【直播回放】选择性必修一-金属的腐蚀与防护|零基础学习
杰哥 | 5-7 金属的腐蚀与防护
1️⃣金属的腐蚀
- 定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
- 实质：金属原子失去电子，被氧化。M - ne⁻ = Mn⁺
- 分类：由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同， 一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
（1）化学腐蚀：
金属与其表面接触的一些物质（如O₂、Cl₂、SO₂等）直接反应而引起的腐蚀， 无电流产生
影响因素：与金属本性、接触物质的氧化性及温度有关
（2）电化学腐蚀：不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应，比较活泼的金属
发生氧化反应而被腐蚀，有微弱电流产生
电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，腐蚀速率更快，危害也更严重
2️⃣钢铁的电化学腐蚀
- 析氢腐蚀
发生条件：水膜酸度较高的特殊环境（如某些工厂附近的酸性气氛）
负极（Fe）：Fe -2e⁻ =Fe²⁺
正极（H⁺）： 2H⁺ +2e⁻ =H₂
总反应：Fe +2H⁺ =Fe²⁺ +H₂
2. 吸氧腐蚀
发生条件：在钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气， 此时会发生吸氧腐蚀。
负极（Fe）：Fe -2e⁻ =Fe²⁺
正极（O₂）： O₂ +4e⁻ +2H₂O =4OH⁻
总反应： 2Fe +O₂ +2H₂O =2Fe(OH)₂
后续反应：4Fe(OH)₂ +O₂ +2H₂O =4Fe(OH)₃
3️⃣金属的防护
一、改变金属材料组成
二、在金属表面覆盖保护层
4️⃣金属的防护：电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
一、牺牲阳极法
- 原理 ：原电池原理
- 电极要求：被保护的金属作正极， 活泼性更强的金属作负极
- 应用：锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
二、外加电流法
- 原理：电解池原理
- 电极要求：被保护的金属作阴极，与电源的负极相连
- 应用：钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2022广东
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【看的是有没有Fe²⁺】
A. 加入AgNO₃溶液产生沉淀【有无腐蚀都会产生沉淀】
B. 加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现【KI-淀粉是检验Fe³⁺，2Fe³⁺+2I⁻ =2Fe²⁺ +I₂】
C. 加入KSCN溶液无红色出现【检验Fe³⁺】
D. 加入K₃[Fe(CN)₆]溶液无蓝色沉淀生成【检验Fe²⁺，出现蓝色沉淀KFe[Fe(CN)₆]】
2019江苏
将铁粉和活性炭的混合物用NaCI溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是
A. 铁被氧化的电极反应式为Fe -3e⁻ == Fe³⁺【Fe -2e⁻ =Fe²⁺】
B. 铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C. 活性炭的存在会加速铁的腐蚀【构成原电池，活性炭作为正极】
D. 以水代替NaCI溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【中性可以】
2020江苏
将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A. 阴极的电极反应式为Fe -2e⁻ ==Fe²⁺【阴极得电子】
B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱【强】
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护✓
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【海水的电解质浓度大，越有利于发生电化学反应】
2020上海
如图所示，下列叙述错误的是
A. 开关未闭合时，Fe棒上B点腐蚀最快
B. 若X为NaCl，K与M连接，Fe棒处pH最大【正极：O₂ +4e⁻ +2H₂O =4OH⁻，碳棒处的pH最大】
C. 若X为H₂SO₄，K与N连接，Fe电极上发生反应：2H⁺ +2e⁻ ==H₂
D. 若X为H₂SO₄，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢【前者Fe被保护】
2018北京
验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。下列说法不正确的是
A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe【观察是否产生蓝色沉淀】
B. 对比①②，K₃[Fe(CN)₆]可能将Fe氧化【K₃[Fe(CN)₆]中，Fe是+3，很有可能是2Fe³⁺ +Fe =3Fe²⁺】
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼【①的方法，都会把Fe氧化】
2017全国I
支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是
A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
研究发现，CuCl在青铜器的腐蚀过程中起催化作用，如图是青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu₂(OH)₃CI的原理示意图。已知Cu₂(OH)₂CO₃比Cu₂(OH)₃Cl更难溶。下列叙述正确的是
A. CuCl增大了反应的活化能【催化是降低活化能】
B. 腐蚀过程中，正极的电极反应式为O₂ +4e⁻ +4H⁺ ==2H₂O【O₂ +4e⁻ +2H₂O =4OH⁻】
C. 若生成2.145g Cu₂(OH)₃Cl，理论上消耗标准状况下氧气的体积为2.24L【0.224L，1O₂~4e⁻~2Cu~1Cu₂(OH)₃Cl】
D. 修复青铜器时，可将文物置于含Na₂CO₃的缓冲溶液中浸泡，使Cu₂(OH)₃CI转化为难溶的Cu₂(OH)₂CO₃✓【溶解度大的转化成溶解度小的】
