2021_2022学年新教材高中化学第4章化学反应与电能第3节金属的腐蚀与防护课件新人教版选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2021_2022学年新教材高中化学第4章化学反应与电能第3节金属的腐蚀与防护课件新人教版选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-01-10 14:53:20 | ||
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文档简介
(共54张PPT)
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
素养目标
1．认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式，以培养变化观念与平衡思想的学科核心素养
2．熟悉金属腐蚀的防护方法，增强科学态度与社会责任
学法指导
1．复习初中所学铁生锈的条件，铁锈的成分、铜锈的成分，为新知识的学习打下必要的基础
2．对比学习金属的化学腐蚀与电化学腐蚀、钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
3．联系生活实际，认识金属防腐的常用措施及实效，增强化学服务社会的意识和自觉性
知识导图
课前 · 新知导学
1．定义
金属或合金与周围的______________发生______________而引起损耗的现象。
2．本质
金属原子________电子变为________离子，金属发生________反应。
气体或液体
金属的腐蚀
氧化还原反应
失去
阳
氧化
3．分类
(1)化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较。
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜___________ 水膜呈______或___________
负极 Fe－2e－═══Fe2＋ 2Fe－4e－═══2Fe2＋
正极C
总反应
酸性较强
中性
酸性很弱
2H＋＋2e－═══H2↑
O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑
2Fe＋2H2O＋O2═══2Fe(OH)2
(1)在潮湿空气中，钢铁制品表面会形成一层水膜，空气中的哪些气体会溶解在其中形成电解质溶液？
(2)在钢铁的锈蚀过程中，Fe(OH)2如何变为Fe2O3·xH2O
微思考
【答案】(1)CO2、SO2、H2S等气体。
(2)氢氧化亚铁进一步被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁再失去部分水生成Fe2O3·xH2O。
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。 ( )
(2)铜在酸性较强的溶液中可发生析氢腐蚀。 ( )
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。 ( )
(4)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 ( )
(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。( )
(6)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。
( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
方法 制成性能优异的合金——在金属中添加其他金属或非金属
实例 不锈钢——把________、________等加入普碳钢中制成不锈钢
钛合金——具有优异的____________性，良好的________________性
1．改变金属材料的组成
铬
金属的防护
镍
抗腐蚀
生物兼容
原理 在金属表面__________________，使金属制品与周围物质隔开
具体 方法 在钢铁制品的表面喷涂________、矿物油或覆盖搪瓷、塑料等
用________等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属
用化学方法在钢铁表面进行________处理——生成一层致密的______________薄膜
用______氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而__________
2．在金属表面覆盖保护层
覆盖致密保护层
油漆
电镀
发蓝
四氧化三铁
阳极
钝化
3．电化学保护法
(1)牺牲阳极法。
应用____________原理，让被保护金属作________极，另找一种活泼性较强的金属作________极。
如图所示：
原电池
正
负
(2)外加电流法。
利用____________原理，把被保护的钢铁设备作为________极，用惰性电极作为辅助________极，两者均放在电解质溶液里，外接__________________。
如图所示：
电解
阴
阳
直流电源
在探究保护铁的牺牲阳极法的实验中，所用试剂K3[Fe(CN)6]溶液的作用是什么？
微思考
【答案】利用K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应生成特征蓝色沉淀来检验溶液中是否生成了Fe2＋。
下列金属防腐的措施中，使用外加电流法的是 ( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
【答案】A
【解析】外加电流法中把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A符合题意。
课堂 · 素养初培
任务一 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
素养探源 核心素养 考查途径
变化观念与平衡思想 科学态度与社会责任 本知识点主要考查电化学腐蚀部分，特别是钢铁的电化学腐蚀原理及发生的条件，其中负极反应式Fe－2e－═══Fe2＋是在选择题选项中常出现的考查点
[情境导入]
铜质水龙头与钢铁水管连接处易生锈，空调外机露置于室外容易生锈。
(1)与铜质水龙头连接处的钢铁水管易生锈，为什么？
【答案】铁与铜及空气中的水蒸气构成原电池，发生电化学腐蚀，增大腐蚀速率，铁作负极，易失电子，所以易生锈。
(2)你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？
【答案】硫酸厂附近空气中酸性废气浓度大，使得水膜中酸性较强，更易发生析氢腐蚀。
