金属的电化学腐蚀与防护

~ 第 1 页 ~ 金属的电化学腐蚀与防护 知识与技能目标 （1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。 （2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。 （3）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 （4）掌握影响金属腐蚀快慢的比较 一、金属的电化学腐蚀 （一）金属腐蚀： 1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应） 3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应 （二）化学腐蚀 1、定义：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直 接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀， 2、影响因素：与接触物质的氧化性越强、温度越高，化学腐蚀越 。 （三）电化学腐蚀： 1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生 反应 的金属失去电子而被 。 如 在潮湿的空气中生锈。 [实验探究]：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中 水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀 2、类型： ⑴ 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。 负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3+ x H2O =Fe2O3·xH2O+3 H2O ⑵析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中 负极：Fe - 2e- = Fe2+ 正极：2H+ + 2e- =H2↑ 电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑ 食盐水 浸泡过 的铁钉 ~ 第 2 页 ~ ⑶析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条 件 水膜呈 水膜呈 负极（Fe 极） 电 极 反 应 正极（C 极） 总反应 联 系 3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较： 例 1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： ⑴若液面上升，则溶液呈 性， 发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： ⑵若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀， 电极反应式为：负极： 正极： 例 2、钢铁在锈蚀过程中，下列 5 种变化可能发生的是 （ ） ①①Fe 由+2 价转化为+3 价 ②O2被还原 ③产生 H2 ④Fe(OH) 3 失水形成 Fe2O3·H2O ⑤杂质碳被氧化除去 AA.. ①①②② BB.. ③③④④ CC.. ①①②②③③④④ DD.. ①①②②③③④④⑤⑤ 二、金属的电化学防护 1、牺牲阳极的阴极保护法 原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀 原电池的正极（阴极）的金属被保护 ⑴原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极， 不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。 ⑵装置图： 电化腐蚀 化学腐蚀 条件 不纯金属或合金与 接触 与 直接接触 有无电流 有微弱电流产生 无电流产生 本质 较活泼的金属被氧化 金属被氧化 联系 两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍，速度快，危害更重。 ~ 第 3 页 ~ [科学探究]：验证牺牲阳极的阴极保护法 2、外加电流阴极保护法： ⑴原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为 极，在外 加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。 ⑵装置图： 3、改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）。 4、覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）。 5、金属被保护的效果比较： 电解池的阴极保护(外加电流阴极保护法)> 原电池的正极（牺牲阳极的阴极保护法）> 一般保护 (1)在同一电解质溶液中，电解原理引起的腐蚀速度>原电池引起的腐蚀速度>化学腐蚀速度>有防腐蚀 措施的腐蚀速度。 (2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀速度>金属在非电解质溶液中的腐蚀速度；金属在强电 解质溶液中的腐蚀速度>金属在弱电解质溶液中的腐蚀速度。 (3)有保护措施的条件下，无防护条件的腐蚀速度>有一般防护条件的腐蚀速度>牺牲阳极的阴极保护 条件下的腐蚀速度>外接电源的阴极保护条件下的腐蚀速度。 ~ 第 4 页 ~ 例 3、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 （ ） A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极 例 4、下列事实不能用电化学理论解释的是 （ ） A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B.铝片不用特殊方法保存 C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快 D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用 例 5、下列各情况，在其中 Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是 [ 高考 地理事物空间分布特征语文高考下定义高考日语答题卡模板高考688高频词汇高考文言文120个实词 赏析] 1．（2009 粤）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有 Cu2(OH)3Cl 覆盖在其 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面。下列说法正确的是 A. 锡青铜的熔点比纯铜高 B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D．生成 Cu2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 2．（2009 粤）钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。 下列说法正确的是 A．反应①、②中电子转移数目相等 B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 3. (2009 渝)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。 （1）如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是 ；NaOH 溶液的出 口为 （填字母）；精制饱和食盐水的进口为 （填字母）；干燥塔中应使用的液体是 。 ~ 第 5 页 ~ （2）多晶硅主要采用 SiHCl3 还原工艺生产，其副产物 SiCl4 的综合利用收到广泛关注。 ①SiCl4 可制气相白炭黑（与光导纤维主要原料相同），方法为高温下 SiCl4 与 H2 和 O2 反应，产物有 两种，化学方程式为 。 ②SiCl4 可转化为 SiHCl3而循环使用。一定条件下，在 20L 恒容密闭容器中的反应： 3 SiCl4（g）+2H2（g）+Si（s） 4SiHCl3（g） 达平衡后，H2 与 SiHCl3 物质的量浓度分别为 0.140mol/L 和 0.020mol/L，若 H2 全部来源于离子交换膜 法的电解产物，理论上需消耗纯 NaCl 的质量为 kg。 （3）采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠 213.0kg，则生 成氢气 3m （标准状况）。 4.（宁）请回答氯碱的如下问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ： （1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率 k（质量比）生成的产品。理论上 k＝_______（要 求计算表达式和结果）; （2）原料粗盐中常含有泥沙和 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质，必须精制后才能供电解使用。精 制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这 3 种试剂 添加的合理顺序是______________（填序号） （3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能 30％以上。 在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只 允许阳离子通过。 ~ 第 6 页 ~ ①图中 X、Y 分别是_____、_______（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数 a％与 b％的大 小_________; ②分别写出燃料电池 B 中正极、负极上发生的电极反应正极：______; 负极：_____; ③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出 2 处）____________、____________。 5．（2009 川卷）新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。可用作节能环保电动汽车的动力 电池。磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下： 方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁［(CH3COO) 2 Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在 800 ℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。方法 二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出 磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在 800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁 锂。在锂郭子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂郭子选移的介质，该有机聚合物的单体 之一（用 M 表示）的结构简式如下： 请回答下列问题： （1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原是 。 （2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有 、 、 （填化学式）生成。 （3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 。 （4）写出 M 与足量氧化钠溶液反应的化学方程式： 。 （5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极 反应式为 。