金属的腐蚀与防护知识点总结苏教版选修4汇总

1、第三单元 金属的腐蚀与防护知能定位1.2.3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。 情景切入 铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中容易生锈？采取什么措施可以防止铁生锈自主研习一、金属的电化学腐蚀1.(1(2(3 化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电 电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引2.( 1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐负极： 2Fe=4e-+2Fe2+正极： 2H2O+O2+4e-=4OH-总反应： 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)

2、 2 最终生成铁锈(主要成分为 Fe2O3xH2O4Fe(OH) 2+O2+2H2O=4Fe(OH) 32Fe(OH) 3=Fe2O3 xH2O+(3-x)H2O。(2) 析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2第1页 共 14页负极： Fe=Fe2+2e-正极： 2H+2e-=H2 ;总反应： Fe+2H+=Fe2+H2。 二、金属的电化学防护1. （1 （22.（1）牺牲阳 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属作阳极（负极）被腐蚀，作为（2课堂师生互动知识点 钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较类型析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱电解质溶液溶有

3、 CO2的水溶 t 液溶有 O2 的水溶液负极反应Fe-2e-=Fe2+正极反应2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-电通路Fe 失 2e-，成为 Fe2+进入溶液， Fe 失去的 e-流入 C 极，H+趋向于 C 极， 与 C极上的 e-结合成 H2 析出溶液Fe 失 2e- 成为 Fe2+进入溶液， Fe 失去的 e-流入 C极，在 C极 O2 获得 e-成为 OH- 进入溶液其他反应及 产物Fe2+2OH-=Fe(OH) 22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O普遍性吸

4、氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍考例 （ 2009北京卷， 6）下列叙述不正确的是（ A.第2页 共 14页B.C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应： O2+2H2O+4e-=4OH-D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应： 2Cl-2e-=Cl2 解析：本题主要考查电化学知识，只要掌握原电池和电解的原理就能作答， B 项锌作负极，铁被保护， C、 D答案： AA 项中锌作阳极，变式探究 12009上海卷， 13）下图装置中， U 型管内为红墨水，a、 b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 （ ）C两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e=Fe2+D a试管中发生了吸氧

5、腐蚀， b 答案： B氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故性，发生性，发生腐蚀，腐蚀，B项错。解析： a 为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小； b 中酸性较强，发生析 变式探究 2（ 1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 （2）若试管内液面上升，则原溶液是 电极反应：负极： ，正极： （3）若试管内液面下降，则原溶液呈 电极反应：负极： ；正极： 答案：（12）弱酸性或中吸氧 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH-3）较强的酸 析氢 Fe-2e-=Fe2+ 2H+2e-=H2解析：根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有

6、电解质溶液时，若形成闭合回路，即可 构成原电池。铁钉实际上是钢制成的，在这种情况下具备形成原电池的条件，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内 压强减小，气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降， 说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出 电极反应。知识点 金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护1.不纯的金属或合金， 在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀， 活泼金属因被腐蚀而损耗。（1（2第3页 共 14页活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快，在强电解质

7、溶液中的腐 （3电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有原电池防护措施的腐蚀 有电解池防护措施的腐蚀。考例 如下图所示， 各容器中盛有海水， 铁在其中被腐蚀时， 由快到慢的顺序是 （ ）A. 4213B.2134C.4231D.3241解析：金属的腐蚀，从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中， 活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被保护起来，其被腐蚀的速度大大减小，所 以装置 3 中的铁被腐蚀的速率比 1 中的慢；反之，当铁与比它不活泼的金属，如Sn、Cu 等连接起来，则被腐蚀的速度增大，所以在容器 2 中的铁比容器 1 中的铁腐蚀得快。容器 4 是一

8、 个电解池，在这里 Fe 是阳极，不断地以 Fe2+的形式进入容器中，从而加速了铁的腐蚀，在上 述四种容器中，容器 4 中的铁的腐蚀过程是最快的。综上分析，按铁被腐蚀的快慢顺序为： 4213 答案： A变式探究 3 如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 （ ）A. aB. bC. aD. b 答案： Ba、b 均构成原电池， a 中 Fe 为负极，铜丝为 正极发生 O2+2H2O+4e-=4OH-，故A中铜丝处变红， b 中Al 为负极， Fe钉做正极，附近有 OH-生 成，故 B

