高中化学第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护导学案新人教版

第四节 金属的电化学腐蚀与防护[学习目标定位] 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。

2.熟知金属腐蚀的防护方法。

一 金属的腐蚀1.回答下列问题：(1)铁与氯气反应的化学方程式是2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3；纯锌片与盐酸反应的离子方程式是Zn ＋2H ＋===Zn 2＋＋H 2↑；上述两反应过程不是(填“是”或“不是”)原电池反应。

(2)铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中易生锈，其原因是铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。

2.金属腐蚀(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。

(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O 2、Cl 2、SO 2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。

(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于化学腐蚀，反应的化学方程式为2Al ＋6CH 3COOH===2(CH 3COO)3Al ＋3H 2↑；若用铝制饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于电化学腐蚀，反应原理是(写电极反应式和总反应式)：负极：Al －3e －===Al 3＋，正极：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －，总反应：4Al ＋3O 2＋6H 2O===4Al(OH)3。

3.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，如下图所示：(1)钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H 2放出。

Fe 是负极，C 是正极。

发生的电极反应式及总反应式为负极：Fe －2e －===Fe 2＋；正极：2H ＋＋2e －===H 2↑；总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

(2)钢铁的吸氧腐蚀：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O2时，将会发生吸氧腐蚀。

发生的电极反应式及总反应式为负极：2Fe－4e－===2Fe2＋；正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。

铁锈(Fe2O3·x H2O)的形成：2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(3－x)H2O。

归纳总结1.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。

2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(2)金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似。

1.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生答案 D解析金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误。

2.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。

观察到：开始导管内液面下降，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负极，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，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.具支试管中溶液pH逐渐减小答案 C解析生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH －，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。

二金属的防护方法1.金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化。

从金属腐蚀的反应实质、影响因素等方面分析，确定金属防护的方法：(1)改变金属的内部结构，使金属性质改变，增强其本身的抗腐蚀能力，成为耐腐蚀金属。

(2)使金属与化学物质相互隔离，在金属表面覆盖油漆、镀层金属、氧化膜等保护层。

2.常见的金属防护方法(1)物理保护法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用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。

③工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。

④把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。

(2)电化学保护法①为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R 可以采用C(填字母)。

A.铜B.钠C.锌D.石墨 ②图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。

归纳总结1.金属的电化学防护方法2.判断金属腐蚀快慢的方法(1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。

(2)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快。

(3)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。

3.下列说法正确的是( )A.金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程B.合金都比纯金属易被腐蚀C.将金属与外加直流电源的负极相连，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀D.镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀答案 C解析金属腐蚀就是金属原子失去电子被氧化的过程，A错；铁中加入镍比纯铁耐腐蚀，B 错；C项应用的是牺牲阳极的阴极保护法，正确；镀锌铁破损后，Zn作负极，Fe仍受保护，而镀锡铁破损后，铁作负极，被腐蚀，D错。

4.下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( )A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑答案 D解析若X为碳棒，开关K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A 项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe作原电池的负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确；若X为锌棒，K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，K 置于B处时，Fe作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。

1.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )A.纯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.海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀D.可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀答案 B解析银器在空气中久置会被氧化变黑，为化学腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe为负极，不再起到保护作用，B错；Fe与Zn块形成原电池，Zn作负极(阳极)，从而保护Fe正极(阴极)，C正确；外加电流的阴极保护法应使被保护对象与直流电源的负极相连，故D正确。

2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是( )A.正极的电极反应方程式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B.将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快答案 D解析铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D 项错误；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确；但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B项正确。

3.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是( )A.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋B.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法D.用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极答案 D解析钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁失去电子作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，钢铁发生吸氧腐蚀时O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A、B正确；地下钢管连接镁块，镁比铁活泼，作负极，铁作阳极得到保护，C正确；用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁连接电源的负极，D错误。

4.根据下图，下列判断中正确的是( )A.烧杯a中的溶液pH降低B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D.烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑答案 B5.根据图示判断，下列说法正确的是( )A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D.放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大答案 D解析装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2－===4OH－；由于正极有OH－生成，因此溶液的pH ＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e增大。

装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋，所以溶液的pH逐渐增大。

A、B项错误，D项正确；＋＋2e－===H2↑；由于正极不断消耗H盐桥中的阳离子移向原电池的正极，C项错误。

6.回答下列问题：(1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为__________________。