(3)据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。那么，金属的腐蚀都有哪些类型？不同类型的金属腐蚀有何区别？
【答案】金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；化学腐蚀过程中没有电流产生，电化学腐蚀过程中有电流产生。
[深化理解]
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
定义 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀
2.金属腐蚀类型的判断方法
(1)根据是否发生原电池反应来判断。
发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。
(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性强弱判断，位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；位于金属活动性顺序氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
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
[典例精练]
【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发生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，所以C错误。
(2019·江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl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Fe－3e－═══Fe3＋
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
【答案】C
任务二 金属腐蚀快慢的判断及金属的防护
素养探源 核心素养 考查途径
变化观念与平衡思想 科学态度与社会责任 本知识点主要考查两种电化学防护原理及防护名称，以及金属腐蚀的快慢速率比较等
[情境导入]
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)。
(1)根据所学知识分析a中你能观察到什么现象？并解释其原因。
【答案】铜丝附近呈现红色。因为a中铁比铜活泼，铁作负极，发生氧化反应，铜作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：2Fe－4e－═══2Fe2＋ ，正极：O2 ＋2H2O＋4e－═══4OH－ , 因此a中铜丝附近呈现红色。
(2)根据所学知识分析b中你能观察到什么现象？并解释其原因。
【答案】铁钉附近呈现红色。b中铝比铁活泼，铝作负极，发生氧化反应，铁作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：4Al－12e－═══4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－═══12OH－ ，因此b中铁钉附近呈现红色。
(3)a、b中铁钉的腐蚀速率快慢是怎样的？
【答案】a中铁钉腐蚀速率更快。
[深化理解]
1．金属的防护措施
2．牺牲阳极法与外加电流法的比较
比较项目 牺牲阳极法 外加电流法
是否外接电源 否 是
所用的原理 原电池原理 电解原理
两个电极的材料 正极：被保护金属 负极：比被保护金属活泼的金属 被保护金属与外接电源的负极相连作阴极，惰性电极与外接电源正极相连作阳极
保护效果 外加电流法的保护效果比牺牲阳极法的保护效果更好
3.判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理
(1)看是利用电解原理的外加电流法还是应用原电池原理的牺牲阳极法，两者不能混淆。
(2)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都不断地被氧化。
(3)由于通常情况下，金属表面不会接触到酸性较强的溶液，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。
4．不同条件下金属腐蚀快慢的判断
(1)在同一电解质溶液中：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)同一种金属在不同电解质溶液中腐蚀由快到慢的顺序为(其他条件相同)：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>原电池正极金属的腐蚀>电解池阴极金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀一般越快。
(2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在图所示的情境中，下列有关说法正确的是 ( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－═══Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
【答案】C
[典例精练]
【解析】 A项，该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的是O2或是溶液中的H＋，错误；B项，M比Fe活泼，M作为负极，发生氧化反应，失去的电子转移至Fe处，错误；D项，海水中存在大量的电解质，所以更容易发生电化学腐蚀，错误。
如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为
( )
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①
【答案】C
【解析】②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说，Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中发生化学腐蚀。
(2020·湖南师大附中高二月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 ( )
A．纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．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法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
