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第四节金属的电化学腐蚀与防护基础知识落实一、金属的腐蚀1.金属的腐蚀(1)概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
(2)根据与金属接触的气体或液体物质不同，金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
腐蚀的速率随温度升高而加快。
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。
2.钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀：(1)析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。
①负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；②正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；③总反应方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有一定量的氧气时，将会发生吸氧腐蚀。
①负极反应式为2Fe－4e－===2Fe2＋；②正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－；③总反应方程式为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。
铁锈(Fe2O3·x H2O)的形成：2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(3－x)H2O。
总结归纳：1化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。
2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，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
3钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
二、金属的防护方法1.电化学保护法(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理如图1所示，在被保护的钢闸门上装上若干的金属锌块(比铁活泼)，锌块作原电池的负极；钢闸门作原电池的正极。
图1图2(2)外加电流的阴极保护法——电解原理如图2所示，被保护的钢闸门作阴极，与电源的负极相连；惰性电极作阳极，与电源的正极相连。
高中化学电化学保护法电化学保护法是一种保护金属腐蚀的方法，通过利用电化学原理，将金属与特殊金属或化合物连接在一起，形成电池系统，从而减缓金属的腐蚀速度。
在工业生产和日常生活中，电化学保护法被广泛应用于金属结构、管道、船舶等领域，起到延长金属使用寿命、节约资源的作用。
1. 电化学保护原理电化学保护法主要通过两个原理来实现金属的保护：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是指通过在金属表面形成一个保护层，使其成为阳极，从而抑制金属的电化学反应。
常见的阳极保护方法有镀层、热浸镀、电解镀等。
例如，在钢铁制品上镀一层锌，形成锌层保护钢铁，就能有效避免钢铁的腐蚀。
阴极保护是通过在金属表面形成一个促进电子流动的保护层，使其成为阴极，从而减少金属的电化学反应。
常见的阴极保护方法有通过外加电流保护、利用阳极保护金属等。
通过外加电流保护是指将金属与一个更活泼金属连接起来，通过外部电源加在金属上，使金属表面形成一个保护层。
例如，将镁棒与铁件连接，并施加外部电源，使镁成为阴极，起到防腐蚀的作用。
2. 电化学保护法的应用2.1. 工业领域在石油、化工、电力等工业领域，金属设备常常会受到腐蚀的侵害，使用电化学保护法能够延长设备的使用寿命、减少维修成本。
例如，在石油储罐中，通过在罐体上安装一组金属阳极，将其与储罐连接形成电化学保护系统，能够有效地降低罐体的腐蚀速度。
2.2. 建筑领域金属结构是建筑物中常用的结构形式，然而在湿润的环境中容易受到腐蚀。
电化学保护法可以在金属表面形成一个保护层，延缓金属的腐蚀速度。
例如，在海洋环境中，钢铁构件会暴露在海水中，容易发生腐蚀。
通过在钢铁表面施加一个保护电位，形成一个保护层，能够大大延长钢铁的使用寿命。
3. 电化学保护法的优缺点3.1. 优点电化学保护法不需要使用化学品，对环境友好，能够延长金属的使用寿命，减少资源浪费。
同时，电化学保护法操作简便，维护成本低，广泛适用于各种金属结构。
3.2. 缺点电化学保护法需要一定的电源供应，增加了能源消耗。
电化学保护
通过改变极性或移动金属的阳极极化电位达到钝态区来抑制或降低金属结构腐蚀的材料保护技术。
从伽法尼电池的两个金属电极来观察﹐腐蚀总是发生在阳极上。
阴极保护就是在潮湿的土壤或含有电解质(如盐等)的水液等电解液中﹐利用牺牲阳极(如锌﹑铝等)或外加电流的惰性阳极﹐使被保护的钢铁结构成为这种人为的伽法尼电池中的阴极。
在同一腐蚀环境中﹐活性较大的是阳极﹐较小的是阴极﹐例如在海水中﹐锌与低碳钢间如构成电解电池﹐锌就是阳极﹐钢就是阴极﹔但如果钢与不锈钢形成电解电池时﹐钢又变为阳极﹐不锈钢是阴极。
所谓阴极﹐实际上是使电解液中的阳离子获得电子而还原的一个电极。
因此﹐利用外加直流电源使它获得电子补充﹐也属於阴极保护方法。
在不同的腐蚀介质中所需的保护电流密度不一。
