苏教版高中化学选择性必修1复习讲义：金属的腐蚀与防护（学生版+解析）

专题1化学反应与能量变化

第三单元金属的腐蚀与防护

第1课时金属的腐蚀与防护

学习目标

1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。

2.了解防止金属腐蚀的措施。

重点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀；金属的电化学防护。

是点：金属的电化学防护。

思维导图

part.

VO知识导学

一、金属的腐蚀

1.金属的腐蚀

(1)概念：或与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。

(2)金属腐蚀的分类

金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生反应而引起的腐蚀。

②电化学腐蚀：或发生反应，使的金属失去电子而引起的腐蚀。

在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。

2.钢铁的电化学腐蚀

(1)实验探究一钢铁的电化学腐蚀原理

ab

①向铁粉中加入碳粉的目的是；

②实验现象：铁粉变成色，a装置右边的小试管中液面；b装置中右边G试管中液面

(2)钢铁的电化学腐蚀

根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示:

钢铁的析筑腐蚀示意图钢铁的吸辄腐蚀示意图

①钢铁的吸氧腐蚀：

通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生腐蚀。

负极反应式：；正极反应式：O

总反应式：O

Fe(0H)2被进一步氧化成FC(0H)3：,FC(0H)3部分脱水生成Fc203nH2O,

是铁锈的主要成分。

②钢铁的析氢腐蚀：

当钢铁表面的电解质溶液较强时，腐蚀过程中有放出。其中，Fe是极，C是

_______极.

负极反应式：；正极反应式：O

总反应式：O

随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。

【名师点拨】金属腐蚀快慢的判断方法

(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极,原电池的负极＞化学腐蚀

＞原电池的正极)电解池的阴极。

(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液〉弱电解质溶液＞非电解质溶液。

(3)对同••种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。

(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。

【易错提醒】(1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe?+而不是Fe3+。金属腐蚀

主要是电化学腐蚀。

(2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的

吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。

(3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐

蚀。

(4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。

二、金属的防护

1.金属的防护方法

(1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面、覆盖、镀等。

(2)改变金属组成或结构，如,

(3)利用原理来保护金属，防止金属腐蚀。

2.金属的电化学防护

金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

钢

钢

闸1

闸£一1Hl|e"

门

门(

(被

被

保三海水三

保

护■•一一.

护

阴-一施助阳豕

极

阴(不溶性》

极)

)

(牺牲阳极的阴极保护阂3加电流的阴极保护制

(1)牺牲阳极的阴极保护法

将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作(),在不断腐蚀后定

期更换，作为原电池的()的金属不易被腐蚀。

(2)外加电流的阴极保护法

被保护的钢铁设备作为阴极，另加作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。

通电后，电子流向,从而抑制钢铁,阻止钢铁被腐蚀。

3.金属腐蚀原理的应用

(1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生,从而阻止铝进一步被

氧化。可以用运输冷的浓硝酸或浓硫酸。

(2)铁在的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层,可防止铁

被腐蚀。

(3)生活中常用的“暖宝宝”是利用原理制造的。

04效果检测力

I.请判断下列说法的正误(正确的打7”,错误的打“x”)

(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失去电子被氧化的过程()

(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主()

(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀()

(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e-=Fe3+()

(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈()

(6)AkFe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()

(7)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理()

(8)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用()

(9)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用()

(10)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用()

2.小张同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程

是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈。

请你根据有关实验现象，填写相应内容：

⑴甲试管内液面上升，则发生了(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为

负极：,正极：O

(2)乙试管内液面下降，则发生了(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为

负极：，正极：o

3.防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。

(1)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门I••的固体材料R采用什么金属？

(2)图乙所示方案也可降低钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？

(3)上述两种保护方法的原理有何不同？

part.