【答案】D
【解析】要采用电解原理保护金属，应将金属与直流电源的负极相连，即作电解池的阴极，D错误。
辨析 · 易错易混
不能正确判断吸氧腐蚀、正确书写相关电极反应式
例题 铜在发生电化腐蚀时，正极发生的反应是 ( )
A．2Cu－4e－═══2Cu2＋
B．2H＋＋2e－═══H2↑
C．O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
D．4OH－－4e－═══O2↑＋2H2O
错解：B或D
错因分析：不能正确判断是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，认为铜发生析氢腐蚀错选B；不能正确书写吸氧腐蚀的正极反应式，认为是水电离的氢氧根离子失去电子被氧化，错选D。
满分策略：当金属表面的电解质溶液呈中性或呈弱碱性，但溶有一定量的O2时，将会发生吸氧腐蚀，即溶解的氧得到电子被还原。
正解：C
小练 · 素养达成
1．下列关于电化学腐蚀和化学腐蚀的说法正确的是 ( )
A．电化学腐蚀没有发生氧化还原反应
B．化学腐蚀发生氧化还原反应
C．电化学腐蚀没有发生化学反应，化学腐蚀发生化学反应
D．电化学腐蚀有电子转移，化学腐蚀没有电子转移
【答案】B
2．钢铁在潮湿的空气中往往发生电化学反应而被腐蚀，下列方程式在钢铁的电化学腐蚀过程中不存在的是 ( )
A．Fe－2e－═══Fe2＋
B．2H2O＋O2＋4e－═══4OH－
C．2Fe＋2H2O＋O2═══2Fe(OH)2
D．Fe－3e－═══Fe3＋
【答案】D
3．关于下图所示装置，叙述错误的是 ( )
A．石墨电极反应式：2H＋－2e－═══H2↑
B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀
C．加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀
D．加入HCl，石墨电极反应式：2H＋＋2e－═══H2↑
【答案】A
4．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 ( )
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法
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】C
5．江西海昏侯墓是目前我国发现的面积最大、保存最好、内涵最丰富的汉代列侯等级墓葬，里面发现有大量青铜制品，为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是 ( )
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中
④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A．①③ B．②③
C．②④ D．①④
【答案】C
6．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为____________________________。
(2)为了减小某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母序号)。该防护方法属于________________________法。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。该防护方法称为________________法。
【答案】(1)负极：2Fe－4e－═══2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
(2)C 牺牲阳极 (3)负 外加电流
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
素养目标
1．认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式，以培养变化观念与平衡思想的学科核心素养
2．熟悉金属腐蚀的防护方法，增强科学态度与社会责任
学法指导
1．复习初中所学铁生锈的条件，铁锈的成分、铜锈的成分，为新知识的学习打下必要的基础
2．对比学习金属的化学腐蚀与电化学腐蚀、钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
3．联系生活实际，认识金属防腐的常用措施及实效，增强化学服务社会的意识和自觉性
知识导图
课前 · 新知导学
1．定义
金属或合金与周围的______________发生______________而引起损耗的现象。
2．本质
金属原子________电子变为________离子，金属发生________反应。
气体或液体
金属的腐蚀
氧化还原反应
失去
阳
氧化
3．分类
(1)化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较。
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜___________ 水膜呈______或___________
负极 Fe－2e－═══Fe2＋ 2Fe－4e－═══2Fe2＋
正极C
总反应
酸性较强
中性
酸性很弱
2H＋＋2e－═══H2↑
O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑
2Fe＋2H2O＋O2═══2Fe(OH)2
(1)在潮湿空气中，钢铁制品表面会形成一层水膜，空气中的哪些气体会溶解在其中形成电解质溶液？
(2)在钢铁的锈蚀过程中，Fe(OH)2如何变为Fe2O3·xH2O
微思考
【答案】(1)CO2、SO2、H2S等气体。
(2)氢氧化亚铁进一步被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁再失去部分水生成Fe2O3·xH2O。
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。 ( )
(2)铜在酸性较强的溶液中可发生析氢腐蚀。 ( )
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。 ( )
(4)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 ( )
(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。( )
(6)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。
( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
