【金版学案】2015-2016学年高中化学 第四章 第4节 金属的电化学腐蚀和防护练习 新人教版选修4

【金版学案】2015-2016学年高中化学第四章第四节主要探讨了金属的电化学腐蚀和防护问题，这在新人教版选修4的课程中是一个重要的知识点。金属腐蚀是金属与周围环境中的物质发生氧化还原反应导致损耗的现象。腐蚀不仅改变了金属的外形、色泽，还影响其机械性能。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子，发生氧化反应。 腐蚀类型主要有两种：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应。电化学腐蚀则涉及两个不同金属或同一金属的不同部位在电解质溶液中形成原电池，导致活性较高的金属失去电子被氧化。电化学腐蚀在实际中更为常见，对金属材料的危害也更大。 电化学腐蚀中，析氢腐蚀和吸氧腐蚀是常见的类型。析氢腐蚀发生在水膜呈酸性的环境中，正极反应是水分子还原生成氢气，负极是铁失去电子生成亚铁离子。吸氧腐蚀则在中性或弱酸性条件下进行，正极是氧气还原成氢氧根离子，负极是铁失去电子生成亚铁离子，最终形成铁的氧化物或氢氧化物。 对于钢铁而言，由于其通常处于湿度较高、氧气充足的环境，因此主要经历电化学腐蚀，其中以吸氧腐蚀为主。在钢铁防腐蚀措施中，有两种常用的方法：牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。前者是利用活泼金属（如镁、铝）作为负极牺牲，保护钢铁不被腐蚀；后者是将钢铁作为电解池的阴极，通过外加直流电源，使钢铁得到电子，防止氧化。 电化学防护的实质是将被保护的金属置于原电池的正极或电解池的阴极，使其免于参与电极反应，从而避免被氧化。这样，金属得到了保护，腐蚀速率显著降低。 在实际应用中，理解并掌握这些腐蚀原理对于金属材料的保养和工程设计至关重要。例如，黄铜（铜锌合金）不容易产生铜绿就是因为锌作为负极优先被腐蚀；生铁比纯铁更容易生锈，是因为形成了原电池，铁作为负极加速氧化；而铁器件与铜配件接触处的锈蚀也是因为形成了电化学腐蚀的条件；相反，银质奖牌表面变暗是由于化学腐蚀而非电化学腐蚀。 通过了解金属腐蚀的机理和防护方法，我们可以采取有效的措施来延长金属材料的使用寿命，减少因腐蚀造成的损失。例如，选择适当的防腐涂层，避免不同金属的直接接触，以及在必要时采用电化学保护技术，这些都是防止金属腐蚀的重要手段。