資源簡介

【基礎知識】電解池及金屬的電化學腐蝕與防護
考點四　金屬腐蝕及防護
【必備知識】
1．金屬的腐蝕
(1)金屬腐蝕的本質
金屬本身 變成陽離子的過程(發生氧化反應)，M－ne－===Mn＋
(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 金屬與其表面接觸到的物質直接發生化學反應 不純的金屬接觸到電解質溶液發生原電池反應
本質 M－ne－= Mn＋ M－ne－ = Mn＋
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 無電流產生 有微弱電流產生
聯系 兩者往往同時發生， 腐蝕更普遍，腐蝕速率更快，危害也更嚴重
②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜酸性較強(pH≤ ) 水膜酸性很弱或呈中性
電極反應 負極
正極
總反應式
聯系 腐蝕更普遍
【微點撥】
①腐蝕速率：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鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發生的是 腐蝕，鐵銹的形成過程中主要發生的反應為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。
③一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發生析氫腐蝕，金屬活動順序表中氫后的金屬不能發生析氫腐蝕，只能發生吸氧腐蝕。
2．金屬的防護
(1)電化學保護法
①犧牲陽極法
原理 利用 原理，讓被保護金屬做正極，一種活潑性較強的金屬做負極，用導線相連
要求 被保護的金屬作 極，活潑性更強的金屬作 極
應用 鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊
②外加電流法
原理 利用 原理，把被保護的鋼鐵設備作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液里，接外加直流電源。通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個系統中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護
要求 被保護的金屬作為 極，與電源的 極相連
應用 鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負極
注意：外加電流法保護效果大于犧牲陽極法
(2)改變金屬材料的組成，如制成防腐的合金等。
(3)在金屬表面覆蓋致密的保護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。
【易錯辨析】
1．金屬發生腐蝕就是金屬得電子轉變為金屬化合物的過程(　　)
2．鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(　　)
3．Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　)
4．在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用(　　)
5．鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性(　　)
6．干燥環境下，所有金屬都不能被腐蝕(　　)
7．銅在酸性環境下，不易發生析氫腐蝕(　　)
【題型突破】
1．金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。下列腐蝕類型中
(1)屬于化學腐蝕是________(填序號，下同)；屬于電化學腐蝕的是________。
①銅板在氯化鐵溶液中被腐蝕 ②鋼鐵在空氣中生銹而被腐蝕
③化工廠里的鐵與氯氣反應被腐蝕 ④銅鋁電線接頭處鋁被腐蝕
⑤高溫下鐵絲被氧氣腐蝕 ⑥銅在空氣中生成銅綠而被腐蝕
2.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為
3.利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　)
A．a處發生吸氧腐蝕，b處發生析氫腐蝕 B．一段時間后，a處液面高于b處液面
C．a處的溶液pH增大，b處的溶液pH減小 D．a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe－2e－===Fe2＋
4．支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(　　)
A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零
B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁
C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流
D．通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整
5．(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
6.驗證鋼鐵腐蝕的類型與溶液pH的關系。下列說法不正確的是（ ）
① ② ③
腐蝕較快，主要產物Fe2+ 腐蝕較慢，主要產物Fe2O3 腐蝕較快，主要產物FeO
A．在pH=3溶液中，主要發生析氫腐蝕，現象是鐵棒逐漸溶解，碳棒表面有氣泡產生
B．在pH=7溶液中，主要發生吸氧腐蝕，正極反應式為O2+2H2O+4e- = 4OH-
C．在pH=7溶液中，主要發生吸氧腐蝕，負極反應式為Fe-2e- = Fe2+
D．在pH=14溶液中，主要發生吸氧腐蝕，正極反應式為Fe-3e-+4OH-=FeO+2H2O
7．關于研究生鐵的銹蝕實驗，下列分析不正確的是(　　)
序號 ① ② ③
實驗
現象 8小時未觀察到明顯銹蝕 8小時未觀察到明顯銹蝕 1小時觀察到明顯銹蝕
A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕
B．②中，生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2O
C．③中正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．對比①②③，說明苯能隔絕O2【基礎知識】電解池及金屬的電化學腐蝕與防護
考點四　金屬腐蝕及防護
【必備知識】
1．金屬的腐蝕
(1)金屬腐蝕的本質
金屬本身失去電子變成陽離子的過程(發生氧化反應)，M－ne－===Mn＋
(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 金屬與其表面接觸到的物質直接發生化學反應 不純的金屬接觸到電解質溶液發生原電池反應
本質 M－ne－= Mn＋ M－ne－ = Mn＋
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 無電流產生 有微弱電流產生
聯系 兩者往往同時發生，電化學腐蝕更普遍，腐蝕速率更快，危害也更嚴重
