金属的腐蚀与防护（原卷版）

第一章化学反应与能量转化

第四节金属的腐蚀与防护

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01/学习目标明确内容要求，落实学习任务

02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆

03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识

04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点

05/问题探究探究重点难点，突破学习任务

06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养

part.

学习目标

I.了解原电池的工作原理。

2.能写出电极反应式和电池反应方程式。

3.学会设计简单原电池装置。。

重点：金属的腐蚀。

难点：析氢腐蚀与吸氧腐蚀。

思维导图

吸氧腐蚀

一、金属的腐蚀

1、化学腐蚀

（1）反应类型：普通的化学反应

（2）特点：一产生，电子一转移给氧化剂

2、电化腐蚀

（1）反应类型：反应

（2）特点：产生，电子转移给氧化剂

3、普遍性：两者往往同时发生，腐蚀更普遍

二、电化学腐蚀的类型

1、析氢腐蚀

（1）形成条件：水膜酸性一

（2）特点：在密闭容器中气体压强一

2、吸蚀

（1）形成条件：形成条件：水膜酸性—或呈—甚至—

（2）特点：在密闭容器中气体压强一

（3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生腐蚀，氢后的不活泼金属发生—腐蚀

（4）普遍性：腐蚀更为普遍

三、钢铁吸氧腐蚀的过程

（1）腐蚀过程

①负极反应：_______________________

②正极反应：_____________________________

③电池反应：________________________

（2）后续反应

①氧化反应：___________________________

②部分分解：__________________________

（3）铁锈成分：FezCh的复杂水合物（Fe2O3*«H2O）

（4）铁在无氧条件下的生锈过程：Fe―>Fe2+^Fe（OH）

四、金属的防护

改变金属材—如把Ni、Cr等加到普通钢中制成

料的组成不锈钢

金

覆盖保如电镀、涂油脂、喷油漆、覆盖搪瓷、

属护彦厂包裹塑料、表面钝化等

的

防一极：比被保护

牺牲阳极利用原

护(金属活泼的金属;

电厂的阴极保一电池原

化极：被保护的

护法理

学金屈设备

保

护阳极：被保护的

一外加电流利用电

」的阴极保一解池原金属设备；

一极：惰性金属

护法理

或石墨

皿04效果检测

1.请判断下列说法的正误（正确的打7”，错误的打“X”）

（1）金属被腐蚀的本质是M+nH2O==M（OH）n+^H2f。（）

（2）马口铁（镀锡铁）镀层破损后，首先是镀层被氧化。（）

（3）金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。（）

（4）常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀。（）

（5）钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的正极反应式相同。（）

（6）干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀（）

（7）铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀（）

（8）纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理•样（）

（9）Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物（）

（10）钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3卜

2.如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察。

（1）铁钉逐渐生锈，铁钉的腐蚀属于腐蚀（填“化学”或“电化学

（2）若试管内液面上升，则原溶液呈,发生腐蚀（填"析氢”或"吸氧”），电极反应：负极

为,正极为o

（3）若试管内液而下降，则原溶液呈,发生腐蚀（填“析氢”或“吸氧”），电极反应：负极

为,正极为

（4）若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在（填“甲”或，乙”）溶液中腐蚀的速率较快。

part.

问题探究

A问题一金属的腐蚀

【典例1】下列关于金属腐蚀的说法中正确的是（）

A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程

B.化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程

C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈

D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生

【解题必备】化学腐蚀与电化学腐蚀：

类型化学腐蚀电化学腐蚀

金属与接触到的干燥气体或非电解质不纯的金属接触到电解质溶液发生原

条件

液体直接发生化学反应电池反应

本质M—〃e-=M"+M—

现象金属被腐蚀较活泼的金属被腐蚀

区别无电流产生有微弱电流产生

联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重

【变式11】以下现象与电化学腐蚀无关的是

A.生铁比纯铁容易生锈

B.银质物品久置表面变暗

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

【变式12】（2024辽宁省沈阳市第二中学第五次模拟）2012年9月25日开始服役的我国首艘航母辽宁舰采

用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。卜.列分析正

确的是

A.舰艇腐蚀主要是因为发生了化学腐蚀B.图甲是海水环境下的腐蚀情况

C.腐蚀时负极反应为：Fe-3e-=FeuD.焊点附近可用锌块打“补丁〃延缓腐蚀

A问题二金属腐蚀快慢的比较

【典例2］如图所不，装置中都擅有O.lmolL।的NaQ溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片

腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（）

①②③④

A.0@③④B.①②©®C.④②D.②①©®

【解题必备】判断金属腐蚀快慢的规律

（1）对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学腐蚀〉

有防护措施的腐蚀。

（2）对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中〉弱电解质溶液中,非电解质溶液中。

（3）活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快.

