24秋-25春人教版化学选择性必修1 23 第四章 第三节 金属的腐蚀与防护.docx
第三节金属的腐蚀与防护
学习任务目标
1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应。
2．知道金属腐蚀的危害，树立防止金属腐蚀的意识，了解防止金属腐蚀的措施，选择并设计防腐措施。
一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
3．钢铁的电化学腐蚀
(1)实质
eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(铁：负极,水膜：电解质溶液,碳：正极))在钢铁表面形成无数微小原电池
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀
项目
类别
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱
或呈中性
有关
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
联系
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
4．实验探究金属的腐蚀
(1)将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中，几分钟后，可以观察到的现象是导管中的液面上升，说明铁发生了吸氧腐蚀。
(2)取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，实验现象是两支试管中均有气泡产生，反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，观察到的现象是产生气泡速率增大，原因是锌置换出铜，形成原电池。
二、金属的防护
1．金属的防护方法
2．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极法
①理论依据：利用原电池原理。
②装置示意图
③电极反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋；
正极：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)外加电流法
①理论依据：利用电解原理。
②装置示意图
金属的腐蚀与防护
[探究活动]
港珠澳大桥在世界桥梁建筑历史上创造了无数奇迹，里程最长，施工难度最大，设计使用寿命最长，技术含量最高……在大桥应用的多项关键技术中，由中国科学院金属研究所提供的桥基钢管复合桩系列防腐解决方案，为保证大桥达到120年的超长寿命发挥了关键作用。
活动1地下钢管生锈属于哪种类型的电化学腐蚀？
提示：属于吸氧腐蚀。
活动2写出钢管生锈时两极的电极反应。
提示：Fe作负极，电极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋；C作正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
活动3为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？
提示：将钢管与锌板相连，或将钢管与直流电源负极相连。
[评价活动]
1．(2022·广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是()
A．加入AgNO3溶液产生沉淀
B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入KSCN溶液无红色出现
D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
D解析：镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，锌对铁仍能起到保护作用，为了证明防腐效果，可以检验溶液中是否含有Fe2＋。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；碘化钾淀粉溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可与碘化钾发生反应，故B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，无法检测Fe2＋的存在，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。
2．如图所示装置，若开始时a、b两端液面相平，放置一段时间后，下列有关叙述正确的是()
A．铁丝在两处的腐蚀速率：ab
B．a、b两端相同的电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．一段时间后，a端液面高于b端液面
D．a端总反应为Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑
C解析：U形管左边，生铁发生吸氧腐蚀，U形管右边，生铁发生析氢腐蚀。A项，生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大，错误；B项，a端负极上铁失电子，正极上氧气得电子，b端负极上铁失电子，正极上氢离子得电子，所以a、b两端相同的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，错误；C项，a端发生吸氧腐蚀，b端发生析氢腐蚀，一段时间后，a端气体压强减小，b端气体压强增大，导致溶液从b端向a端移动，所以a端液面高于b端液面，正确；D项，a端发生吸氧腐蚀，其总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，错误。
3．地下管线穿过不同的地质结