金属腐蚀与防护
「问题」
深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图示,下列与此原理有关说法错误的是( )
正极反应为:
输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为?
管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
本题中的B、C如何解释?
观点1:B细菌有适宜温度,温度稍高它很活跃,再高就死翘翘;钢铁在空气中腐蚀,除电极反应(生成二价铁)外,还有后续空气氧化,试题这种情况不能。
观点2:暖气送的是高温水蒸气,相应锅炉加热用水要脱氧的,有氧的话锅炉很快报废。
观点3:铁管道中有空气的话,那生成的亚铁离子就被氧化了啊
【相关资料】
金属的腐蚀
1、定义:金属的腐蚀从根本上来说就是金属单质被氧化形成化合物,M-ne→M n+
2、类型:化学腐蚀和电化学腐蚀。
3、电化学腐蚀的原理即为原电池原理,根据电解质溶液的性质的不同,又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
4、析氢腐蚀:铁制品(Fe-C合金)在酸性较强的电解质溶液中
负极:Fe-2e→ Fe2+(氧化反应)
正极:2H++2e→ H2(还原反应)
5、吸氧腐蚀:铁制品(Fe-C合金)在极弱酸性、中性或碱性的电解质溶液中
负极:Fe-2e→ Fe2+(氧化反应)
正极:O2+2H2O+4e→ 4OH-(还原反应)
亚铁离子在空气中继续被氧化可转化为Fe(OH)3·nH2O或Fe2O3·nH2O
钢铁腐蚀的防护
钢铁防腐有许多方法:
1、 钢铁表面涂上保护层,如油漆等;
2、 改变金属的内部结构,例如降低含碳量,增加镍、铬等元素制成不锈钢;
3、 利用电化学原理进行保护:
(1)利用原电池原理保护,例如,在轮船船壳上连接一定数量的锌块,由于锌的还原性比铁强,故当发生腐蚀时,由锌来代替铁受腐蚀。虽然这个原理是原电池原理,但我们习惯把发生氧化反应的电极称为阳极,所以,改法又叫做牺牲阳极的阴极保护法;
(2) 利用电解池原理保护,例如,将长期处于潮湿环境的钢铁闸门与外加电源的负极相连,钢铁闸门为电解装置的阴极,外加电源正极再连接一个惰性电极,只要外加电源有足够的电压,钢铁腐蚀产生的原电池电流就无法输送,从而电化学腐蚀被抑制,达到保护的目的。
【编者观点】
在这道题中,硫酸盐还原菌是一种厌氧的微生物,铁管道长期处于潮湿土壤中,发生电化学腐蚀:
负极:Fe-2e→ Fe2+(氧化反应)
正极:SO42-+5H2O+8e→HS-+9OH-(还原反应)
正极反应式的的书写信息图中有提示:SO42-离子得电子成HS-,氢元素的出现告诉我们水参加反应,根据电荷守恒可写出电极反应式,A正确,后续可能发生的是HS-和OH-之间的相互反应,转化为S2-,
叠加所有反应可得到总反应:SO42-+4H2O+4Fe→FeS+3Fe(OH)2+2OH-,该反应在缺氧环境中发生,生成的氢氧化亚铁无法被继续氧化,不可能出现+3价,C错。
B和D考查内容均为金属的保护。输送暖气的管道,在外面包裹着保温层,相当于在管道外面涂了保护层,因此不易发生电化腐蚀;同时,输送暖气的管道温度较高,管道外面应该是比较干燥的,管道外面没有电解质溶液,就无法发生电化学腐蚀,B正确。在管道外面刷上富锌油漆,就构成了一个锌铁的原电池,在发生电化腐蚀时,腐蚀的是锌,保护的是铁管道,牺牲阳极的阴极保护法,D正确。
问题来源:华师-高中化学QQ群
问题整理:龚晨辉
审核定稿:金培勤、王富龙
特约指导:储成连、周玉枝
特别感谢:吴民生、权南南
编辑美化:胡敏
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