9、 项正确。变式探究 4 （ 2008广东卷， 12）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（A.B. 当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁C.D. 答案： AC第4页 共 14页解析：本题考查了金属的腐蚀与防护问题， B中镀锡铁制品破损后，铁作负极被腐蚀； D 中当 加外加直流电源正极时钢管作阳极被腐蚀，故选AC。变式探究 5 （ 2011北京卷， 8）结合下图判断，下列叙述正确的是（AB. 和中负极反应均是 Fe-2e-=Fe2+C. 和中正极反应均是 O2+2H2O+4e-=4OH-D. 和中分别加入少量 K3Fe（ CN）6溶液，均有蓝色沉淀 答案： A 解析：本题考查了电极反应式的书写

10、，解题的关键是理解原电池原理。在原电池中活泼金属 为负极失电子被氧化，不活泼金属做正极被保护，A 项正确； I 中锌为负极，失电子被氧化， B项错误；中为酸性电解液，不能生成OH，C 项错误；亚铁离子与铁氰化离子生成蓝色沉淀， I 中无亚铁离子生成，故无蓝色沉淀，D 项错误。特别提醒（1）化学腐蚀电化学腐蚀（主要）定义金属跟接触到的物质 直接发生化学反应引 起的腐蚀不纯金属（或合金）接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀吸氧腐蚀（主要）析氢腐蚀条件金属与物质直接接触水膜中溶有 O2，呈极弱酸 性或中性、碱性水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而

11、腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生反应式2Fe+3Cl2=2FeCl3负极： Fe-2e-=Fe2+正极 :2H2O+O2+4e-=4OH- 正极： 2H+2e-=H2联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大（2）化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在 金属活动性顺序中位于氢前面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。课后强化作业基础夯实1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（ 因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化A. B.第5页 共 14页答案：

12、C解析：金属腐蚀的实质是 M ne-=Mn+，总是被氧化，均是氧化还原反应；钢铁在潮湿的空 气中发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。2. 为了探究金属腐蚀的条件和速率， 某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验A.B. 实验结束时，装置一C.D.答案： B 解析：这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题，主要考查如何分析铁钉所处的环境， 对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水性等知 识点。装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置中铁

13、钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝， 由于 Fe比 Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池也会加速铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫 酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵 蚀。3. 铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是（A. 铁水龙头B.C 塑料水龙头D.答案： B 解析：铁制水管和铜制水龙头两种材料可以构成原电池的两极，其中铁管做负极，铜做正极， 水可作电解质溶液，这样铁发生电化学腐蚀，而其他选项不能构成原电池。4. 下列

14、关于金属腐蚀的叙述中正确的是（A. 金属被腐蚀的本质是： M-ne-=Mn+ （MB.C.B. 金属发生电化学腐蚀时是较活泼金属作负极先被腐蚀 答案： AD 解析：金属的电化学腐蚀也可以在中性或碱性环境下进行；镀锌铁中锌若被腐蚀完， Fe 也可 继续被腐蚀，而且实际上锌被腐蚀后露出的铁也会被空气、水所腐蚀（即铁的吸氧腐蚀） 。5. 下列说法中，不正确的是（A. 电解精炼铜时，粗铜中的金、银、锌等形成阳极泥而与铜分离B. 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法C. 用铝质铆钉焊接铁板，铁不易被腐蚀D. 钢铁设备与外加直流电源的负极相连可以防止钢铁腐蚀第6页 共 14页解析

15、： A 选项中电解精炼铜时，粗铜中的金、银等形成阳极泥而与铜分离，但Zn不能形成阳极泥，故 A 错； B选项中在海轮外壳连接锌块保护外壳，锌块作负极，可以起到保护海轮的作 用，故 B正确； C选项原理同 B，故 C正确； D选项中钢铁设备与外加直流电源的负极相连可 以避免铁失电子，防止钢铁腐蚀，故 D 正确。6. 铁在下列情况下腐蚀最快的是（A.B.C.D. 答案： C 解析：金属腐蚀的实质是金属与所接触的物质反应失电子而转化为金属离子。其中铁的腐蚀 主要是与接触到的电解质形成原电池反应而发生电化学腐蚀为主。根据原电池的工作原理可 知， Fe若作原电池的负极，被腐蚀的速度就快，而作原电池的正极

16、，则被腐蚀的速度就减慢。 本题中要找铁被腐蚀最快的，当然应找铁与锡连接放入海水中的腐蚀。因为此时已构成形成 原电池的条件，且铁作负极，电解质溶液的导电能力也很强，腐蚀速度最快。7. 为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有（A.B.C.D. 答案： BD 解析：本题考查金属腐蚀的一种防护方法电化学保护法。该方法的理论根据是：金属晶 体（如 Fe）中存在如下平衡 Fe Fe2+2e-。显然，铁接触到的物质若易失电子，使平衡向左 移动，即铁不易失电子；否则，将加速 Fe失电子被腐蚀。电源负极是产生电子的极；Zn比 Fe活泼。8. 下列叙述中正确的是（A.B. 由 Cu、 Zn 作电极与 CuSO4溶