方法 制成性能优异的合金——在金属中添加其他金属或非金属
实例 不锈钢——把________、________等加入普碳钢中制成不锈钢
钛合金——具有优异的____________性，良好的________________性
1．改变金属材料的组成
铬
金属的防护
镍
抗腐蚀
生物兼容
原理 在金属表面__________________，使金属制品与周围物质隔开
具体 方法 在钢铁制品的表面喷涂________、矿物油或覆盖搪瓷、塑料等
用________等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属
用化学方法在钢铁表面进行________处理——生成一层致密的______________薄膜
用______氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而__________
2．在金属表面覆盖保护层
覆盖致密保护层
油漆
电镀
发蓝
四氧化三铁
阳极
钝化
3．电化学保护法
(1)牺牲阳极法。
应用____________原理，让被保护金属作________极，另找一种活泼性较强的金属作________极。
如图所示：
原电池
正
负
(2)外加电流法。
利用____________原理，把被保护的钢铁设备作为________极，用惰性电极作为辅助________极，两者均放在电解质溶液里，外接__________________。
如图所示：
电解
阴
阳
直流电源
在探究保护铁的牺牲阳极法的实验中，所用试剂K3[Fe(CN)6]溶液的作用是什么？
微思考
【答案】利用K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应生成特征蓝色沉淀来检验溶液中是否生成了Fe2＋。
下列金属防腐的措施中，使用外加电流法的是 ( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
【答案】A
【解析】外加电流法中把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A符合题意。
课堂 · 素养初培
任务一 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
素养探源 核心素养 考查途径
变化观念与平衡思想 科学态度与社会责任 本知识点主要考查电化学腐蚀部分，特别是钢铁的电化学腐蚀原理及发生的条件，其中负极反应式Fe－2e－═══Fe2＋是在选择题选项中常出现的考查点
[情境导入]
铜质水龙头与钢铁水管连接处易生锈，空调外机露置于室外容易生锈。
(1)与铜质水龙头连接处的钢铁水管易生锈，为什么？
【答案】铁与铜及空气中的水蒸气构成原电池，发生电化学腐蚀，增大腐蚀速率，铁作负极，易失电子，所以易生锈。
(2)你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？
【答案】硫酸厂附近空气中酸性废气浓度大，使得水膜中酸性较强，更易发生析氢腐蚀。
(3)据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。那么，金属的腐蚀都有哪些类型？不同类型的金属腐蚀有何区别？
【答案】金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；化学腐蚀过程中没有电流产生，电化学腐蚀过程中有电流产生。
[深化理解]
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
定义 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀
2.金属腐蚀类型的判断方法
(1)根据是否发生原电池反应来判断。
发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。
(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性强弱判断，位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；位于金属活动性顺序氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
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
[典例精练]
【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发生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，所以C错误。
(2019·江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl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Fe－3e－═══Fe3＋
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
【答案】C
任务二 金属腐蚀快慢的判断及金属的防护
素养探源 核心素养 考查途径
变化观念与平衡思想 科学态度与社会责任 本知识点主要考查两种电化学防护原理及防护名称，以及金属腐蚀的快慢速率比较等
[情境导入]
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)。
(1)根据所学知识分析a中你能观察到什么现象？并解释其原因。
【答案】铜丝附近呈现红色。因为a中铁比铜活泼，铁作负极，发生氧化反应，铜作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：2Fe－4e－═══2Fe2＋ ，正极：O2 ＋2H2O＋4e－═══4OH－ , 因此a中铜丝附近呈现红色。
(2)根据所学知识分析b中你能观察到什么现象？并解释其原因。
【答案】铁钉附近呈现红色。b中铝比铁活泼，铝作负极，发生氧化反应，铁作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：4Al－12e－═══4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－═══12OH－ ，因此b中铁钉附近呈现红色。
(3)a、b中铁钉的腐蚀速率快慢是怎样的？
【答案】a中铁钉腐蚀速率更快。
[深化理解]
1．金属的防护措施
2．牺牲阳极法与外加电流法的比较
比较项目 牺牲阳极法 外加电流法
是否外接电源 否 是
所用的原理 原电池原理 电解原理
两个电极的材料 正极：被保护金属 负极：比被保护金属活泼的金属 被保护金属与外接电源的负极相连作阴极，惰性电极与外接电源正极相连作阳极
