四、金属腐蚀与防护
1、金属的腐蚀:金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀的本质:金属原子金属阳离子 M— ne—= M n+
3、金属腐蚀的分类
( 1)金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
( 2)电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。
4、不同腐蚀类型的对比
析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
金属腐蚀速度比较:电解原理>原电池原理>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
5、金属的防护
( 1)加防护层,如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
( 2)电化学防护:①牺牲负极的正极保护(原电池原理),正极:被保护的金属设备;负极:比被保护的金属活泼的金属。②外加电流的阴极保护(电解原理),阴极:被保护的金属设备;阳极:惰性电极。
( 3)添加缓蚀剂,改变金属的结构。如制成合金等。
五、本部分知识网络:
模拟训练
1、( 2012·晋中联考)某原电池反应的离子方程式为 Zn+ 2 H+= Zn 2++ H 2↑,则下列说法正确的是( )
A. HNO 3可作电解质溶液
B.在电解质溶液中电子从正极流向负极
C.锌极质量不变
D.石墨可作原电池的正极
答案: D
解析: A项 HNO 3与锌反应不能生成氢气,错误; B项电子是通过外电路从负极流向正极,错误; C项反应过程中, Zn失电子变成 Zn 2+进入溶液,锌的质量减少,错误。
2、( 2012·南昌调研)用石墨作电极,电解 1 mol/ L下列物质的溶液,溶液的 pH保持不变的是()
A. HCl
B. NaOH
C. Na 2 SO 4
D. NaCl
答案: C
解析:电解 HCl溶液生成氢气和氯气,溶质减少, pH增大, A错;电解 NaOH溶液实质是电解水, NaOH溶液浓度增大, pH也增大, B错;电解 NaCl溶液生成 NaOH, pH增大, D错。
3、( 2010·常州二模)三氧化二镍( Ni 2 O 3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:用 NaOH调 NiCl 2溶液 pH至 7.5,加适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的 Cl 2在弱碱性条件下生成 ClO-,把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是( )
A.可用铁作阳极材料
B.电解过程中阳极附近溶液的 pH降低
C.阳极反应方程式为: 2 Cl-- 2 e-= Cl 2
D. 1 mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了 1 mol电子
答案: A
解析:电解时阳极产生 Cl 2,电极反应式为 2 Cl-- 2 e-= Cl 2,,故 C项正确;同时可知阳极应是惰性电极,否则溶液中的 Cl-不可能失电子,故 A项错。 B项,阳极产生的 Cl 2与原碱性溶液反应,溶液中 c( OH-)减小,溶液的 pH降低,故 B正确。根据电子守恒即可判定 D项正确。
4、( 2011·宿豫中学二模) NaBH 4/ H 2 O 2燃料电池 (DBFC)的结构如下图,有关该电池的说法正确的是()
A.电极 B材料中包含 MnO 2层, MnO 2可起催化作用
B.电池负极区的电极反应为: BH+ 8 OH-- 8 e-= BO+ 6 H 2 O
C.放电过程中, Na+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗 1 L 6 mol/ L H 2 O 2溶液,理论上流过电路中的电子为 6 N A个
答案: AB
解析: A项正确, MnO 2没有参与氧化还原反应,因此在反应中起催化作用; B项正确,在原电池中,负极发生失电子的还原反应,而且电池的介质为碱性环境,所以负极反应为 BH+ 8 OH-- 8 e-= BO+ 6 H 2 O; C项错误,在原电池中,为确保溶液中电荷守恒,阳离子( Na+)向正极区移动; D项错误,由化合价变化可知,理论上流过电路中的电子为 12 N A个。
5、( 2011·南京调研)下图两个装置中,液体体积均为 200 mL,开始工作前电解质溶液的浓度均为 0.5 mol/ L,工作一段时间后,测得有 0.02 mol电子通过,若忽略溶液体积的变化,下列叙述正确的是()
A.产生气体体积①=②
B.①中阴极质量增加,②中正极质量减小
C.电极反应式:①中阳极: 4 OH-- 4 e-= 2 H 2 O+ O 2↑;②中负极: 2 H++ 2 e-= H 2↑
D.溶液的 pH变化:①减小,②增大
答案: D
解析:①是电解装置,阳极产生氧气: 4 OH-- 4 e-= 2 H 2 O+ O 2↑,每转移 4 mol电子生成 1 mol O 2,②是原电池,正极产生氢气: 2 H++ 2 e-= H 2↑,每转移 2 mol电子生成 1 mol H 2,故当电路中通过等量的电子时,产生的气体是不相等的, A错。①中阴极质量增加,②中正极质量不变,故 B错。②中负极反应是: Zn- 2 e-= Zn 2+,故 C错。①中生成硫酸,故溶液的 pH减小,而②中消耗硫酸,故溶液的 pH增大。