杰哥 | 5-7 金屬的腐蝕與防護

1??金屬的腐蝕

1. 定義：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。
2. 實質：金屬原子失去電子，被氧化。M - ne? = Mn?
3. 分類：由于與金屬接觸的氣體或液體物質不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同， 一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。

（1）化學腐蝕：

金屬與其表面接觸的一些物質（如O?、Cl?、SO?等）直接反應而引起的腐蝕， 無電流產生

影響因素：與金屬本性、接觸物質的氧化性及溫度有關

（2）電化學腐蝕：不純金屬接觸到電解質溶液發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬

發(fā)生氧化反應而被腐蝕，有微弱電流產生

電化學腐蝕和化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，腐蝕速率更快，危害也更嚴重

2??鋼鐵的電化學腐蝕

1. 析氫腐蝕

發(fā)生條件：水膜酸度較高的特殊環(huán)境（如某些工廠附近的酸性氣氛）

負極（Fe）：Fe -2e? =Fe2?

正極（H?）： 2H? +2e? =H?

總反應：Fe +2H? =Fe2? +H?

2. 吸氧腐蝕

發(fā)生條件：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(fā)生吸氧腐蝕。

負極（Fe）：Fe -2e? =Fe2?

正極（O?）： O? +4e? +2H?O =4OH?

總反應： 2Fe +O? +2H?O =2Fe(OH)?

后續(xù)反應：4Fe(OH)? +O? +2H?O =4Fe(OH)?

3??金屬的防護

一、改變金屬材料組成

二、在金屬表面覆蓋保護層

4??金屬的防護：電化學保護法

金屬在發(fā)生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。

一、犧牲陽極法

• 原理 ：原電池原理
• 電極要求：被保護的金屬作正極， 活潑性更強的金屬作負極
• 應用：鍋爐內壁、船舶外殼安裝鎂合金或鋅塊

二、外加電流法

• 原理：電解池原理
• 電極要求：被保護的金屬作陰極，與電源的負極相連
• 應用：鋼鐵閘門，地下管道連接電源負極

2022廣東

為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是【看的是有沒有Fe2?】

A. 加入AgNO?溶液產生沉淀【有無腐蝕都會產生沉淀】

B. 加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)【KI-淀粉是檢驗Fe3?，2Fe3?+2I? =2Fe2? +I?】

C. 加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)【檢驗Fe3?】

D. 加入K?[Fe(CN)?]溶液無藍色沉淀生成【檢驗Fe2?，出現(xiàn)藍色沉淀KFe[Fe(CN)?]】

2019江蘇

將鐵粉和活性炭的混合物用NaCI溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是

A. 鐵被氧化的電極反應式為Fe -3e? == Fe3?【Fe -2e? =Fe2?】

B. 鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能

C. 活性炭的存在會加速鐵的腐蝕【構成原電池，活性炭作為正極】

D. 以水代替NaCI溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕【中性可以】

2020江蘇

將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是

A. 陰極的電極反應式為Fe -2e? ==Fe2?【陰極得電子】

B. 金屬M的活動性比Fe的活動性弱【強】

C. 鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護?

D. 鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【海水的電解質濃度大，越有利于發(fā)生電化學反應】

2020上海

如圖所示，下列敘述錯誤的是

A. 開關未閉合時，F(xiàn)e棒上B點腐蝕最快

B. 若X為NaCl，K與M連接，F(xiàn)e棒處pH最大【正極：O? +4e? +2H?O =4OH?，碳棒處的pH最大】

C. 若X為H?SO?，K與N連接，F(xiàn)e電極上發(fā)生反應：2H? +2e? ==H?

D. 若X為H?SO?，K分別與N、M連接，F(xiàn)e腐蝕情況前者更慢【前者Fe被保護】

2018北京

驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下（燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液）。下列說法不正確的是

A. 對比②③，可以判定Zn保護了Fe【觀察是否產生藍色沉淀】

B. 對比①②，K?[Fe(CN)?]可能將Fe氧化【K?[Fe(CN)?]中，F(xiàn)e是+3，很有可能是2Fe3? +Fe =3Fe2?】

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【①的方法，都會把Fe氧化】

2017全國I

支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是

A. 通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B. 通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C. 高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D. 通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整

研究發(fā)現(xiàn)，CuCl在青銅器的腐蝕過程中起催化作用，如圖是青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕生成有害銹Cu?(OH)?CI的原理示意圖。已知Cu?(OH)?CO?比Cu?(OH)?Cl更難溶。下列敘述正確的是

A. CuCl增大了反應的活化能【催化是降低活化能】

B. 腐蝕過程中，正極的電極反應式為O? +4e? +4H? ==2H?O【O? +4e? +2H?O =4OH?】

C. 若生成2.145g Cu?(OH)?Cl，理論上消耗標準狀況下氧氣的體積為2.24L【0.224L，1O?~4e?~2Cu~1Cu?(OH)?Cl】

D. 修復青銅器時，可將文物置于含Na?CO?的緩沖溶液中浸泡，使Cu?(OH)?CI轉化為難溶的Cu?(OH)?CO??【溶解度大的轉化成溶解度小的】