中压强增大,红墨水柱液面是左高右低。
【总结升华】注意在原电池中较活泼的一极Fe是负极:Fe―2e―==Fe2+,正极反应要看电解质溶液的酸碱性情况。
举一反三:
【高清课堂:399291 例1】
【变式1】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
【答案】CD
【变式2】钢铁在锈蚀过程中,下列5种变化可能发生的是()
①Fe由+2价转化为+3价②O2被还原③产生H2④F e(O H)3失水形成Fe2O3·H2O
⑤杂质碳被氧化除去
A. ①②
B. ③④
C. ①②③④
D. ①②③④⑤
【答案】C
类型二:金属腐蚀快慢的比较
例2.下图各容器中盛海水,铁会在其中发生变化。
按铁极腐蚀的速度由快至慢的顺序为
【答案】D>B>A>C>E
【解析】A中Fe放置在海水中,形成了无数微小的原电池,发生电化学腐蚀。
B、C均构成原电池,B中Fe的活泼性强于Sn,Fe作负极被腐蚀;C中Zn的活泼性比Fe强,Zn作负极被腐蚀,而Fe被保护。
D、E 形成电解池,其中D中Fe作阳极被腐蚀,而E中Fe作阴极,被保护。
因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序为:D>B>A>C>E。
【总结升华】在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢由下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
举一反三:
【变式1】下列几种金属制品的镀层损坏后,金属腐蚀的速率最快的是()。
A.镀铝塑料B.食品罐头盒(镀锡)C.白铁水桶(镀锌)D.镀银铜质奖章
【答案】B
【变式2】如图,Fe被腐蚀的速率由快到慢的顺序为________。
【答案】⑤④①②③
【解析】④、⑤中,两种金属活泼性差别越大,Fe被腐蚀的速率越快。
类型三:金属腐蚀的防护
例3.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()
A.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
【答案】A、C
【解析】银器在空气中久置会被O2所氧化变黑,为化学腐蚀,A正确。
当镀层破损时,Sn―Fe可形成原电池,Fe活泼做负极被氧化,镀层不再起到保护作用,B错。
轮船外壳与锌块形成原电池,Zn作负极(阳极),从而保护Fe正极(阴极),所以C正确。
外加电流的阴极保护法应该让输油管与直流电源的负极相连,故D错误。
举一反三:
【高清课堂:399291 例5】
【变式1】海水的进水钢闸门易被腐蚀,对此的下列说法不正确的是()
A.钢闸门腐蚀的本质是Fe―2e―==Fe2+
B.钢闸门腐蚀主要原因是发生电化学吸氧腐蚀,其阴极反应是O2+2H2O+4e―==4OH―
C.将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连,可防止钢闸门腐蚀
D.将钢闸门与直流电源的正极相连,可防止钢闸门腐蚀
【答案】D
【解析】钢闸门在腐蚀过程中铁被氧化为Fe2+,腐蚀原理为吸氧腐蚀型的电化学腐蚀,A、B项对;当将钢闸门与浸入海水的锌块用导线连接起来后就构成了原电池,锌块作负极,钢闸门作正极受到保护,C项对;若将钢闸门与电源正极相连,则其成为阳极被加速腐蚀掉,D项错。