17、液组成的原电池中， CuC.C. 铜锌原电池工作时，若有 13 g锌被溶解，电路中就有 0.4 mol 电子通过 答案： D 解析：两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池的材 料一定都是金属，例如锌与石墨电极也能与电解液构成原电池。在原电池中，活泼金属中的 电子流向不活泼的电极，因此活泼金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液构成原电池， 铁比锡活泼， 铁先失电子被腐蚀。 铜锌原电池工作， 锌作负极失电子， 电极反应为 Zn=2e-+Zn2+， 1 mol Zn 失去 2 mol 电子，则 0.2 mol Zn （质量为 13 g）被溶解时电路中有 0.4 mo

18、l 电子通过。 能力提升1. （ 2010北京高考）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（ ）A.B.C.D. 钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-3e-=Fe3+答案： B第7页 共 14页解析： A 中钢管与电源正极连接，成为电解池的阳极而溶解，加速了钢管的腐蚀，故 A 项不 符合题意。铁遇冷浓硝酸表面钝化，形成了一层致密的氧化物保护膜，可保护内部不被腐蚀， 故 B 正确。钢管与铜管露天堆放在一起，潮湿的空气作为电解质溶液，铜管为正极、钢管为 负极发生电化学腐蚀，加速了钢管的腐蚀，故 C 项不合题意。钢铁发生析氢腐蚀时，负极反 应式应是 Fe-2e-=Fe2+，故 D 项不合题意。2. 下

19、列叙述不正确的是 ( )A.B.C. 钢铁吸氧腐蚀的正极反应 :O2+2H2O+4e-=4OH-D. 工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e-=Cl2答案： A解析：本题考查电化学知识的应用。 A项，铁为镀件，应为阴极。 B项，Fe与 Zn构成原电池 时，活泼的 Zn作负极溶解(即阳极， A 项错)，使正极 Fe受到保护( B 项对)。 C项，钢铁吸 氧腐蚀时， Fe作负极被腐蚀， O2在正极(碳)得电子， C项正确。 D 项，在阳极上失电子的 能力是 Cl-OH-，D 项对。3. 铁生锈是一种常见的自然现象， 其主要的化学反应方程式为 :4Fe+3O2+xH2O=2Fe2O3xH2O。

20、()如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是A. B.B. C. 答案： C 解析：此处铁生锈属于吸氧腐蚀。处没有和电解质溶液接触，不 构成原电池，锈蚀速率较慢；处已与电解质溶液接触，但处 含 O2 较少，所以处腐蚀最快。4. 家用炒菜铁锅用水清洗放置后， 出现红棕色的锈斑， 在此变化过程中不发生的化学反应 ( )A. 4Fe(OH) 2+2H2O+O2=4Fe(OH) 3B. 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH) 2C. 2H2O+O2+4e-=4OH-D. Fe-3e-=Fe3+答案： D 解析：洗过的铁锅在空气中放置，可发生吸氧腐蚀，负极发生的反应是： Fe-2e

21、-=Fe2+ 极发生的反应是： 2H2O+O2+4e-=4OH-，总反应方程式是 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH) 2，而生成 的 Fe(OH) 2又被氧化为 Fe(OH) 3： 4Fe(OH) 2+2H2O+O2=4Fe(OH) 3。5. 下列关于金属保护方法的说法正确的是(A.B.C.D. 钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法答案： B解析： A 选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效 的保护； B 选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从 而保护铁不被腐蚀； C选项应是牺牲阳极的阴极保护法； D

22、 选项中应是用沥青做涂层的涂层保第8页 共 14页护法。6. 下列有关纯铁的描述正确的是（A.B. 与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁快C.C. 答案： D 解析：生铁是铁和碳的合金，由于合金的熔点低于组分金属的熔点，所以 A 选项不正确；生 铁与酸反应时，因为内部含有很多杂质，构成无数微小的原电池，使反应速率比纯铁要快， B 选项不正确； 同样生铁在潮湿的空气中 Fe、C 构成许多微小的原电池而发生电化学腐蚀，腐蚀速率比纯铁要快得多， C选项不正确； 金属铁、 铝在常温下都能在浓硫酸、 浓硝酸中发生钝化， D 选项正确。7. 下列叙述正确的是（ 锌跟稀硫酸反应制 H2冶炼铝时，把氧化铝

