金属的电化学腐蚀与防护.ppt

1.了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。3.了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。,一、金属的电化学腐蚀(1)什么是金属的腐蚀？它有哪些类型？(2)什么是电化学腐蚀？电化学腐蚀又有哪些类型？1.金属的腐蚀(1)概念。金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生_反应而引起损耗的现象。,氧化还原,(2)本质。金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生_。(3)分类。化学腐蚀金属直接发生化学反应而引起的腐蚀，条件是接触到a.干燥气体，如_、_、_等，b.非电解质液体，如_。电化学腐蚀不纯的金属发生_反应而引起的腐蚀，条件是接触到_。,氧化反应,氧气,氯气,二氧化硫,石油,原电池,电,解质溶液,二、金属的电化学防护怎样用电化学原理防止金属的腐蚀？(将钢闸门与金属的防护类型连线),电解池,原电池,元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/驾考宝典2016科目一 科目四,1.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。()分析:金属失去电子是被氧化。2.电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。()分析:金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，但电化学腐蚀更普遍；吸氧腐蚀和析氢腐蚀与电解质溶液的酸性有关，但酸性较强的环境不多，所以吸氧腐蚀更普遍。,3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe3e-=Fe3。()分析:铁的电化学腐蚀过程中，Fe只能被氧化成Fe2+。4.(2012广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。()分析:铁与碳、潮湿空气组成原电池，铁发生电化学腐蚀。5.(2012江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。()分析:铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。,一、金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别,【拓展延伸】判断金属腐蚀快慢的规律1.电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀有防护措施的腐蚀。2.活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,【特别提醒】铁锈的形成过程铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时负极反应式均是Fe-2e-=Fe2，继而发生反应Fe2+2OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。且铁锈结构疏松，更容易吸收空气中的水分使铁表面潮解，使得铁更容易被腐蚀。,【典例1】(2012银川高二检测)如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=5的雨水和生铁片。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，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是()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.红墨水回升时，碳极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-D.具支试管中溶液pH逐渐减小,【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池；(2)开始酸性较强发生析氢腐蚀；(3)导管内液面回升说明发生吸氧腐蚀。,【解析】选C。生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反应：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小，即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2OO24e=4OH，故溶液的pH增大，A、B、D错误；C正确。,【延伸探究】(1)开始导管内液面下降时正极反应式如何书写？提示：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，正极反应式是2H2e=H2。(2)若具支试管内盛有氯化钠溶液和生铁片，观察到怎样的现象？提示：因氯化钠溶液显中性，故此时发生吸氧腐蚀，具支试管中因消耗氧气，导致气体压强减小，导管内液面上升。,【变式训练】钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为()A.Fe2e=Fe2B.2H2e=H2C.2H2OO24e=4OH D.Fe3e=Fe3【解析】选C。钢铁在中性条件下发生吸氧腐蚀，正极反应式是2H2OO24e=4OH。,二、金属的电化学防护1.金属防护的原理,2.金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法。原理：应用原电池原理；要求：被保护金属作正极，另一活泼性较强的金属作负极；实例：,(2)外加电流的阴极保护法。原理：应用电解池原理；要求：将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，在外加直流电的前提下使阴极得到保护。实例：,【特别提醒】金属被保护的效果电解池的阴极原电池的正极一般防护措施无保护措施。,【典例2】(2012天津高二检测)结合下图判断，下列叙述正确的是()A.是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B.和中负极反应式均是Fe2e=Fe2 C.和中正极反应式均是O22H2O4e=4OHD.和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀,【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)金属的活泼性：ZnFeCu；(2)较不活泼的金属作原电池的正极且被保护；(3)K3Fe(CN)6溶液遇Fe2产生蓝色沉淀。,【解析】选A。金属的活泼性：ZnFeCu，故中锌作负极，铁作正极，电解质溶液呈中性，锌发生吸氧腐蚀，铁被保护，负极反应式是Zn2e=Zn2，属于牺牲阳极的阴极保护法，A正确；中铁作负极，电解质溶液呈酸性，铁发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为2H2e=H2，因为中铁被保护，溶液中无Fe2，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，无蓝色沉淀产生，B、C、D错误。,【延伸探究】若把装置设计成外加电流的阴极保护法保护铁。(1)则铁应接外接电源的什么极？(2)此装置中铁与I装置中铁相比，哪个保护效果更好？提示：(1)应接电源的负极；(2)外加电流的阴极保护法保护铁效果更好。,1.(2012济宁高二检测)钢铁在潮湿的空气中往往因电化学过程而被腐蚀，下列反应式在钢铁的吸氧腐蚀过程中不存在的是()A.Fe2e=Fe2B.2H2OO24e=4OHC.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 D.Fe3e=Fe3,【解析】选D。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe2e=Fe2，不会生成Fe3，正极反应式为2H2OO24e=4OH，总反应式为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，故选D。,2.如图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A.4213 B.2134C.4231 D.3241【解析】选A。金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀有防护措施的腐蚀，故选A。,3.下列金属防护属于电化学保护的是()A.改变金属内部组成结构 B.涂油漆 C.外加电流阴极保护法 D.在金属表面覆盖一层保护层【解析】选C。金属的防护包括改变金属的内部结构、覆盖保护层和电化学防护，其中电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。,4.(2012嘉兴高二检测)下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应B.铝制品的耐腐蚀性强，说明铝的化学性质不活泼C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀D.钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3，而后生成Fe(OH)3，再部分脱水成为氧化铁的水合物,【解析】选C。金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，均是氧化还原反应。A错误；铝制品的耐腐蚀性强是因为铝表面生成一层致密的氧化物保护膜，B错误；C项属于外加电源的阴极保护法，正确；钢铁腐蚀时，铁失去电子生成Fe2，不会生成Fe3，D错误。,5.(双选)铁钉与铜丝用导线连接后，浸入到0.01 molL1的食盐溶液中，下列说法正确的是()A.铁钉和铜丝之间有电子转移 B.铜丝附近产生氯气C.铜丝上放出O2 D.铁钉被氧化,【解析】选A、D。铁钉和铜丝用导线连接后浸入食盐溶液中，刚好满足构成原电池的三个条件，由于食盐溶液是中性的，因此发生的反应是铁的吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应：2Fe4e=2Fe2，铜丝为正极，溶解在溶液中的O2被还原，故选A、D。,6.钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。,(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：正极：_，负极发生_反应。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用_。A.铜 B.锡 C.锌 D.石墨(3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。,【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子发生氧化反应，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。答案:(1)O22H2O4e=4OH氧化(2)C(3)负,探究金属腐蚀的条件和快慢某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。,【思考探究】(1)甲中发生的是析氢腐蚀吗？提示：甲中只有一种金属，没构成原电池，铁与挥发出的盐酸酸雾发生化学腐蚀。(2)实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀，原因是什么？提示：浓硫酸不挥发，且具有吸水性，故丙中铁钉所处环境最干燥，故铁钉几乎没有被腐蚀。,(3)实验结束时，铁钉腐蚀最严重的是哪个？提示：乙中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极，铁钉腐蚀最严重。(4)通过该实验得出金属腐蚀的条件及快慢规律如何？提示：金属发生腐蚀的条件是金属与接触的物质直接反应或与电解质构成原电池，金属腐蚀的由快到慢的规律是原电池的负极一般的化学腐蚀干燥环境中的金属。,