问题探究

情境引入

《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研究小组的兴趣。“修旧如旧”是文物

保护的主旨。

(1)查阅资料得知铜锈为CU210H)2c03,俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的

艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和。

铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成分是CU2(OH)2CO3],请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐

蚀时的负极反应式。

(2)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈CU2(OH)3C1的原埋示意图,

o2多孔粉状锈

a

Cu2（OH）3CI

b：多孔催化层

写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。

A问题一金属的腐蚀

【典例I】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发

生的总化学方程式：2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2,Fe（0H）2进一步被氧气氧化为Fe（OH）3,再在一定条件

下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是（）

A.铁片发生还原反应而被腐蚀

B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域

C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O+O2+4e===4OH-

D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池.,发牛了电化学腐蚀

【解题必备】1.影响金属腐蚀的因素

影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。

（1）就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。

（2）介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容

易被腐蚀。

2.钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

囚钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二名正极反应式不同，但负极反应式相同，

都是铁失电子被氧化。

3.影响金属腐蚀速率的因素

（1）电解时阳极腐蚀速率最快；电流越大腐蚀速率越快。

（2）发生原电池反应产生的腐蚀，电解质溶液的浓度越大，腐蚀速率越快：两种金属的活动性差别越

大，腐蚀速率越快。

（3）化学腐蚀比电化学腐蚀的速率慢。

（4）电解产生的腐蚀比原电池产生的腐蚀速率快。

【变式1-1J下列有关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.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发牛.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

【变式1-2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和醋酸溶液，各加入生铁块，放

置一段时间。下列有关描述错误的是（）

红鼻水

a生铁块b

A.生铁块中的碳是原电池的正极

B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高

C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e-=Fe?+

D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

A问题二金属的电化学防护

【典例2】研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥n的重要课题。下列判断中正确的是（）

h钢

铁

桥

取

海

水

①D

A.用装置①模拟研究时未见a1：有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀

B.②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀

C.③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩

D.①②@中海水均是实现化学能转化为电能的电解质

【解题必备】1.金属防护的原理

改变其内部结构------作原电池的正极

建保护的金属D

加保护层一---------＜一一作电解池的阴楣

2.金属的电化学防护

类型方法原理实例

牺牲阳极的在被保护的设备上装上比它更活泼被保护的金属作原电船舶的外壳

阴极保护法的金属池的正极上装锌块

外加电流的将被保护的设备与惰性电极置于电被保护的金属作电解保护海水中

阴极保护法解质溶液中，接上外加直流电源池的阴极的钢闸门

金属被保护的效果

电解池的阴极>原电池的正极,一般防护措施〉无保护措施3

【变式2-11某城市为了减少钢管因锈蚀造成的损失，拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关

说法正确的是（）

A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生化学腐蚀

B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M将电子通过导线流向钢管

C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动，抑制H+与铁的反应

D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以使钢管表面的腐蚀电流接近于零

【变式2-2]如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置，下列有关说法正确的是（）

A.该装置为电解池

B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn

C.若加入K3[Fc（CN>J溶液，Fc电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀

D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换

分层训练

1.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是（）

A.金属被腐蚀的本质：2xM+V€）2=2MxQp

B.马口铁（镀锡铁）镀层破损后，首先是镀层被氧化

C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀

2.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（）

生铁片I

pH=4雨水-红溪水期

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-―4OH一

D.具支试管中溶液c（H+）逐渐增大

3.下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是（）

A.在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属

B.当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀

C.铁与电源正极连接可实现电化学保护

D.用氧化剂使金属表面生成致密的保护膜属于电化学保护法

4.下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是（）

序号①②③

实验

革和

生铁区食盐水盐水

生铁片

现象8小时未观察到明显锈蚀8小时未观察到明显锈蚀1小时观察到明显锈蚀

A.对比实验①②③，说明笨能隔绝02

B.实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少02

C.实验②中，饱和食盐水中溶解的02不足以使生铁片明显锈蚀

D.实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2+4L+2H2O=4OH一

5.按下图所示的装置.，用导线将电极连接起来，放置一段时间后，溶液的pH下降的是（）

6.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚取试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后,