23、加入液态冰晶石中熔融后电解； 钢铁表面常易腐蚀生成 Fe2O3 nH2OA.全部B.C.D.答案： B 解析：对，因为能组成原电池，反应速率加快。错，因为白口铁（镀锌的铁）镀层破损 后，腐蚀锌保护铁，马口铁（镀锡的铁）是腐蚀铁、保护锡；对，因为电镀时，镀件金属 作阴极，镀层金属作阳极；对，因为氧化铝熔点很高，只有在冰晶石助熔剂的作用下，在 较低温度下就能熔融，可节能降耗；对，因为铁锈的主要成分是Fe2O3 nH2O，显红色。8. 镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有 0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是（有 5.6 g有 6.5 g 在标准状况下有 2.24 L 在标准状况下有 1.12 L

24、A.B.C.D.答案： B解析：镀 Zn的铁发生电化学腐蚀，锌作负极： Zn-2e-=Zn2+，有 0.2 mol 电子转移，有 0.1 mol Zn溶解，在正极上： 2H+2e-=H2，生成 0.1 mol H2。9. 下列关于金属腐蚀叙述正确的是（ ）n A.金属在潮湿情况下的腐蚀，其实质是：M+nH2O=M（OH） n+ 2 H2B. 金属的化学腐蚀实质是 M+ne-=Mn+ ，金属得电子被氧化成阳离子C.C. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 答案： D解析：金属在潮湿的空气中易被腐蚀，但并不一定就是金属与水的反应，把金属第9页 共 14页腐蚀的条件及原理搞错，故 A

25、 错；化学腐蚀是金属直接与周围接触的物质发生化学反应，金 属失电子，被氧化， B 不正确；金属发生化学腐蚀，只要有氧化剂即可，C错。10. （2010（1碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是（用离子方程式表示） 。为将碱洗糟液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入列试剂中的a.NH3c.NaOHb.CO2d.HNO3为 。取少量废电解液，加入 原因是 。若 X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于处。以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液 中电解，铝材表面形成氧化 膜，阳极电极反应式 。取少量废电解液，加入 NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的2）镀铜可防止

26、铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是3若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为。答案：（ 1） 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2 b 2Al+3H2O6e-=Al2O3+6H+ 因为 HCO-3与 H+反应，使得 H+浓度减小，产生 Al（OH） 3 （2）阳极 Cu 可以发生氧化反应生成 Cu2+（3） N 牺牲阳极的阴极保护法1）冒气泡的原因是 Al与 NaOH反应，离子方程式为： 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2 -+3H2 ；使 AlO-2 生成沉淀，最好是通入 CO2，若加 HNO3阳极是 Al 发生氧化反应，要生成氧化膜，还必须有 H

27、2O 参加，故电极反应式为： 2Al+3H 2O6e-=Al2O3+6H+；加入 NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有H+，HCO-3与 H+反应生成 CO2气体，随着 H+的减少，溶液碱性增强，产生 Al（OH） 3 沉淀。 （2）电镀时，阳极 Cu 可以发生氧化反应生成 Cu2+，以补充 Cu2+ （3）铁被保护，可以作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X 为碳棒，开关 K 应置于 N处,Fe 作阴极受到保护；若 X为锌，开关 K置于 M 处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的 阴极保护法。专题小结知识脉络 一、化学反应中的热效应第 10 页 共 14 页，本质原

28、因：化学反应是旧键断裂和新键形成的过程 吸热反应：AZ/O,E融物 爲昨学笔一切都白q NX分沖刺化学反应中的热效应化学反应中J反应热:符号为/,单位是kJ mo或J 5。|-1 的热量变化J放热反应：酬a扯曲E生如反应热的测量:一般利用量热计进行测董I反应热的计算:可利用盖斯定律计算无法测量的反应热意文:既表明了化学反应中的物庚变化，又表明了化学反应.中的能蜀变化热化学方程式（要注明反应物和生成物的聚集状态书写注要标明M的数值、单位和符号.要标明反应的温度和压强（不标时表示常温常压下的数值） 爭热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数, .I它只代表物质:的量，事/的数值要与化学计量数相对应AH 圭M -忙反应期I计算依据 盖斯定律I化学键断裂、形成过程中的能就变化二、化学能与电能的转化第“页共14页专题归纳应用专题