（4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。

【变式21】（2024福建省福州第一中学高一上学期10月月考）图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀

A.④〉②，①〉③B.②〉①，③〉④C.③>②>①>①D.④>②①

【变式22】利用如图装置进行实验（U形管为耐压试管），开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段

时间。下列说法正确的是

B.a、b管溶液的pH值都增大

C.一段时间后，a管液面低于b管

D.a、b两管中发生相同的电极反应为Fe3e=Fe3+

A问题三析氢腐蚀与吸氧腐蚀

【典例3】金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。

NaCI溶液

（1）请写出有关电极反应式：

①铁棒上电极反应式：o

②碳棒上电极反应式：_________________________________

（2）该图所表示的是（填“析氢”或"吸氧”）腐蚀。

（3）若将02撤走，并将NaCI溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示（填"析氢"或"吸氧"）腐蚀原理;

若用牺牲阳极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为棒。

【解题必备】析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性

电极负极Fe-2e-=Fe2*

反应+_-

正极2H+2e~=H2tO2+2H2O+4e=4OH

总反应式+2

Fe+2H=Fe*4-H212Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

联系吸氧腐蚀更普遍

【变式31】研究小组将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图11）。从胶头滴管中滴

入醋酸溶液，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法不正确的是（）。

测量压强仪器

醋酸溶液

铁粉

和碳粉

图1

A.0~匕时压强增大的原因不一定是铁发生了析氢腐蚀

B.铁粉发生反应：Fe-3e-=Fe3*

C.碳粉上发生了还原反应

D.t2时，容器中压强明显小于起始压强，原因是铁发生了吸氧腐蚀

【变式32】在一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示，下列说法正确的是（）。

pH2466.5813.514

腐蚀快慢较快慢较快

主要产物2+

FeFe3O4Fe2O3FeO2~

A.当pHV6.S时，碳钢主要发生化学腐蚀

B.当pHV4和pH>13.5时,碳钢主要发生析氢腐蚀

C.pH越大，碳钢的腐蚀速率越慢

D.pH=14时，负极反应为40H-+Fe-3e—=Fe02、2H20

A问题四金属的防护

【典例4】为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCI

溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（）。

A.加入AgNCh溶液产生沉淀

B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现

C.加入KSCN溶液无红色出现

D.加入&[Fe（CN）6]溶液无蓝色沉淀生成

【解题必备】金属的防护：

电化学防护牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法

原理原电池原理电解原理

被保护的金属作正极（阴极），以一种活动被保护的金属作阴极，惰性可极作辅助阳

措施

性较强的金属作负极（阳极）极，连上直流电源

如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装

应用如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等

上若干锌块，可保护钢铁设备

示意图钢研】工u辅助阳极

阳极］（不溶性）

【变式41］下列关于金属的电化学腐蚀与防护的说法止确的是

电源

%0（水膜）八「1地面

14—J金属

钢闸门-海水总卅助电极-----《导线

区不溶性）

«a钢佚输水管▼噎管道废铁

C_if0

A.铜板打上铁钾钉后,B.钢闸门与电源的负极相连，C.金属M比铁活泼，电D.阴极的电极反应

铜板更易被腐蚀可防止钢闸门腐蚀子由钢铁输水管流出式为Fe-2e-=Fe?+

【变式42】利用如图装置探究铁的腐蚀与防护，下列说法错误的是

装置1装置n

A.装置I中铁发生析氢腐蚀

B.装置II中铁电极上发生还原反应

C.装置I中石墨电极附近溶液pH上升

D.装置II模拟了牺牲阳极的阴极保护法

part.

