高三化学一轮复习+电化学反应方程式讲义4++第四节+金属的电化学腐蚀与防护.docxVIP

第

第PAGE1页共NUMPAGES46页

第四节金属的电化学腐蚀与防护

金属的电化学腐蚀与防护是电化学知识的另一种用途。前面讲原电池、电解池是电化学内容的主动运用，这里是电化学内容的被动运用。

引入

1、全球每一分钟就有一吨钢腐蚀成铁锈

2、我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的2%～4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。

3、千年不锈之谜

1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？

在古代墓葬中，青铜器发生锈蚀的途径一般说来有这样几条：在潮湿的条件下，有空气或氧气存在时，发生锈蚀，生成铜盐；在潮湿的条件下与贵重金属(如金、银等)接触，产生电化学腐蚀；与硫或含有硫的物质接触，生成铜的硫化物等。

一、金属的腐蚀

1、金属腐蚀的概念与实质

(1)金属腐蚀是指金属或合金与周围接触的气体或液体进行氧化还原反应而损耗的现象。

(2)金属腐蚀的实质是金属单质失去电子变成金属离子：M?ne-→Mn+(氧化反应)

2、金属腐蚀的类型

(1)化学腐蚀：金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程。

(2)电化学腐蚀：不纯的金属(或合金)接触到电解质溶液发生原电池反应，比较活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀。

二、金属的电化学腐蚀(以钢铁为例)

原电池、电解池是电化学内容的主动运用，这里是电化学内容的被动运用。

1、析氢腐蚀

图3-24钢铁的电化学腐蚀示意图之析氢腐蚀(电解质溶液是酸性溶液)

【1-1】总反应:Fe＋2H＋═Fe2＋＋H2↑

【1-2】负极反应式(Fe):Fe–2e—═Fe2＋

【1-3】正极反应式(C):2H＋＋2e—═H2↑

溶液是酸性较强的溶液，铁单质会与酸反应生成亚铁离子和氢气；由于铁中含有杂质碳单质，正是因为杂质碳单质的存在使得铁、碳单质和酸性溶液构成了一个原电池结构的装置。在这个装置中，铁单质为负极，碳单质为正极；在这个过程中，有电子的定向移动及电流产生，所以称之为电化学腐蚀，如图3-24所示。注意，铁和碳的接触面那儿相当于原电池结构示意图中的导线。

2、吸氧腐蚀

图3-25钢铁的电化学腐蚀示意图之吸氧腐蚀(电解质溶液是溶有氧气的溶液)

【2-1】总反应:2Fe＋2H2O＋O2═2Fe(OH)2

【2-2】负极反应式(Fe):2Fe–4e—═2Fe2＋

【2-3】正极反应式(C):2H2O＋O2＋4e—═4OH—

【2-4】4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═4Fe(OH)3

溶液是中性或弱碱性溶液，溶液中溶有氧气。铁单质会与氧气和水反应生成氢氧化亚铁；由于铁中含有杂质碳单质，正是因为杂质碳单质的存在使得铁、碳单质和含氧水溶液构成了一个原电池结构的装置。在这个装置中，铁单质为负极，碳单质为正极；在这个过程中，有电子的定向移动及电流产生，所以称之为电化学腐蚀，如图3-25所示。注意，铁和碳的接触面那儿相当于原电池结构示意图中的导线。

三、金属的电化学防护

1、牺牲阳极的阴极保护法

(1)牺牲阳极的阴极保护法原理

牺牲阳极的阴极保护法原理本质上是原电池原理保护法。在原电池反应过程中，通常是活泼金属作为负极失去电子变成金属离子而反应掉了；而正极本身却由于电子的到来而不发生化学反应，正极自身只是作为一个“电子中转站”而存在，只是作为溶液中离子在此得到电子的场所而存在。

在牺牲阳极的阴极保护法中，我们必须按照刚才所设想的思路设计出一个原电池出来。在这个原电池中，我们应该让被保护的金属做为原电池的正极，不发生化学反应，起到被保护作用；要达到此目的，我们还必须外加一个比被保护金属还活泼的金属做原电池的负极，通过反应使该活泼金属被反应掉，从而保护了我们想保护的金属。如图3-26所示。

图3-26

其实准确的说，这是牺牲负极保护正极。但是负极是失电子，正极是得电子；而电解池中失电子的阳极，得电子的是阴极，所以这里仅仅是“套用”了电解池电极的说法而已。

这里还想