保护效果 外加电流法的保护效果比牺牲阳极法的保护效果更好
3.判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理
(1)看是利用电解原理的外加电流法还是应用原电池原理的牺牲阳极法，两者不能混淆。
(2)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都不断地被氧化。
(3)由于通常情况下，金属表面不会接触到酸性较强的溶液，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。
4．不同条件下金属腐蚀快慢的判断
(1)在同一电解质溶液中：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)同一种金属在不同电解质溶液中腐蚀由快到慢的顺序为(其他条件相同)：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>原电池正极金属的腐蚀>电解池阴极金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀一般越快。
(2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在图所示的情境中，下列有关说法正确的是 ( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－═══Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
【答案】C
[典例精练]
【解析】 A项，该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的是O2或是溶液中的H＋，错误；B项，M比Fe活泼，M作为负极，发生氧化反应，失去的电子转移至Fe处，错误；D项，海水中存在大量的电解质，所以更容易发生电化学腐蚀，错误。
如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为
( )
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①
【答案】C
【解析】②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说，Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中发生化学腐蚀。
(2020·湖南师大附中高二月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 ( )
A．纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．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法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
【答案】D
【解析】要采用电解原理保护金属，应将金属与直流电源的负极相连，即作电解池的阴极，D错误。
辨析 · 易错易混
不能正确判断吸氧腐蚀、正确书写相关电极反应式
例题 铜在发生电化腐蚀时，正极发生的反应是 ( )
A．2Cu－4e－═══2Cu2＋
B．2H＋＋2e－═══H2↑
C．O2＋4e－＋2H2O═══4OH－
D．4OH－－4e－═══O2↑＋2H2O
错解：B或D
错因分析：不能正确判断是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，认为铜发生析氢腐蚀错选B；不能正确书写吸氧腐蚀的正极反应式，认为是水电离的氢氧根离子失去电子被氧化，错选D。
满分策略：当金属表面的电解质溶液呈中性或呈弱碱性，但溶有一定量的O2时，将会发生吸氧腐蚀，即溶解的氧得到电子被还原。
正解：C
小练 · 素养达成
1．下列关于电化学腐蚀和化学腐蚀的说法正确的是 ( )
A．电化学腐蚀没有发生氧化还原反应
B．化学腐蚀发生氧化还原反应
C．电化学腐蚀没有发生化学反应，化学腐蚀发生化学反应
D．电化学腐蚀有电子转移，化学腐蚀没有电子转移
【答案】B
2．钢铁在潮湿的空气中往往发生电化学反应而被腐蚀，下列方程式在钢铁的电化学腐蚀过程中不存在的是 ( )
A．Fe－2e－═══Fe2＋
B．2H2O＋O2＋4e－═══4OH－
C．2Fe＋2H2O＋O2═══2Fe(OH)2
D．Fe－3e－═══Fe3＋
【答案】D
3．关于下图所示装置，叙述错误的是 ( )
A．石墨电极反应式：2H＋－2e－═══H2↑
B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀
C．加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀
D．加入HCl，石墨电极反应式：2H＋＋2e－═══H2↑
【答案】A
4．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 ( )
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法
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】C
5．江西海昏侯墓是目前我国发现的面积最大、保存最好、内涵最丰富的汉代列侯等级墓葬，里面发现有大量青铜制品，为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是 ( )
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中
④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A．①③ B．②③
C．②④ D．①④
【答案】C
6．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为____________________________。
(2)为了减小某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母序号)。该防护方法属于________________________法。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。该防护方法称为________________法。
【答案】(1)负极：2Fe－4e－═══2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－═══4OH－
(2)C 牺牲阳极 (3)负 外加电流