黎小兵

據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和金屬材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的25%，所以要探究金屬腐蝕的本質(zhì)，合理保護金屬，更好地為人類造福。

一、金屬的電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕

金屬發(fā)生原電池反應(yīng)所引起的腐蝕為電化學(xué)腐蝕，金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（無原電池反應(yīng)發(fā)生）的腐蝕為化學(xué)腐蝕。

例1 下列有關(guān)電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的敘述不正確的是（? ）。

A.自行車鋼架生銹主要是電化學(xué)腐蝕所致

B.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕

C.金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕時無電流產(chǎn)生

D.純銀器表面在空氣變暗是因為發(fā)生了化學(xué)腐蝕

解析 自行車鋼架生銹主要是因為鐵與碳、潮濕空氣形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，A項正確;常溫下，置于空氣中的金屬主要是因為金屬與其所含雜質(zhì)（如碳）、潮濕空氣形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，B項不正確;金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕時不能形成原電池，無電流產(chǎn)生，C項正確;純銀器不含雜質(zhì)，不能形成原電池，則純銀器表面在空氣變暗是因為發(fā)生了化學(xué)腐蝕，D項正確。答案為B項。

二、析氫腐蝕與吸氧腐蝕

金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，若水膜的酸性較強，則發(fā)生析氫腐蝕;若水膜的酸性較弱或呈中性，則發(fā)生吸氧腐蝕。

例3 將炭粉與鐵粉均勻混合，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸溶液潤濕過的具支試管中。如圖1所示選項中正確的是（? ）。

解析 酸性條件下，金屬鐵發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)管中水面下降，A項錯誤;D項中試管缺少塞子，水面無變化，D項錯誤;中性條件下，金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕，導(dǎo)管中水面上升，B項正確，C項錯誤。所以B項正確

例2 利用如圖1所示裝置進行實驗，開始時，左右兩管液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法正確的是（? ）。

A.左管中O2得到電子，右管中H+得到電子

B.一段時間后，左管液面低于右管液面

C.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe-3e-Fe3+

D.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小

解析 左管中鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，O2得到電子，右管中鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，H+得到電子，A項正確;左管中吸收氧氣，壓強減小，右管中析出氫氣，壓強增大，則一段時間后，左管液面上升，右管液面下降，使左管液面高于右管液面，B項錯誤;a、b兩處鐵絲均作負極，電極反應(yīng)式均為Fe-2e-Fe2+，C項錯誤;左管中O2得到電子，其電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-，a處c（OH-）增大，則a處溶液的pH增大，右管中H+得到電子，其電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑，b處c（H+）減小，則b處溶液的pH增大，D項錯誤。答案為A項。

三、金屬腐蝕快慢的比較

金屬腐蝕的速率不僅與腐蝕的原理有關(guān)，而且與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。比較金屬腐蝕快慢時，要首先弄清金屬腐蝕的原理和介質(zhì)的性質(zhì)，然后應(yīng)用金屬腐蝕快慢的規(guī)律進行判斷。

例3 如圖2所示容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是（? ）。

A.④>②>①>③? B.②>①>③>④

C.④>②>③>①? D.③>②>④>①

解析 ①中Fe發(fā)生化學(xué)腐蝕;②中Fe為原電池的負極，腐蝕速率快;③中Fe為原電池的正極，被保護，則鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是②>①>③。④中Fe為電解池的陽極，會失去電子，鐵被腐蝕的最快。則鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是④>②>①>③。答案為A項。

四、金屬的電化學(xué)防護方法

金屬的電化學(xué)保護法有犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。

例6 （2020年高考江蘇化學(xué)卷）將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖4所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是（? ）。

A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+

B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱

C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護

D鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快

解析 A項，由題意可知，該裝置是犧牲陽極的陰極保護法，金屬M是陽極（原電池的負極）發(fā)生氧化反應(yīng)，鋼鐵設(shè)備是陰極（原電池的正極），在陰極發(fā)生還原反應(yīng)（Fe不會在陰極失去電子），A項錯誤;B項，因該裝置是犧牲陽極的陰極保護法，則金屬M的活動性比Fe的活動性強，B項錯誤;C項，利用犧牲陽極的陰極保護法，是因鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護，C項正確;D項，在海水中含有大量的氯化鈉等電解質(zhì)，則鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。所以C項正確

例4 （2017年高考全國理綜卷Ⅰ）支持海港碼頭基礎(chǔ)的防腐技術(shù)，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖3所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是（? ）。

A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D.通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整

解析 此題使用的是外加電流的陰極保護法。通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零，A項正確;

通電后，被保護的鋼管柱作陰極，高硅鑄鐵作陽極，則通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B項正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，則高硅鑄鐵不損耗，C項不正確;外加電流要抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，則通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整，D項正確。答案為C項。

（收稿日期：2021-07-31）