第22講金屬的腐蝕與防護 模塊導(dǎo)航模塊導(dǎo)航模塊一模塊一金屬的腐蝕1．金屬的腐蝕(1)概念：金屬或合金與周圍的發(fā)生反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。其實質(zhì)是金屬原子電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生反應(yīng)。(2)根據(jù)與金屬接觸的不同，金屬腐蝕可分為兩類：①化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而。②電化學(xué)腐蝕：當(dāng)?shù)慕饘倥c溶液接觸時會發(fā)生反應(yīng)，的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。2．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕類別項目析氫腐蝕吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性負極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍3．實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象實驗解釋導(dǎo)管中裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成，鐵釘發(fā)生腐蝕①試管中產(chǎn)生氣泡的速率快Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成，發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生氣泡的速率更結(jié)論：①電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕更為普遍；②電化學(xué)腐蝕速率比化學(xué)腐蝕大得多?！纠?】如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4的雨水和生鐵片。觀察到：開始導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是()A．生鐵片中的碳是原電池的負極，發(fā)生還原反應(yīng)B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C．墨水回升時，碳極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．具支試管中溶液pH逐漸減小題型歸納題型歸納【題型1金屬的腐蝕】1.1銅板上鐵鉚釘?shù)奈醺g原理如圖所示。下列說法正確的是()A．正極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑B．此過程中還涉及反應(yīng)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此過程中Fe、Cu均被腐蝕D．此過程中電流從Fe流向Cu1.2寶雞被譽為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護和修復(fù)有重要意義。如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是()A．青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負極B．潮濕環(huán)境中Cl－濃度大時有利于多孔粉狀銹的生成C．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為4.48LD．環(huán)境中的Cl－與正、負兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓1.3鉚有鐵釘?shù)你~板暴露在潮濕的空氣中，一段時間后鐵釘上有鐵銹出現(xiàn)，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．鐵發(fā)生氧化反應(yīng)D．在鉚有鐵釘?shù)你~板上刷一層油漆，可減緩腐蝕1.4(2024·浙江1月卷，13)破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列說法不正確的是()A．氨水濃度越大，腐蝕趨勢越大B．隨著腐蝕的進行，溶液pH變大C．鐵電極上的電極反應(yīng)式為：2NH3+2e=H2↑＋2NH2D．每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4mLH2，消耗0.010molZn模塊模塊二金屬的防護1．加防護層如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。2．電化學(xué)保護法(1)犧牲陽極法①原理：原電池原理，被保護的金屬作，活潑性更強的金屬作。②應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。【例1】在兩個培養(yǎng)皿中分別放入含有NaCl的瓊脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻，取兩個2～3cm長的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b。實驗裝置現(xiàn)象鐵釘周圍鐵釘周圍生成，銅絲周圍結(jié)論鐵作負極時易被腐蝕，鐵作正極時未被腐蝕(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護的金屬作為，與電源的相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負極?！纠?】防止或減少鋼鐵的腐蝕有多種方法，如制成耐腐蝕合金，表面“烤藍”，電鍍另一種金屬以及電化學(xué)保護等方法。（1）鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕。鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反應(yīng)為，正極反應(yīng)為。（2）鋼鐵表面常電鍍一層銅達到防腐蝕的目的，電鍍時，把待鍍的金屬制品與直流電源的極(填“正”或“負”)相連，把鍍層金屬銅作極(填“陽”或“陰”)。電解質(zhì)溶液中一定含有的離子是。鍍層破損后，(填“能”或“不能”)起到保護鋼鐵的作用。（3）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)保護。①若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于處(填“M”或“N”)。假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，寫出此時總離子反應(yīng)方程式：。