电化学腐蚀和防护

电化学腐蚀和防护

1、金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程

2、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应

3、金属腐蚀的类型：

(1)化学腐蚀——金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀

化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生

(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。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀过程有电流产生

(3)化学腐蚀与电化学腐蚀

类型化学腐蚀电化学腐蚀

条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化较活泼金属被氧化

联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍

4、电化学腐蚀的分类————以钢铁的腐蚀为例进行分析

类型析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)

条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性

电极反

应

负极Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋

正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－

总反应

式

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3

Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O

(铁锈主要成分)

联系吸氧腐蚀更普遍

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(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中

(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快

6、金属的防护

(1)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理

a．负极：比被保护金属活泼的金属

b．正极：被保护的金属设备

c．应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备，负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护

②外加电流的阴极保护法—电解原理

a．阴极：被保护的金属设备

b．阳极：惰性金属或石墨

c．应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应

(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等

(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法

7、两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法

【课后作业】

1、判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()

(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()

(3)干燥环境下金属不被腐蚀()

(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()

(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋()

(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用()

(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀() 2、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为()

A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥

3、下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()

A．图1中，铁钉易被腐蚀

B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

4、如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是()

A．碳表面发生氧化反应B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO

C．生活中钢铁制品的腐蚀以图②所示为主D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

5、利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是() A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B．一段时间后，a管液面高于b管液面

C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋6、利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是()

A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀速率

B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁的保护属于牺牲阳极的阴极保护法

C．若X为碳棒，开关K置于N处，铁的保护属于外接电流的阴极保护法

D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应

7、如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段

时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是()

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．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．具支试管中溶液pH减小

8、将两根铁钉分别缠绕铜丝和铝条，放入滴有混合溶液的容器中，如图所示，下列叙述错误的是()

A．a中铁钉附近呈现蓝色沉淀B．b中铁钉附近呈现红色

C．b中发生吸氧腐蚀D．a中铜丝附近有气泡产生

9、如图所示装置中，小试管内为红墨水，U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释不合理的是()

A．生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋

B．雨水酸性较强，生铁片开始发生析氢腐蚀

C．墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．如果将生铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象

10、研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是()

A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑

11、相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()

12、一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是()

pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14

腐蚀快慢较快慢较快

主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeO－2