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金属电化学腐蚀的原理
第1章 化学反应与能量转化
重点：
1. 掌握金属电化学腐蚀的类型，准确区分析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件、反应原理及现象。
2. 理解金属电化学腐蚀的本质是形成原电池，明确腐蚀过程中电子转移、离子迁移规律及电极反应式的书写。
难点：
1. 深入理解吸氧腐蚀和析氢腐蚀的微观反应机理，准确判断不同环境下金属腐蚀的主导类型。
2. 建立金属电化学腐蚀与原电池原理、氧化还原反应之间的联系，运用相关知识解释实际场景中的腐蚀现象。
金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在
铁锈主要成分：Fe2O3 xH2O
0
Fe
+3
Fe2O3 xH2O
一、金属腐蚀的实质
铜绿主要成分：Cu2(OH)2 CO3
0
Cu
+2
Cu2(OH)2 CO3
一、金属腐蚀的实质
金属原子
金属阳离子
失去e－
M －ne－＝Mn＋
二、金属腐蚀的类型
金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。
1.化学腐蚀
高温使钢材表面生成铁的氧化物
银器表面变黑（Ag2S）
二、金属腐蚀的类型
2.电化学腐蚀
钢铁在
潮湿空气中容易生锈
钢铁
Fe、C
水膜
电解质溶液
CO2、SO2、H2S
在钢铁表面形成无数
微小原电池
当不纯的金属与电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
Cu
Cu
Fe
2
e-
Fe2+
OH-
O2

图1-4-2铜板上铁铆钉处的腐蚀原理示意图
表示Fe2+
H2O
OH-
铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
在潮湿的空气中，铜板表面凝结有一薄层水膜。空气中的二氧化碳、二氧化硫或沿海地区空气中的氯化钠等物质都可能溶解到水膜中形成电解质溶液。铜板和铁铆钉与电解质溶液互相接触形成原电池。
交流·研讨
Cu
Cu
Fe
2
e-
Fe2+
OH-
O2

铜板上铁铆钉处的腐蚀原理示意图
表示Fe2+
H2O
OH-
水膜酸度较弱时——吸氧腐蚀
O2 +4e +2H2O=4OH
2Fe+O2 +2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 +2H2O=4Fe(OH)3
Fe2O3·nH2O
Fe 2e =Fe2+
负极：
正极：
总反应：
Cu
Cu
Fe
2
e-
Fe2+
H2

铜板上铁铆钉处的腐蚀原理示意图
表示Fe2+
H2O
2H+
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑
负极：
正极：
总反应：
在水膜酸度较高的特殊环境（如某些工厂附近的酸性气氛）中
水膜呈酸性时——析氢腐蚀
A
铁棒
石墨棒
Na+
Cl-
NaCl溶液
A
铁棒
石墨棒
H+
SO42-
H2SO4溶液
H+
1、吸氧腐蚀
2、析氢腐蚀
水膜酸性较强
c(H+)较大
水膜酸性较弱或呈中性
c(H+)较小
氧化性
H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e－ = H2↑
氧化性
H+＜O2
吸氧腐蚀
O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－
O2 + 4e + 4H+ = 2H2O
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
化学腐蚀和电化学腐蚀，电化学腐蚀更普遍，吸氧腐蚀和析氢腐蚀中，吸氧腐蚀更为普遍。
归纳总结
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 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）等直接发生化学反应 不纯金属或合金跟
______________ 接触，发生原电池反应
现象 电流产生 有 电流产生
本质 金属原子 电子而被 。 联系 两者往往同时发生， 腐蚀更普遍 电解质溶液
无
微弱
失去
氧化
电化学
归纳总结
【探究】化学腐蚀和电化学腐蚀哪个速率更快？
【思考】在新疆和海南两地，哪个地区钢铁生锈更易生锈？
海南；因为新疆地区相对干燥，水分少，而海南地区潮湿多雨，温度高，更易发生电化学腐蚀。
新疆
海南
三、金属腐蚀快慢
性质
温度
浓度
金属越活泼越易腐蚀
温度越高
越易腐蚀
氧化剂浓度越高
越易腐蚀
化学腐蚀快慢的影响因素
电化学腐蚀速率＞化学腐蚀速率
1、本质：M-ne-=Mn+ 发生氧化反应
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
金属的腐蚀
2、类型
3、腐蚀速率
电化学腐蚀速率＞化学腐蚀速率
归纳总结
1、港珠澳大桥的设计使用寿命达120年，施工中对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列分析错误的是(　　)
A、防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
B、钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池
C、采用外加电流阴极保护法时需直接在钢构件上安装锌块
D、钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
C
2、利用如图所示装置进行实验，开始时，左右两管液面相平，密封好放置一段时间。下列说法正确的是(　　)
A、左管中O2得到电子，右管中H＋得到电子
B、一段时间后，左管液面低于右管液面
C、a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－=Fe3＋
D、右管中溶液的pH减小
A
3、下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 ？
⑤
④>②>①>③>⑤
电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极
4、下列有关金属电化学腐蚀的说法中正确的是(　　)
A、铜既可以发生析氢腐蚀又可以发生吸氧腐蚀
B、铁只能发生析氢腐蚀
C、铜只能发生吸氧腐蚀
D、析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
C
5、如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则溶液呈 性，发生_____腐蚀，电极反应式：负极： _____________________，
正极：____________________________。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈___________性，发生______腐蚀。电极反应式：负极：___________________，
正极：___________________。
电化学
弱酸、中、碱
吸氧
2Fe－4e－=2Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－=4OH－　
较强的酸
析氢
Fe－2e－=Fe2＋
2H＋＋2e－=H2↑
6、下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)
A、图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B、图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C、图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D、图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
B

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