浙江省高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)航 第5單元第23講 金屬的腐蝕與防護(hù)課件 新課標(biāo)

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1、 一、金屬的電化學(xué)腐蝕一、金屬的電化學(xué)腐蝕 1金屬的腐蝕 (1)金屬的腐蝕是指金屬及其合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。 (2)分類：可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。 電化學(xué)腐蝕是指不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。 2鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 (1)鋼鐵的吸氧腐蝕 在潮濕的空氣中，當(dāng)鋼鐵表面的水膜酸性較弱或呈中性并溶有O2時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕。鐵作負(fù)極，炭粉作正極，負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+，正極：O2+4e-+2H2O=4OH-，總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。

2、F e ( O H )2進(jìn) 一 步 被 O2氧 化 生 成Fe(OH)3,4Fe(OH)2+O2+H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3nH2O，它是鐵銹的主要成分。 (2)鋼鐵的析氫腐蝕 當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)時(shí)，將發(fā)生析氫腐蝕。負(fù)極：Fe-4e-=Fe2+，正極：2H+2e-=H2，總反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2+H2。若鋼鐵表面水膜的酸性較弱，隨著H2的析出，水膜的pH上升，F(xiàn)e2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用生成Fe(OH)3，進(jìn)而形成鐵銹。 二、金屬的電化學(xué)防護(hù)二、金屬的電化學(xué)防護(hù) 1金屬防護(hù)的基本思路 (1)

3、防止金屬與氧化性介質(zhì)直接接觸；(2)防止金屬表面形成電解質(zhì)溶液層(水膜)；(3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 2金屬防護(hù)的常用方法 (1)加保護(hù)層防止形成原電池。改電解質(zhì)溶液為非電解質(zhì)溶液，如涂上油漆、礦物性油脂等。表面鈍化形成致密的氧化膜，如將鐵鈍化形成致密的Fe3O4氧化膜。 (2)電化學(xué)防護(hù) 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理 正極(陰極)：被保護(hù)的金屬設(shè)備。負(fù)極(陽(yáng)極)：比被保護(hù)的金屬活潑的金屬 外加電流的陰極保護(hù)法 陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。陽(yáng)極：惰性電極。 (3)改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬制成合金，增強(qiáng)抗腐蝕能力?？键c(diǎn)一 金屬腐蝕的條件 例例1 為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬

4、絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置，再放在玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是() A裝置左側(cè)的液面一定會(huì)下降B左側(cè)液面裝置比裝置的低C裝置中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D裝置中的鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕 【解析】裝置中鐵釘與表面形成的鹽酸酸膜反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，造成左側(cè)液面下降；裝置中鐵釘、銅絲構(gòu)成原電池，發(fā)生析氫腐蝕，其產(chǎn)生氫氣的速率比裝置快，左側(cè)液面裝置比裝置的低；裝置中濃硫酸吸收了空氣中的水分，使鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕。 【方法技巧點(diǎn)撥】保持金屬表面干燥、潔凈，可大大減緩金屬的腐蝕，這也是金屬防護(hù)的一種方法?！敬鸢浮緽考點(diǎn)二 金屬腐蝕的快慢 例例2 下列五個(gè)燒杯中均盛有海水

5、，鐵被腐蝕由快到慢的順序是：_。 (4)(2)(1)(3)(5) 【解析】腐蝕快慢一般順序?yàn)椋弘娊庠硪鸬母g原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕原電池原理防護(hù)的腐蝕電解原理防護(hù)的腐蝕。本題中(4)為電解原理引起的腐蝕，(2)為原電池原理引起的腐蝕，(3)(5)分別為原電池原理的保護(hù)和電解原理的保護(hù)，(1)為正常腐蝕。 【方法技巧點(diǎn)撥】本題主要考查運(yùn)用電化學(xué)知識(shí)判斷金屬腐蝕的快慢，不純金屬或合金，其主要從下面四點(diǎn)進(jìn)行腐蝕快慢的判斷： 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕原電池原理防護(hù)的腐蝕電解原理防護(hù)的腐蝕。 對(duì)同一種金屬，腐蝕的快慢與電解質(zhì)性質(zhì)有關(guān)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。