②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜酸性較強(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性
電極反應 負極
正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
總反應式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
聯系 吸氧腐蝕更普遍
【微點撥】
①腐蝕速率：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鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成過程中主要發生的反應為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。
③一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發生析氫腐蝕，金屬活動順序表中氫后的金屬不能發生析氫腐蝕，只能發生吸氧腐蝕。
2．金屬的防護
(1)電化學保護法
①犧牲陽極法
原理 利用原電池原理，讓被保護金屬做正極，一種活潑性較強的金屬做負極，用導線相連
要求 被保護的金屬作正極，活潑性更強的金屬作負極
應用 鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊
②外加電流法
原理 利用電解池原理，把被保護的鋼鐵設備作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液里，接外加直流電源。通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個系統中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護
要求 被保護的金屬作為陰極，與電源的負極相連
應用 鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負極
注意：外加電流法保護效果大于犧牲陽極法
(2)改變金屬材料的組成，如制成防腐的合金等。
(3)在金屬表面覆蓋致密的保護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。
【易錯辨析】
1．金屬發生腐蝕就是金屬得電子轉變為金屬化合物的過程(　　)
2．鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(　　)
3．Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　)
4．在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用(　　)
5．鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性(　　)
6．干燥環境下，所有金屬都不能被腐蝕(　　)
7．銅在酸性環境下，不易發生析氫腐蝕(　　)
【答案】　1.×　2.×　3.×　4.×　5.√　6.×　7.√
【題型突破】
1．金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。下列腐蝕類型中
(1)屬于化學腐蝕是________(填序號，下同)；屬于電化學腐蝕的是________。
①銅板在氯化鐵溶液中被腐蝕 ②鋼鐵在空氣中生銹而被腐蝕
③化工廠里的鐵與氯氣反應被腐蝕 ④銅鋁電線接頭處鋁被腐蝕
⑤高溫下鐵絲被氧氣腐蝕 ⑥銅在空氣中生成銅綠而被腐蝕
【答案】　①③⑤　②④⑥
2.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為
【答案】⑤④②①③⑥
3.利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　)
A．a處發生吸氧腐蝕，b處發生析氫腐蝕 B．一段時間后，a處液面高于b處液面
C．a處的溶液pH增大，b處的溶液pH減小 D．a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe－2e－===Fe2＋
【答案】　C
4．支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(　　)
A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁
C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D．通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整
【答案】　C
【解析】　鋼管樁接電源的負極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽極)流向正極，從負極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，C錯誤。
5．(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
【答案】　C
【解析】　陰極得電子，A錯誤；金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；M失去的電子流入鋼鐵設施表面，因積累大量電子而被保護，C正確；海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中腐蝕的速率快，D錯誤。
6.驗證鋼鐵腐蝕的類型與溶液pH的關系。下列說法不正確的是（ ）
① ② ③
腐蝕較快，主要產物Fe2+ 腐蝕較慢，主要產物Fe2O3 腐蝕較快，主要產物FeO
A．在pH=3溶液中，主要發生析氫腐蝕，現象是鐵棒逐漸溶解，碳棒表面有氣泡產生
B．在pH=7溶液中，主要發生吸氧腐蝕，正極反應式為O2+2H2O+4e- = 4OH-
C．在pH=7溶液中，主要發生吸氧腐蝕，負極反應式為Fe-2e- = Fe2+
D．在pH=14溶液中，主要發生吸氧腐蝕，正極反應式為Fe-3e-+4OH-=FeO+2H2O
【答案】D
7．關于研究生鐵的銹蝕實驗，下列分析不正確的是(　　)
序號 ① ② ③
實驗
現象 8小時未觀察到明顯銹蝕 8小時未觀察到明顯銹蝕 1小時觀察到明顯銹蝕
A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕
B．②中，生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2O
C．③中正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．對比①②③，說明苯能隔絕O2
【答案】　D
【解析】　①是密閉體系，NaCl溶液中溶解的O2較少，不足以使生鐵片明顯銹蝕，A項正確；苯屬于非電解質，②中無電解質溶液，不滿足電化學腐蝕的條件，B項正確；根據③中現象，鐵在中性環境下發生吸氧腐蝕，正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C項正確；根據現象可知，③中發生吸氧腐蝕，③中觀察到明顯銹蝕，說明苯不能隔絕O2，D項錯誤。

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