最先观察到溶液变红的区域是（）

图甲图乙

A.□和口附近B.□和口附近C.口和口附近D.匚和口附近

7.下列对如图所示的实验装置的判断错误的是（）

ATI1

Bw-----

6

■-七1F

r三

r三3

-r三

一

A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀

B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法

D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H'+2e—==H2T

8.验证牺牲阳极的阴极保护法实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

一段时间

后滴入

K；dFe（CN）J

①溶液在Fe表面生成蓝色沉淀

KJFe（CN）J

卜溶液

n取出的少试管内无明显变化

/试的Fe附

叶近的溶液

LK.4Fe（CN）J

「溶液

试管内生成蓝色沉淀

1取出的少

_/战的Fe附

审近的溶液

下列说法不正确的是（）

A.对比②③，可以判定Zn」呆护了Fe

B.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化

C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼

9.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是（）

A.图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈

图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀

C.图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀

D.图③，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀

10.在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁牡，当有电流泄漏入潮湿的

土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法

不正确的是（）

铁丝NaCl溶液

A.原理图可理解为两个串联电解装置

B.溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色

C.溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe-2e=Fe2-

D.地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘摸（或油漆等）

II.据美国、日本、加拿大等国统计，每年因金属腐蚀造成损失大约是地震、风灾、火灾损失的总和。如图

是某研究小组的金属腐蚀探究实验装置图。

（1）酸雨浸泡过的铁钉置于试管中（如图），一段时间后，如果U形管中红墨水液面左高右低，则铁钉发生了

（填“A”或"B”），如果U形管内液面左低右高，则铁钉发生了（填或"B”）。

A.析氢腐蚀B.吸氧腐蚀

研究小祖发现开始一段时间，U形管内液面左低右高，再过一段时间右边液面不仅没有继续升高，反而

有回落的趋势（装置气密性良好），造成这一现象的原因是O

（2）若将铁钉换成含杂质碳的锌块，并在试管中加入少许氯化钠溶液，一段时间后，U形管内液面出现了左

高右低的现象，试写出电极反应式：

负极,正极0

（3）若将锌块换成铜块（含杂质碳），并加入少许O.lmol/L的硫酸溶液，（填“能”或“不能”）发生析氢腐

蚀；但一段时间后铜块明显发生了腐蚀，试写出其电极反应式：负极，正

极。

美国的“自由女神”是铜铸艺雕，表面因生铜绿而被腐蚀，写出空气中铜表面生成铜绿［Cll2（OH）2CO3］的

化学方程式：o

素养提升

1.青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐

蚀。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。环境中的C「扩散到孔II,并与各电极

产物作用生成多孔粉状锈CU?（OH）3C1。下列说法不正确的是（）

A.腐蚀过程中，负极c被氧化

B.环境中的C1-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈CU2（OH）30,其

>

离了方程式为2CU+3OH+C1-=CU2（OH）3C11

C.若生成2.l45gCu2（OH）3CL则理论上消耗标准状况氧气体积为0.448L

D.正极的电极反应式为Oz+4e-+2H2O=4OH-

2.在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列

装置所示实验进行探究。下列说法正确的是（）

A.按图□装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱.上升，采用下列方法：用酒精灯加热左边的具支试

管

B.图匚装置的总反应为4A1+3O2+6H2O=4A1（OH）3，生成的A1（OH）3进一步脱水形成白斑

C.图□是图□所示装置的原理示意图，图匚的正极材料是铁

D.铝制品表面出现白斑可以通过图口装置进行探究，C「由活性炭区向铝箔表面区迁移，井在铝箔上发

生电极反应：2。-2e=CkT

3.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进吁防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁

为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()