6、 構(gòu)成原電池的兩極材料其活動(dòng)性差別越大，活潑金屬就越易腐蝕。 與金屬接觸的電解質(zhì)溶液中消耗的離子濃度有關(guān)，該離子濃度越大，金屬腐蝕越快。 考點(diǎn)三 吸氧腐蝕原理的應(yīng)用 例例3 市場(chǎng)上出售的“熱敷帶”，其主要成分是鐵屑、炭粉、木屑與少量氯化鈉、水等。它在使用之前需使塑料袋與空氣隔絕。使用時(shí)啟開塑料袋上的小孔，輕輕揉搓就會(huì)發(fā)出熱量來(lái)。當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹(Fe2O3的結(jié)晶水合物)生成，依上述現(xiàn)象回答： (1)“熱敷帶”放出的熱量是利用鐵發(fā)生了_反應(yīng)放出熱量。 (2)炭粉的主要作用是_。氧化 做正極 (3)加入氯化鈉的作用是_。 有關(guān)的電極反應(yīng)式：正極_， 負(fù)極_。 【解析】根據(jù)題意“熱敷帶”使用

7、時(shí)必須與空氣接觸，再?gòu)闹饕煞质氰F屑、炭粉、木屑與少量氯化鈉、水和使用完后發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成可判斷出反應(yīng)原理為鐵的吸氧腐蝕。 【方法技巧點(diǎn)撥】鋼鐵的吸氧腐蝕原理不僅可解釋鋼鐵的腐蝕過(guò)程，還能變不利因素為有利因素，制作“熱敷帶”等產(chǎn)品。做電解質(zhì)溶液 O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe-4e-=2Fe2+ 考點(diǎn)四 電化學(xué)腐蝕原理的應(yīng)用 例例4 如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是() A生鐵塊中的碳是原電池的正極 B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe-2e-=Fe2+ Da試管中發(fā)生

8、了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 【解析】粗看裝置雖感到陌生，但仔細(xì)分析得知該實(shí)驗(yàn)是吸氧腐蝕與析氫腐蝕的簡(jiǎn)單綜合。a試管內(nèi)盛裝食鹽水，溶液呈中性，發(fā)生的是吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，顯然a裝置內(nèi)氣體的物質(zhì)的量減少，壓強(qiáng)減小。b試管內(nèi)盛裝氯化銨，溶液呈酸性，發(fā)生的吸氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，正極反應(yīng)式為2H+2e-=H2，氣體的物質(zhì)的量增加，壓強(qiáng)增大。綜上分析選項(xiàng)B錯(cuò)?！敬鸢浮緽 【方法技巧點(diǎn)撥】影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本性來(lái)說(shuō)，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕

9、的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。 1.(20111.(2011常州二模常州二模) )關(guān)于下列各圖的說(shuō)法，正確的是() A裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán) B裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 C裝置中電子由b極流向a極 D裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng) 【解析】A項(xiàng)陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2，B項(xiàng)待鍍金屬應(yīng)與電源負(fù)極相連；C項(xiàng)燃料電池中，燃料為負(fù)極，所以a為正極，b為負(fù)極，外電路電子由負(fù)極流向正極，即由a極流向b極；氯堿工業(yè)中離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)，正確?！敬鸢浮緿 2.(2011南昌一模南昌

10、一模)用惰性電極電解一定質(zhì)量的某濃度的NaCl溶液，一段時(shí)間后停止電解。此時(shí)若加入100 g 36.5%的濃鹽酸，所得溶液正好與原溶液完全相同，則下列說(shuō)法正確的是() A電解過(guò)程中，兩極所得到的氣體，在相同的條件下體積相等 B電解過(guò)程中，在相同的條件下，陽(yáng)極所得到的氣體的體積比陰極的大 C電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8 mol D原某濃度的NaCl溶液中溶有117 g NaClC 【解析】C項(xiàng)正確：電解NaCl溶液后僅需補(bǔ)充HCl即可復(fù)原，現(xiàn)加入100 g 36.5%的濃鹽酸，n(HCl)=1 mol，n(H2O)=3.5 mol；由HCl+NaOH=NaCl+H2O知，原NaCl溶液有58

11、.5 g NaCl，D不正確；電解分兩步，第一步：2NaCl+2H2O=Cl2+H2+2NaOH，轉(zhuǎn)移1 mol電子，陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2 0.5 mol，陰極產(chǎn)生H2 0.5 mol，第二步：2H2O=O2+2H2轉(zhuǎn)移電子7 mol，陽(yáng)極產(chǎn)生O2 1.75 mol，陰極產(chǎn)生H2 3.5 mol。綜上分析：陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2和O2共2.25 mol，陰極產(chǎn)生H2共4 mol，故A、B不正確；總共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e-)=1 mol+7 mol=8 mol。電解電解NaOH 3. (2011(2011北京北京) )結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是() A和中正極均被保護(hù) B和中負(fù)極反應(yīng)均是Fe-2e-=

