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金属的电化学腐蚀与防护
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认识金属腐蚀的危害,能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3.掌握金属腐蚀的防护方法。
一、金属的腐蚀
1.概念
金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2.本质
金属原子失去电子变为阳离子,金属发生氧化反应。
3.分类
(1)化学腐蚀:
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质溶液(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀:
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化。
4.钢铁的电化学腐蚀
(1)钢铁的电化学腐蚀的分类
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较:
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
条件
水膜酸性较强
水膜呈中性_或酸性很弱__
电极
反应
负极
Fe-2e-===Fe2+
2Fe-4e-===2Fe2+
正极C
2H++2e-===H2↑
O2+4e-+2H2O===4OH-
总反应
2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2
5.影响金属腐蚀的因素。
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面,就金属本性而言,金属越活泼,越容易被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,就容易被腐蚀。
6.化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点
相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应,无电流产生;电化学腐蚀是发生原电池反应,有电流产生。
7.从字面上区别析氢腐蚀和吸氧腐蚀
析氢腐蚀中的“析”是“析出”的意思,即发生该腐蚀时,有H2析出;吸氧腐蚀中的“吸”是“吸进”的意思,即发生该腐蚀时,空气中的氧气参加反应而被消耗。
8.铁在自然界中发生的腐蚀主要:主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍,吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式,在金属活动性顺序中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀,但只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。
二、金属的防护
1.金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法:
应用原电池原理,让被保护金属作正极,另找一种活泼性较强的金属作_负极。
如图所示:
(2)外加电流的阴极保护法:
利用电解原理,把被保护的钢铁设备作为阴极,用惰性电极作为辅助阳极,在电解质溶液里,接外加直流电源。
如图所示:
2.改变金属的内部组织结构
制成防腐合金。如不锈钢。
3.加保护层
如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或使其钝化等。
注意:方法归纳
1.不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗。
2.金属的腐蚀与所接触到的电解质强弱有关。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快,在强电解质溶液中的腐蚀比在弱电解质溶液中的腐蚀速率快。
3.一般规律
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有原电池防护措施的腐蚀>有电解池防护措施的腐蚀。
(2)对同一种金属来说,腐蚀的快慢顺序:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀越快。
(4)一般对同一种电解质溶液来说,在一定浓度范围内,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
提醒:原电池的负极被腐蚀,正极被保护;电解池的阳极被腐蚀,阴极被保护。
知识点一:1.金属腐蚀快慢的判断方法
例1.一根铁丝插入煮沸过的蒸馏水中,铁丝上有三点:A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。问:
(1)A、B、C三点哪点腐蚀最快?
(2)若向蒸馏水中加入少量食盐,B处的腐蚀速率将如何变化?
(3)若将蒸馏水换成:①0.1mol·L-1H2SO4溶液;②1mol·L-1H2SO4溶液;③18.4mol·L-1H2SO4溶液。则A处腐蚀由快到慢的顺序是________。
解析(1)根据题意可知:A在煮沸的蒸馏水内部,因缺少O2,很难形成电解质溶液,几乎不腐蚀。B在水面处,发生了电化学腐蚀。C在水面以上,与O2接触,发生化学腐蚀,根据同一种物质,发生电化学腐蚀与化学腐蚀的对比可知B处铁丝的腐蚀比C处的快。
(2)蒸馏水中加入少量食盐(强电解质),构成了原
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