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专题1 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀
1.金属的腐蚀
(1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)金属腐蚀可分为两类：
①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。
②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，使较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也快得多。
2.钢铁的电化学腐蚀
项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
示意图
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极
项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
正极
总反应
其他
反应
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。
金属的防护
1.改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如把镍、铬等加入普通钢中制成不锈钢；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能，还具有良好的生物相容性。
2.在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。例如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
3.金属的电化学防护
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
原理：原电池原理
方法：被保护金属作正极，活泼性强的金属作负极。
(2)外加电流的阴极保护法
原理：电解池原理
方法：被保护的金属作阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中。
(3)原电池原理引起的腐蚀中，活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
(5)纯铁和生铁分别与等浓度的盐酸反应，生铁反应更快，因为生铁中的铁和碳在盐酸中构成了原电池，加快了反应速率。
金属的电化学腐蚀中的易错点
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
(2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
(3)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢
腐蚀。
电化学装置中的离子交换膜
1.离子交换膜的功能、类型与作用
2.有“膜”条件下离子定向移动方向的判断
中国科学技术大学科研人员开发了一种高性能的水系锰基锌电池。该装置获得电能的同时可以制得K2SO4，其工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.电池放电时，正极区溶液的pH降低
B.a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜
C.X溶液中的溶质只能为H2SO4，Y溶液中的溶质只能为KOH
D.放电时，消耗1 molZn时，正极区电解质溶液增重87 g
C
解答带离子交换膜电解池问题的思维模型
电化学中多池装置及定量计算
1.多池装置中电解池与原电池的辨析
(1)有外接电源时，各电池均为电解池。
(2)无外接电源，如燃料电池、铅蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。
(3)无外接电源，有活泼性不同的电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。
(4)根据电极反应现象判断。
2.多池串联装置中计算的原则
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
电化学中多池装置的解题步骤

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