化學反應與能量第3講

電解池金屬的腐蝕與防護復習目標本模塊的知識復習，要把握三個目標理解電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應式和總反應式。了解電解原理在氯堿工業、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用。目標二目標一理解金屬發生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。目標三鐵銹主要成分：Fe2O3

?xH2O0Fe

+3Fe2O3?xH2O金屬原子失去電子，被氧化。

M-ne-=Mn+金屬腐蝕的實質是什么？銅綠主要成分：Cu2(OH)2CO30Cu

+2Cu2(OH)2CO3金屬腐蝕考點一1、化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質（如O2、Cl2、SO2）直接反應而引起的腐蝕。家用燃氣灶的中心部位很容易生銹食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹溫度對化學腐蝕的影響較為明顯。金屬腐蝕考點一2、電化學腐蝕：當不純的金屬與電解質溶液接觸時會發生原電池反應，比較活潑的金屬發生氧化還原反應而被腐蝕。（更普遍）在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜，它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質碳構成無數微小的原電池。①鋼鐵的成分：

鐵碳合金②鋼鐵所處的環境：潮濕的空氣金屬腐蝕考點一類型化學腐蝕電化學腐蝕發生的條件電流本質相互關系金屬與接觸物直接反應不純金屬或合金與電解質溶液形成原電池無電流產生有電流產生金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕兩者往往同時發生，但以電化腐蝕為主。電化學腐蝕速率比化學腐蝕大得多。化學腐蝕與電化學腐蝕比較電化學腐蝕的分類——以“鋼鐵”腐蝕為例考點二1、析氫腐蝕在酸性環境中，由于鋼鐵在腐蝕過程中不斷有H2放出，所以叫做析氫腐蝕。負極：正極：Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑總反應：水膜酸性較強電化學腐蝕的分類——以“鋼鐵”腐蝕為例考點二O2+4e?+2H2O=4OH?2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe?2e?=Fe2+2、吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性在鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧氣，此時會發生吸氧腐蝕。負極：正極：總反應：后續反應：2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O實驗探究【實驗4-3】（1）將經過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入圖4-21所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因。（2）取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現象。然后，向其中一支試管中滴加1～2滴硫酸銅溶液，再觀察現象。解釋產生不同現象的原因。

圖4-21鐵釘的吸氧腐蝕實驗實驗探究【實驗4-3】實驗探究【實驗4-3】析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應負極Fe正極C總反應進一步反應聯系水膜呈較強酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)22Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

兩種腐蝕取決于金屬表面電解質溶液的酸堿性，但以吸氧腐蝕為主(pH≥5.6時)，若pH<5.6時則為析氫腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕比較金屬的防護考點三1、改變金屬材料的組成金屬的防護考點三1、改變金屬材料的組成如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產品，鈦合金不僅具有優異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。鈦合金髖關節金屬的防護考點三2.在金屬表面覆蓋保護層噴漆搪瓷包裹塑料涂礦物性油脂搪瓷是將無機玻璃質材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結合在一起的一種復合材料。鍍鉻金屬的防護考點三2.在金屬表面覆蓋保護層發藍處理發藍是鋼鐵零件表面處理的一種防腐蝕的工藝。其原理就是在鋼鐵表面生成一定厚度和強度的致密的氧化層，成分主要是Fe3O4。利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化。采用離子注入，表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩定的鈍化膜。金屬的防護考點三3.電化學保護法鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)(1)、犧牲陽極法——

原理

原電池犧牲鋅塊來保護鋼閘門，鋅塊必須定期更換

極：比被保護金屬活潑的金屬；

極：被保護的金屬設備。負正e-e-Zn應用：鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。金屬的防護考點三為驗證犧牲陽極法，如圖所示：①Fe作____極，電極反應式為______________________。②Zn作負極，電極反應式為_____________________。③Fe電極附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中是否有藍色沉淀生成？____，說明____被保護。④若將Zn改為Cu，則Fe電極附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，現象為____________________，說明____被保護。此現象的離子方程式為______________________________________________。正2H＋＋2e－===H2↑Zn－2e－===Zn2+否Fe溶液中生成藍色沉淀Cu

實驗探究——回歸教材實驗金屬的防護考點三3.電化學保護法鋼閘門(陰極)海水輔助陽極(不溶性)e-NaCl溶液陰極Fe+-A陽極C電解池

極：被保護的金屬設備；

極：惰性金屬或石墨。陰陽

-+e?(2)、外加電流法——

原理

e?應用：鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負極。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。 (

)(2)Fe、Cu在酸性環境下均可以發生析氫腐蝕，最終腐蝕產物均為氧化物。、

(

)(3)鋼鐵發生電化學腐蝕時負極均發生氧化反應生成Fe3+。 (

)(4)鍍錫鐵(馬口鐵)若鍍層破損將加快鐵的腐蝕。 (

)(5)為了保護船體，在船體表面嵌入鋅塊，利用了犧牲陽極法。 (

)(6)外加電流法保護鋼閘門時可隨時更換陽極。 (

)×××√√×(2024·佛山模擬)如圖，將一根鐵棒垂直沒入水中，一段時間后發現AB段產生較多鐵銹，BC段腐蝕嚴重。下列關于此現象的說法不正確的是(

)√A．鐵棒AB段的溶解氧濃度高于BC段B．鐵棒AB段電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．鐵棒AB段的Fe2+濃度高于BC段D．鐵棒BC段的Fe溶解而被腐蝕C

[AB段作原電池正極，BC段為原電池負極。BC段電極反應為Fe－2e－===Fe2+，AB段電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，BC段Fe溶解而被腐蝕，AB段形成鐵銹，鐵棒AB段的Fe2+濃度低于BC段，C項不正確。]1．下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(

)√A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現C．圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發生化學腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵輸水管的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極2．鋼鐵的防護有多種方法，下列對于圖中的方法描述錯誤的是(

)√A．a、b以導線連接，輔助電極發生氧化反應B．a、b以導線連接或以電源連接，輔助電極的材料可能都含有ZnC．a、b分別連接直流電源，通電后外電路電子被強制從輔助電極流向鋼鐵閘門D．a、b分別連接直流電源的負極、正極，該方法是犧牲陽極法3．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為______________(填序號)。[解析]

②③④是原電池，⑤⑥是電解池，金屬被腐蝕由快到慢的順序：電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。⑤④②①③⑥金屬腐蝕快慢的一般規律1．電解的腐蝕>原電池引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕2．原電池引起的腐蝕：兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應的

速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快。3．同一金屬不同電解質溶液：強電解質>弱電解質>非電解質4．同一金屬相同電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快．5.同一金屬在相同電解質溶液中：

電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極1．(2023·浙江1月卷，T11)在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是(

)A．石墨電極為陰極，發生氧化反應B．電極A的電極反應：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優先于Cl－參與反應D．電解時，陽離子向石墨電極移動√2．(2023·遼寧卷，T7)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是(

)√A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋3．(2022·廣東卷，T