直流电源

钢管桩

卜一高硅铸铁

J-海水

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

4.金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被摩擦损坏。

为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作

电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面.上形成一层AI(0H)3薄膜，薄膜的

某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而形成一层较厚的氧化膜。

接线盒

r///Z//

海水海水

海

底铝

钢八

铁荃

设

施

试回答下列问题：

(1)铝件在电解的过程中作极(填“阳”或“阴

(2)写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式。

(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al-Zn—Cd)保护海底设施，其原理如图所示：

其中负极发生的电极反应式为：;在实际应用中，用铝合金而不选用纯

铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是：。

专题1化学反应与能量变化

第三单元金属的腐蚀与防护

第1课时金属的腐蚀与防护

学习目标

1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。

2.了解防止金属腐蚀的措施。

重点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀：金属的电化学防护。

是点：金属的电化学防护。

思维导图

part.

VO知识导学

一、金属的腐蚀

1.金属的腐蚀

(1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。

(2)金属腐蚀的分类

金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

①化学腐蚀：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。

②电化学腐蚀：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而引起的腐狼。

在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。

2.钢铁的电化学腐蚀

(1)实验探究——钢铁的甩化学腐蚀原理

b

①向铁粉中加入碳粉的目的是碳作原电池的正极；

②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中海面下降。

(2)钢铁的电化学腐蚀

根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如卜.图所示:

Fk百脸菽0三方况

钢铁的析氮腐蚀示意图钢铁的吸气腐蚀示意图

①钢铁的吸氧腐蚀：

通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。

负极反应式：2Fe-4e，==2Fe"；正极反应式：Ch+2H?O+4e，===4OH，

总反应式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2o

Fe(0H)2被进一步氧化成Fe(OHh：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OHh，Fe(OHb部分脱水生成Fe203nH2O,

是铁锈的主要成分。

②钢铁的析氢腐蚀：

当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有此放出。其中，Fe是负极，C是正极。

负极反应式：Fe-2e==Fc2+：正极反应式：2卬+2广=1427。

h2+

总反应式：Fe+2H==Fe+H2to

随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。

【名师点拨】金属腐蚀快慢的判断方法

(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极〉原电池的负极＞化学腐蚀

＞原电池的正极〉电解池的阴极。

(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液,弱电解质溶液＞非电解质溶液。

(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。

(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。

【易错提醒】(1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe?+而不是FC3+。金属腐蚀

主要是电化学腐蚀。

(2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的

吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。

(3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐

蚀。

(4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护：电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。

二、金属的防护

1.金属的防护方法

(1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。

(2)改变金属组成或结构，如制成合金。

(3)利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀，

2.金属的电化学防护

金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

钢

钢

闸

闸

门

门(

(被

被

保三海水三

保

护一一一一一一］卜一・

护

阴三辅助阳极

极

阴三(不溶性

极)

)

(牺牲阳极的阴极保护阂0b加电流的阴极保护制

(1)牺牲阳极的阴极保护法

将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极(负极)，在不断腐蚀后定期更换，

作为原电池的阴极(正极)的金属不易被腐蚀。

(2)外加电流的阴极保护法

被保护的钢铁设备作为阴极，另加悟性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。

通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。

3.金属腐蚀原理的应用

(1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以

用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。

⑵铁在NaOH和NaNCh的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。

(3)生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。

part.

效果检测

1.请判断下列说法的正误(正确的打T"，错误的打"x”)

(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失去电子被氧化的过程(J)

(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主(J)

⑶铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀(X)

(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e=Fe3*(X)

(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈(J)

(6)A1、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(X)

(7)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理(X)

(g)在铁制品表面镀锌,是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用(J)

(9)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用(J)

(10)钢闸门可与外加电源的止极相连，起到保护作用(X)

2.小张同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程

是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈。

请你根据有关实验现象，填写相应内容：

(1)甲试管内液面上升，则发生了(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为

负极：,正极：。

⑵乙试管内液面下降，则发生了(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为

负极：,正极：。

2+

答案：⑴吸氧2Fe-4e-=2FeO24-2H2O+4e=4OH'

