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選 擇 性 必 修 一
學
化
J
S
第三單元 金屬的腐蝕與防護
1 金屬的電化學腐蝕
我們已經知道，鋼鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣及水蒸氣反應的結果。那么，空氣中的氧氣和水蒸氣是怎樣使鋼鐵生銹的呢？
溫故知新
金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍環境中的物質發生化學反應而腐蝕損耗的現象。
金屬的腐蝕可分為化學腐蝕與電化學腐蝕兩種。
化學腐蝕是指金屬與其他物質直接接觸發生氧化還原反應而引起的腐蝕。
電化學腐蝕是指不純的金屬或合金發生原電池反應，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。
鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是最典型的電化學腐蝕。在日常生活中，電化學腐蝕現象比化學腐蝕現象嚴重得多。
根據環境的不同，鋼鐵的電化學腐蝕又可以分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕。
金屬陽離子
失e-
氧化反應
金屬原子
金屬腐蝕的本質：
化學腐蝕 電化學腐蝕
條件 金屬跟氧化劑直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸
現象 無電流產生 有微弱電流產生
本質 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化
聯系 兩者往往同時發生，電化學腐蝕更普遍
化學腐蝕與電化學腐蝕的比較
向鐵粉中加入少量炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管（分別標記為 a、b）中，按圖1-29組裝好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、
比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的
變化和試管中的現象，思考下列問題：
觀察思考
1. 向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？
2.兩個實驗的現象有何差異？產生差異的可能原因是什么？
通常情況下，在潮濕的空氣中，鋼鐵表面凝結了一層溶解有氧氣的水膜，它與鋼鐵中的碳和鐵形成了原電池。這些微小的原電池遍布鋼鐵的表面。在這些原電池中，鐵是負極，碳是正極，在兩電極分別發生氧化反應、還原反應而導致鋼鐵腐蝕。由于上述電化學腐蝕過程中吸收氧氣，因此稱為吸氧腐蝕。
鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕的電極反應式及電池總反應式如下：
Fe(OH)2進一步被O2氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3·nH2O，它就是鐵銹的主要成分。
4Fe(OH)2 ＋ O2 ＋ 2H2O=4Fe(OH) 3
如果鋼鐵表面水膜的酸性較強，此時正極就會析出氫氣發生析氫腐蝕。其電極反應式如下：
隨著氫氣的析出，水膜的pH上升，Fe 2＋ 與OH－ 結合生成Fe(OH) 2，Fe(OH) 2繼續與空氣中的O 2作用，生成Fe(OH) 3，進而形成鐵銹。
交流討論
鐵生銹除了必須有空氣及水的參與之外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現象的原因。
1. 相對于在內河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。
2. 1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現。
3. 用于固定銅板的鐵螺絲容易生銹。
4. 當化工廠排出的廢氣為酸性時，工廠附近的鐵制品容易生銹。
從本質上看，金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕都是金屬原子失去電子而被氧化的過程。在一般情況下，這兩種腐蝕往往同時發生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕普遍得多，腐蝕速率也大得多。
若液面上升，則溶液呈 ，
發生 腐蝕,電極反應式為：
負極： ,
正極： 。
如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：
若液面下降，則溶液呈 ，
發生 腐蝕，電極反應式為：
負極： ，
正極： 。
弱酸性或中性
吸氧
2Fe －4e－＝2Fe2+
O2+2H2O+4e－＝4OH－
較強酸性
析氫
Fe － 2e－＝Fe2+
2H++2e－＝H2↑
金屬的腐蝕的影響因素
家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而食品罐頭放在南極近90年了，卻很少生銹，你知道為什么嗎？
溫度的升高會加快化學反應速率
1.金屬越活潑，就越容易被腐蝕。
注：鎂、鋁、鉻能在金屬表面形成致密的氧化膜，阻止金屬進一步氧化，具有良好的耐腐蝕性
2.介質對金屬腐蝕的影響
金屬在潮濕的空氣、腐蝕性氣體或電解質溶液中更容易腐蝕
3、金屬純度越高，越難腐蝕。
思考：還有哪些能影響金屬腐蝕的快慢？
金屬腐蝕快慢的規律
1、同一金屬腐蝕快慢規律
活動性不同的兩金屬，活動性差別越大，構成原電池時，活潑金屬腐蝕越快。
原電池負極引起的腐蝕
原電池正極引起的腐蝕
電解池陽極引起的腐蝕
電解池陰極引起的腐蝕
＞
＞
自發的氧化還原反應的
外界強加的電流，電子移動速度快
2、不同金屬腐蝕快慢規律
下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是
(6)＞
(3)＞
(2)＞
(1)＞
(4)
(5)
＞
下列敘述中正確的是（ ）
A.金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕普遍
B.鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕
C.用鋁質鉚釘接鐵板，鐵板易被腐蝕
D.馬口鐵(鍍錫)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快
E.白鐵(鍍鋅)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快
A
B
D
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