②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)保護法稱為。題型歸納題型歸納【題型2金屬的防護】2.1下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是_______________。2.2驗證犧牲陽極法實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①在Fe表面生成藍色沉淀②試管內(nèi)無明顯變化③試管內(nèi)生成藍色沉淀下列說法不正確的是()A．對比②③，可以判定Zn保護了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑2.32021年7月20日，鄭州遭遇特大暴雨，導(dǎo)致賈魯河下游水位上漲，周口市進行開閘放水，閘門由鋼質(zhì)材料制作，長期浸于水中，通常采用如圖裝置對鋼閘門進行保護。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接時，則X可以是鋅B．a(chǎn)、b間接入電源時，a應(yīng)連在電源的負極上C．X應(yīng)定期更換D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接時，則X發(fā)生還原反應(yīng)2.4在日常生活中，我們經(jīng)?？吹借F制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^下列裝置所示實驗進行探究。下列說法正確的是()A．按圖Ⅰ裝置實驗，為了更快更清晰地觀察到液柱上升，采用下列方法：用酒精燈加熱左邊的具支試管B.圖Ⅲ裝置的總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進一步脫水形成白斑C．圖Ⅱ是圖Ⅰ所示裝置的原理示意圖，圖Ⅱ的正極材料是鐵D．鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過圖Ⅲ裝置進行探究，Cl－由活性炭區(qū)向鋁箔表面區(qū)遷移，并在鋁箔上發(fā)生電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑2.5化學(xué)小組研究金屬的電化學(xué)腐蝕，實驗如下：序號實驗I實驗Ⅱ?qū)嶒炏铝姓f法錯誤的是A．實驗Ⅰ中鐵釘周邊出現(xiàn)藍色，銅片周邊略顯紅色B．實驗Ⅱ中鐵釘周邊出現(xiàn)紅色，鋅片周邊未見明顯變化C．實驗I、Ⅱ均發(fā)生吸氧腐蝕，正極的電極反應(yīng)式為：O2+4H++4e?=2H2OD．對比實驗I、Ⅱ可知，生活中鍍鋅鐵板比鍍銅鐵板在鍍層破損后更耐腐蝕模塊模塊三分層訓(xùn)練1．下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是A．銅制燈架天長日久表面變黑B．鑄鐵鍋中水未擦干容易生銹C．在船舶外殼安裝若干鋅塊使船體不易被腐蝕D．用鐵屑與稀硫酸制氫氣，滴加硫酸銅溶液時產(chǎn)氣速率加快2．下列說法正確的是B．如圖為外加電流法保護鋼閘門不被腐蝕C．測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱應(yīng)使用玻璃棒攪拌D．增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快3．金屬被腐蝕會影響其本身的強度及使用而造成巨大損失，采取相應(yīng)的防護措施具有重要意義。下列關(guān)于金屬防護的說法不正確的是A．在鋼鐵表面進行發(fā)藍處理來防止腐蝕B．在船體外鑲嵌銅塊以減緩船身的腐蝕C．將鋼閘門與直流電源的負極相連以防腐蝕D．在普通鋼中加入鉻、鎳等制成不銹鋼可延緩腐蝕4．下列有關(guān)金屬腐蝕和保護的說法，不正確的是A．生鐵比純鐵容易生銹C．埋在潮濕土壤里的鐵管比在干燥土壤里更容易被腐蝕D．鐵制品表面的鍍銀層損壞后，鐵制品更容易被腐蝕5．銅板上鐵鉚釘若較長時間浸沒在海水中會生銹，其腐蝕原理如圖所示。下列有關(guān)該過程的說法錯誤的是B．該過程中銅被腐蝕C．該過程中會有微弱的電流從Fe流向Cu6．宋代錢幣主要成分是銅合金。下列敘述錯誤的是A．錢幣表面綠色物質(zhì)的主要成分是Cu2(OH)2CO3B．錢幣中銅在地下主要發(fā)生析氫腐蝕C．錢幣在窖藏中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時銅被氧化D．保護錢幣措施有保持干燥、涂保護層等7．犧牲陽極法是港珠澳大橋采用的重要防腐措施之一。下列說法錯誤的是A．可選用鋁作為犧牲陽極B．犧牲陽極法利用了原電池原理D．研制耐腐蝕的新型材料是解決金屬腐蝕問題的重要途徑8．2018年7月至9月，國家文物局在遼寧開展水下考古，搜尋、發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了甲午海戰(zhàn)北洋水師沉艦——經(jīng)遠艦。已知：正常海水呈弱堿性。（1）經(jīng)遠艦在海底“沉睡”124年后，鋼鐵制成的艦體腐蝕嚴(yán)重。正常情況下艦體發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是(析氫/吸氧)腐蝕。（2）為了保護文物，考古隊員采用“犧牲陽極法”對艦船進行了處理。①下列說法不正確的是。A．鋅塊發(fā)生氧化反應(yīng)B．電子由艦體流入鋅塊C．若通過外加電源保護艦體，應(yīng)將艦體與電源負極相連D．地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接鋅塊與該種艦體保護法原理相同②采用“犧牲陽極法”后，鋅塊上的電極反應(yīng)式為。（3）電鍍不僅能讓鐵制品更美觀還能保護其不被腐蝕，下圖裝置中電極a、b分別為純Ag電極和鐵制品，電極c、d都是石墨電極。通電一段時間后，在c、d兩個電極上收集到氣體如圖。請回答下列問題。①直流電源中，M為極。②電極(b)的電極反應(yīng)式為。③通電一段時間后AgNO3溶液的濃度(填“增大”“減小”或“不變”)。9．青銅是金屬冶煉史上最早的合金，我國出土了大量青銅器，體現(xiàn)了古代中國對人類文明的巨大貢獻。青銅器在埋藏過程中會逐漸生銹，其修復(fù)工作是文物保護的重要環(huán)節(jié)?？脊艑W(xué)家將銅銹分為“無害銹”和“有害銹”，“無害銹”形成后可阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)腐蝕，而“有害銹”則無法阻止腐蝕的深入。結(jié)合兩種銅銹的結(jié)構(gòu)推測，“有害銹”的主要成分為。①過程Ⅰ正極上得電子的物質(zhì)是(填化學(xué)式)。②過程Ⅰ負極的電極反應(yīng)式為。（4）青銅器的修復(fù)追求“修舊如舊”，即在盡量不破壞“無害銹”的情況下阻止青銅器繼續(xù)被腐蝕，保護青銅器的藝術(shù)價值。青銅器除銹有以下三種常見方法：ⅰ.檸檬酸浸法：將腐蝕文物直接放在2%~3%的檸檬酸溶液中浸泡除銹(檸檬酸的結(jié)構(gòu)