2++

(2)析氢Fe-2e-=Fe2H-F2e-=H2t

解析：(1)甲试管内液面上升，则试管内气体减少，则发生了吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程

式为2Fe-4e-==2Fe2‘，石墨作正极，正极上发生还原反应，吸氧腐蚀时正极反应式为O24-2H2O+4e-

=4OH';

(2)乙试管内液面下降，则试管内气体增加，则发生了析氢腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe

-2c-=Fe2+,石墨作正极，正极上发生还原反应，析氢腐蚀时正极反应式为2H++2e-==出3

3.防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。

钢

闸

门

一

(1)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门上的固体材料R采用什么金属？

R活泼性应比铁强且能稳定存在于水溶液中，通常选锌。

(2)图乙所示方案也可降低钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属:哪种防护方法？

钢闸门接电源负极，这是外加电流的阴极保护法o

(3)上述两种保护方法的原理有何不同？

甲是在被保护设备上装上比它更活泼的金属，被保护金属作原电池的止极，称为牺牲阳极的阴吸保护法。乙

是被保护设备与电源的负极相连接，作电解池的阴极，称为外加电流的阴极保护法。

part.

问题探究

情境引入

《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研究小组的兴趣。“修旧如旧”是文物

保护的主旨。

(1)查阅资料得知铜锈为CU2(OH)2c03,俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的

艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和。

铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿［主要成分是Q12(OH)2co3］，请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐

蚀时的负极反应式O

2

。2、CO2、H2ooCu-2e=Cu\铜锈是Cu表面与空气中氏0及CCh反应的结果。发生电化学腐蚀

时，Cu为负极，被氧化，电极反应式为Cu—2e-^=Cu"。

(2)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈CU2(OH)3CI的原理示意图,

写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式O2+4e、2H2O=4OH，

A问题一金属的腐蚀

【典例I】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发

生的总化学方程式：2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2,Fe(0H)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件

下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是()

A.铁片发生还原反应而被腐蚀

B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域

C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O4-O2+4e-===4OH-

D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀

答案：D

解析：在表面无锈的铁片上滴食起水，铁片里的铁和碳与食盐水形成原电池，发生电化学腐蚀，铁片作负

极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Fc-2c=Fe2+,A、C错误，D正确；铁片腐蚀最严重的区域应在

负极区域，生锈最多的区域应在正极区域附近，B错误。

【解题必备】1.影响金属腐蚀的因素

影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。

(1)就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。

(2)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容

易被腐蚀。

2.钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，

都是铁失电子被氧化。

3.影响金属腐蚀速率的因素

（I）电解时阳极腐蚀速率最快；电流越大腐蚀速率越快。

（2）发生原电池反应产生的腐蚀，电解质溶液的浓度越大，腐蚀速率越快：两种金属的活动性差别越

大，腐蚀速率越快。

（3）化学腐蚀比电化学腐蚀的速率慢。

（4）电解产生的腐蚀比原电池产生的腐蚀速率快。

【变式1-1］下列有关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.电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

答案：D

解析：金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金

属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀

指不纯金属或合金发土原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸

氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有D正确。

【变式1-2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和醋酸溶液，各加入生铁块，放

置一段时间。下列有关描述错误的是（）

由红摄水n

a生铁块b

A.生铁块中的碳是原电池的正极

B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高

C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e-=Fe'

D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

答案：B

解析：生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作E极，故A正

确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，所以a试管内气体的压强

减小，b试管内气体的压强变大，导致U形管内红墨水液面左高右低，故B错误；生铁中含有铁和碳，铁、

碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，负极上铁失电子发生氧化反应：Fe-2e-

=Fe2+,两试管中负极电极反应相同，故C正确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶

液，发生析氢腐蚀，故D正确。

A问题二金属的电化学防护

【典例2】研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是（)

<A>]]一

钢

铁

桥

取

③

A.用装置①模拟研窕时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀

B.②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀

C.③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩

D.①②®中海水均是实现化学能转化为电能的电解质

答案：C

解析：①