VU分层训练

1.相同材质的铁在下列四种情况下不易被腐蚀的是（）

”球均匀

青镀层

r

食手2国3t二斗食捻水

塑料盆照料板

BcD

2.下列有关金属的腐蚀与防护叙述正确的是

A.铁管上镶嵌锌块，采用的是他牲阳极法使铁不易被腐蚀

B.川锡焊接的铁质品，焊接处不易腐蚀

通电

C.用铁电极电解饱和食盐水：2CI+2H2O—C12+H2+2OH-

D.用外加电流法保护钢铁设备时，将设备连接电源正极

3.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片，观察到：开始导管内液面下

降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面，以下有关解释合理的是

A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应

B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀

C.墨水回升时，碳极反应式为O2+2H2O+4e—=40H—

D.具支试管中溶液pH逐渐减小

4.将铁粉和活性炭的混合物用NaQ溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列

有关该实验的说法正确的是（）

A.铁被氧化的电极反应式为Fc—3L-F/+

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

5.为防止铁管道腐蚀分别采取了如下甲、乙两种方法，下列有关说法错误的是（）。

A.方法甲叫作牺牲阳极保护法，R可以选择Zn、Cu等金属

B.方法乙叫作外加电流阴极保护法

C.两种方法的实质均是阻止铁发生氧化反应而腐蚀

D.在潮湿的酸性土壤中，铁管道主要发生析氢腐蚀

6.某小组同学研究84消毒液（主要成分为NaClO）对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉（铁碳合金）和纯铁粉

分别浸没于10mL84消毒液中，记录现象如下:

1小时2小时5小时

无明显铁钉表面出现少量铁钉表面“生长”出大

铁钉

现象红褐色物质量红褐色物质

无明显

纯铁粉无明显现象无明显现象

现象

下列说法正确的是（）c

A.铁钉主要发生的是化学腐蚀

B.铁钉腐蚀后的溶液中c（CD增大

C.铁粉的腐蚀速率慢主要是由于其表面积大

D.84消毒液有强氧化性，因此Fe被腐蚀时发生：Fe-3e-=Fe34

7.（2024重庆市鲁能巴蜀中学校高二上学期1月期末）铜丝缠绕在铁钉上，进行如图所示的实验，下列对

实验现象的解释合理的是

铜丝

7\

琼脂+培养皿

NaCl溶液

A.向铜丝周围滴加两滴酚酰;出现红色：2H2O+2e-=H2T+2OH-

B.铁钉溶解：Fe—3e^Fe3+

2+5

C.向铁钉周围滴加两滴铁银化钾出现监色：Fe+K-+[Fe（CN）6j=KEeLFe（CN）6Jl

D.电流方向是从铁钉到铜丝

8.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。

NaCl溶液

（1）请写出有关电极反应式：

①铁棒上电极反应式：O

②碳棒上电极反应式：O

（2）该图所表示的是（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。

（3）若将02撤走，并将NaC卜溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀原理;

若用牺牲阳极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为棒。

养［提□

1.镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少黄漂白粉，溶液恢复棕色；加入CC14,振荡,

静置，液体分层。下列说法正确的是（）。

A.褪色原因为L被Fe还原

B.液体分层后，上层呈紫红色

C.镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈

D.溶液恢复棕色的原囚为「被氧化

2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是

A.在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀

B.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原

C.轮船的船壳吃水线以下常装有一的锌块，这是利用了牺牲阳极法

D.铜铁交接处，在潮湿的空气中宜接发生反应：Fe-3e-=Fe",继而形成铁锈

3.支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确

的是

A.高硅铸铁作用为传递电流和提耗阳极材料

B.通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁

C.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

D.该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法

4.下列说法中错送的是

A.图I表示钢铁发生吸氧腐蚀

B.图2表示钢铁发生析氢腐蚀

C.图3表示将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好

D.图4表示钢阳门作为阴极而受到保护

5.用压强传感器探究牛.铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下:

分析图象，以下结论错误的是（）

A.溶液pHW2时•，生铁发生析氢腐蚀

B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀

C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快，

D.两溶液中负极反应均为Fe2e-Fe2+

6.（2024陕西省西安市蓝田县城美中学大学区联考）学校化学兴趣小组模拟铝的电化学腐蚀实验从而探究

铝制品表面出现白斑的原因，装置如图所示，下列说法错误的是

用NaCI溶液润

湿的活性炭

忸箔〃J~

A.铝在发生腐蚀的过程中将化学能转变成电能和热能

B.电流从铝箔通过电流表流向活性炭

C.活性炭粉的存在加速了铝箔的腐蚀

D.该反应总反应为4Al+3O2+6Hg=4Al（OH）3,生成的进一步脱水形成白斑

7.（2024广东省揭阳市二模考试）某同学进行以下实验：

操作现象

取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