高中化學 專題1 化學反應與能量變化 第三單元 金屬的腐蝕與防護 1 金屬的電化學腐蝕學案 蘇教版選修4.doc

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金屬的電化學腐蝕 【考點精講】 1. 金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。 2. 金屬腐蝕的類型 （1）化學腐蝕與電化學腐蝕 類型 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 思考：將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入如圖所示的具支試管中。你知道會出現(xiàn)什么現(xiàn)象嗎？ 由于發(fā)生了吸氧腐蝕，導管內(nèi)液面上升。 （2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進行分析： 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強 水膜酸性很弱或呈中性 電極反應 負極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 總反應式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2 鐵銹的形成：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3， 2Fe（OH）3===Fe2O3xH2O（鐵銹）＋（3－x）H2O。 【典例精析】 例題1 相同材質(zhì)的鐵在下圖中各情形下最不易被腐蝕的是（） 思路導航：A中，食醋作電解質(zhì)溶液，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B中，食鹽水作電解質(zhì)溶液，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；C中，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；D中，酸雨作電解質(zhì)溶液，鐵鉚釘和銅板分別作負極、正極，形成原電池。 答案：C 例題2 按如圖所示裝置，進行鐵釘被腐蝕的實驗，一周后觀察（設水不蒸發(fā)）。 （1）若試管中液面上升，發(fā)生的是__________腐蝕，則正極反應式為 ____________________________________________________________， 負極反應式為_______________________________________________。 要順利完成此實驗，所用的電解質(zhì)溶液可以是________。 （2）若試管中液面下降，發(fā)生的是__________腐蝕，正極反應式為_______________， 負極反應式為____________________________________________________。 要順利完成此實驗，所用的電解質(zhì)溶液可以是______________________________。 思路導航：（1）試管中的液面上升，表明內(nèi)部壓強減小，即發(fā)生吸氧腐蝕，故正極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；吸氧腐蝕的電解質(zhì)溶液是中性或堿性溶液，如氯化鈉溶液。（2）試管中的液面下降，表明發(fā)生了析氫腐蝕，則正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；此時需要酸性電解質(zhì)溶液，如稀硫酸等。 答案：（1）吸氧 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋氯化鈉溶液（或其他合理答案） （2）析氫 2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋稀硫酸（或其他合理答案） 例題3 如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4的久置的雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是（） A. 生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應 B. 雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C. 紅墨水回升時，碳電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D. 具支試管中溶液pH逐漸減小 思路導航：生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生化學腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導管內(nèi)液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導管內(nèi)液面回升，B錯；紅墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯。 答案：C 【總結(jié)提升】 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 （1）對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。 （2）對同一金屬來說，在相同濃度的不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。 （3）活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。 （4）對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。 例題如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為（） A. ②①③④⑤⑥ B. ⑤④③①②⑥ C. ⑤④②①③⑥ D. ⑤③②④①⑥ 思路導航：①是Fe為負極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。其電極反應式：負極Fe－2e－===Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的，故FeCu原電池中Fe被腐蝕得較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。 答案：C