12、Fe2+ C和中正極反應(yīng)均是O2+2H2O+4e-=4OH- D和中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍(lán)色沉淀A 【解析】 鋅比鐵活潑，裝置中鋅作負(fù)極，方程式為Zn-2e-=Zn2+。鐵作正極，但溶液顯中性，所以發(fā)生鋅的吸氧腐蝕，正極反應(yīng)是O2+2H2O+4e-=4OH-；鐵比銅活潑，裝置中鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+。銅作正極，但溶液顯酸性，所以正極是溶液中的氫離子得電子，方程式為2H+2e-=H2。因?yàn)檠b置中沒(méi)有Fe2+生成，所以裝置中加入少量K3Fe(CN)6溶液時(shí)，沒(méi)有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生。綜上所述，只有選項(xiàng)A是正確的。 4.(2011山東山東)以KCl和ZnCl2混合液為

13、電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說(shuō)法正確的是() A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過(guò)程是該原電池的充電過(guò)程 B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)確定關(guān)系 C電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率 D鍍鋅層破損后對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用C 【解析】電鍍時(shí)，通常把待鍍的金屬制品作陰極，把鍍層金屬作陽(yáng)極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。因此在鐵制品上鍍鋅時(shí)，鐵作陰極，鋅作陽(yáng)極，由于鋅比鐵活潑，因此未通電前可以構(gòu)成原電池，但此時(shí)鋅作負(fù)極失去電子，鐵作正極，而電鍍時(shí)鋅仍然失電子，所以選項(xiàng)A不正確；在氧化還原反應(yīng)中必需滿足得失電子守恒，因此電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量有確定關(guān)系而

14、與能量變化無(wú)關(guān)，B不正確；由于電鍍時(shí)保持電流恒定，因此導(dǎo)線中通過(guò)的電子速率是不變的，所以升高溫度不能改變電解反應(yīng)速率，C正確；鍍鋅層破損后，由于鋅比鐵活潑，所以即使發(fā)生電化學(xué)腐蝕也是鋅失去電子而保護(hù)了鐵，即選項(xiàng)D也不正確。 5.下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是() A在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅 B將鋼鐵制品放置在潮濕處 C在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu) D將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連B 【解析】A項(xiàng)，在鋼鐵表面鍍鋅，使內(nèi)部金屬被保護(hù)；B項(xiàng)，鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕；C項(xiàng)，在鋼鐵中加入錳、鉻金屬，制成不銹鋼，能有效防止鋼鐵被腐蝕；D項(xiàng)，電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被

15、腐蝕。 6.如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過(guò)氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重 回答以下問(wèn)題： (1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是_(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是_；正極反應(yīng)是_； (2)由該實(shí)

16、驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_； (3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是_(答兩種方法)。3、4、5、6 Fe-2e-=Fe2+(或2Fe-4e-=2Fe2+) O2+4e-+2H2O=4OH- 濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)存在 電鍍，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法等 7.(20107.(2010山東山東) )對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法： 堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。2Al+2OH-+2H2O=2 +3H2 -2A

17、lOb aNH3 bCO2cNaOH dHNO3 以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是_。2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+ 陽(yáng)極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+ 因?yàn)锳l3+和 發(fā)生了雙水解，Al3+3 =Al(OH)3+3CO2-3HCO-3HCO (3)利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 若X為炭棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_處。 若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。 N 犧牲陽(yáng)

18、極的陰極保護(hù)法 【解析】(1)冒氣泡的原因是Al與NaOH反應(yīng)，方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2 +3H2；使 生成沉淀，最好是通入CO2，加HNO3沉淀容易溶解。 陽(yáng)極是Al發(fā)生氧化反應(yīng)，要生成氧化膜還必須有H2O參加，故電極反應(yīng)式為：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，是由于廢電解液中含有Al3+，和 發(fā)生了雙水解。-3HCO-2AlO-2AlO (2)電鍍時(shí)，陽(yáng)極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+。 (3)鐵被保護(hù)，可以是作原電池的負(fù)極，或者電解池的陰極，故若X為炭棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵是作負(fù)極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。