钢在土壤内﹐约为0.0001～0.005安/分米﹐在流动海水中约为0.0003～0.0015安/分米﹐而在流动淡水中为0.005安/分米。
阴极保护广泛用於保护地下管道﹑通信或电力电缆﹑闸门﹑船舶和海上平台等以及与土壤或海水等接触面积很大的工件﹐电化学保护与涂装结合则更为经济。
城市和大型工厂的地下金属设备可採用这种保护方法﹐但需要注意杂散电流不致影响邻近地下金属设施的加速腐蚀。
阳极保护主要用於保护钢﹑不锈钢和鈦等在浓硫酸和磷酸等强介质中的腐蚀。
活性-钝性金属在阳极极化时﹐即电流导入而產生电位变化时﹐其极化曲线中有显著的活化﹑钝化和过钝化区(见图阳极保护原理的极化曲线
对於这种情况﹐可利用稳压电源将电位控制在钝化区间﹐使腐蚀电流值降到最低限度。
材料腐蚀与防护名词解释：1、高温氧化:金属与环境介质中的气相或凝聚想物质发生化学反应而遭到破坏的过程称高温氧化。
2、缓蚀率：缓蚀剂的缓蚀效率，即缓蚀剂降低的腐蚀速度与原腐蚀速度的比值。
3、PB比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。
4、平衡电极电位：当金属电极上只有唯一一种电极反应，并且该反应处于动态平衡时，金属的溶解速度等于金属离子的沉积速度，则此时电极获得的不变的电位值，称为平衡电极电位。
5、去极化：凡是能消除或印制原电池阳极或阴极极化过程的均叫做去极化。
6、应力腐蚀：是指金属材料在特定腐蚀介质或拉应力共同作用下发生的脆性断裂。
7、自腐蚀电位：在一个电极表面同时进行两个不同的氧化还原过程，当平衡时仅仅是电荷平衡而无物质平衡的电极电位，即外电流为零时的电极电位，称作自腐蚀电位。
简答：1、高温氧化条件下，金属氧化膜具有保护作用的条件有哪些？（充分条件）必要条件：PBR值大于1充分条件：（1）膜要致密，连续无孔洞，晶体缺陷少。
（2）稳定性好，蒸气压低，熔点高。
（3）膜与基体的附着力强，不易脱落。
（4）生长内应力小。
（5）与金属基体具有相近的热膨胀系数。
（6）膜的自愈能力强。
2、简述提高合金抗氧化的可能途径有哪些?通常利用合金化来提高金属的抗氧化性。
方法有：（1）、减少基体氧化膜中晶格缺陷的浓度；（2）、生成具有保护性的稳定相；（3）、通过选择性氧化生成优异的保护膜。
3、流速对扩散控制下的腐蚀速度有什么影响？溶液流速增加使扩散层厚度减小，腐蚀速度增加。
对于活化体系，腐蚀速度随溶液流速增加而增加，但当流速增大到一定值后，由于氧供应充足，阴极由氧的扩散控制变成了活化控制，此时活化控制的腐蚀速度与介质的流速无关。
对于可钝化体系，在氧扩散控制的条件，体系未进入钝态前，腐蚀速度随流速增加而增加。
当速度达到或超过临界值时，即极限扩散电流密度已达到或超过临界钝化电流密度时，金属由活化态变为钝态，此时阳极的腐蚀由阳极扩散控制转变为阳极电阻极化控制，腐蚀速度为维钝电流密度，但当溶液流速继续增加时，腐蚀过程又转为氧扩散控制，腐蚀速度将迅速增加。
第5讲电化学姓名：__________ 成绩：__________一、原电池1. 定义：把转换为的装置。
2. 组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路○4_____________________________________________3. 电子流向：外电路：极——导线——极内电路：盐桥中离子移向负极的电解质溶液，盐桥中离子移向正极的电解质溶液。
4. 电极反应：以锌铜原电池为例：负极：反应：（较活泼金属）正极：反应：（较不活泼金属）总反应式：5. 正、负极的判断：（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。
（2）从电子的流动方向：（3）从电流方向（4）根据电解质溶液内离子的移动方向（5）根据实验现象①②【典例精析】1.（双选）铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是( )A. 正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B. 电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC. 在外电路中，电子从负极流向正极D. 盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液2. 如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不．正确的是( )A. Fe是负极，C是正极B. 负极反应式为：Fe－3e－===Fe3＋C. 内电路中阴离子移向FeCl2溶液放电充电 D. 电流由石墨电极流向Fe 电极3. 可以将反应Zn ＋Br 2===ZnBr 2设计成原电池，下列4个电极反应：①Br 2＋2e －===2Br －，②2Br －－2e －===Br 2， ③Zn －2e －===Zn 2＋， ④Zn 2＋＋2e －===Zn ， 其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )A. ②和③B. ②和①C. ③和①D. ④和①4. 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )A. 两烧杯中铜片表面均无气泡产生B. 甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C. 两烧杯中溶液的pH 均增大D. 产生气泡的速度甲比乙慢二、化学电池1. 一次电池（又称干电池）如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。
