第三单元 金属的腐蚀与防护
[核心素养发展目标] 1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式，提高科学探究与创新意识。2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护，树立防止金属腐蚀的意识，培养科学态度与社会责任。
一、金属的电化学腐蚀
1．金属腐蚀的普遍性及危害
(1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。
思考 举例说明日常生活中金属腐蚀的现象。
________________________________________________________________________
(2)金属腐蚀的危害
①金属制品的______、______及________等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度______，甚至报废。
②桥梁、建筑物的金属构架强度______而造成坍塌。
③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。
2．金属腐蚀
3．化学腐蚀和电化学腐蚀
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 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 不纯的金属或合金发生________反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀
现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀
区别 ____电流产生 ____微弱电流产生
实质与 联系 (1)实质：都是金属原子失去电子被______而损耗； (2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但____________更普遍
4.实验探究铁的电化学腐蚀原理(教材观察思考)
实验 装置
实验 步骤 按图组装好仪器，几分钟后，打开止水夹
实验 现象 两支具支试管中都有红褐色铁锈产生。a装置中的导管内红墨水水柱上升，水柱液面高于小试管中的液面，甚至有少量红墨水流到a装置的具支试管中。b装置中部分铁粉溶解，导管内红墨水水柱下降，水柱液面低于小试管中的液面，甚至有少量气泡从导管口冒出
实验 结论 a装置的具支试管中气体压强减小，b装置的具支试管中气体压强增大，这是铁在两种不同的条件下发生不同的电化学腐蚀而引起的
5.钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图形描述
条件 水膜的酸性较强 水膜的酸性较弱或呈中性
负极
正极
总反应
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O)，反应如下：______________________________，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属原子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)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
思考下列问题：
(1)液滴中心出现蓝色的原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程：________________
________________________________________________________________________。
二、金属的电化学防护
1．金属防护的原理
金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，应从金属腐蚀的化学反应原理、腐蚀的类型等方面来确定金属防护的具体方法。
2．金属防护的方法
(1)在金属表面覆盖保护层
①涂层保护：如涂油、油漆或覆盖塑料等；
②镀层保护：在金属表面镀上一层不活泼金属；
③氧化膜保护：通过化学方法使金属表面生成一层致密的氧化膜。
(2)电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
依据 ________原理 ________原理
原理 形成原电池时，被保护金属作____极(正极)；更活泼的金属作____极(负极)参加反应 被保护金属与电源的____极相连，作____极；另一惰性材料与电源的____极相连，作____极
优缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能
应用 保护一些钢铁设备，如石油管道、海轮外壳等 保护土壤、海水及河水中的金属设备
图示
(3)改变金属的组成或结构
①原理：物质的结构决定了物质的性质，采取一定的措施可以使金属的组成或内部结构发生一定的变化，提高抗腐蚀能力。
②应用：最常见的方法是在金属中添加其他元素制成耐蚀合金。如在铁中加入一定量的镍、铬等金属可制成不锈钢，这类合金的抗腐蚀性比铁要强很多倍。
(1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理( )
(2)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( )
(3)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( )
(4)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用( )
1.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处，铁棒上发生的电极反应为________________________________________________________________________
__________，该种防护方法称为________。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为_____________________________，该电化学防护法称为________。
2．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是________________________________________________________________________。
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。
第三单元 金属的腐蚀与防护
一、
1．(1)思考 铁制品生锈、铜制品产生铜绿等。
(2)①外形 色泽 机械性能 降低 ②降低
2．氧化 析氢 吸氧
3．原电池 无 有 氧化 电化学腐蚀
5．Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
正误判断
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
思考交流
(1)中心氧气的浓度小，为负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，然后发生反应：Fe2＋ ＋K＋＋[Fe(CN)6]3－ ===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀)
(2)边缘氧气的浓度较大，为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使酚酞变红
(3)中心区(负极)产生的Fe2＋向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
二、
2．(2)原电池 电解池 阴 阳 负 阴 正 阳
正误判断
(1)× (2)√ (3)√ (4)×
思考交流
1．(1)N 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 外加电流的阴极保护法 (2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 牺牲阳极的阴极保护法
2．④>②>①>③
解析 当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。本题中，铁被腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。(共62张PPT)
金属的腐蚀与防护
专题1 第三单元
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核心素养
发展目标
1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式，提高科学探究与创新意识。
2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护，树立防止金属腐蚀的意识，培养科学态度与社会责任。
内容索引
一、金属的电化学腐蚀
二、金属的电化学防护
课时对点练
金属的电化学腐蚀
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一
1.金属腐蚀的普遍性及危害
(1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。
思考 举例说明日常生活中金属腐蚀的现象。
一
金属的电化学腐蚀
提示 铁制品生锈、铜制品产生铜绿等。
(2)金属腐蚀的危害
①金属制品的 、 及 等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度 ，甚至报废。
②桥梁、建筑物的金属构架强度 而造成坍塌。
③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。
外形
色泽
机械性能
降低
降低
2.金属腐蚀
氧化
析氢
吸氧
3.化学腐蚀和电化学腐蚀
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 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 不纯的金属或合金发生 反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀
现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀
原电池
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
区别 电流产生 微弱电流产生
实质与 联系 (1)实质：都是金属原子失去电子被 而损耗； (2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但___________ 更普遍
无
有
氧化
电化学腐蚀
4.实验探究铁的电化学腐蚀原理(教材观察思考)
实验 装置
实验 步骤 按图组装好仪器，几分钟后，打开止水夹
实验 现象 两支具支试管中都有红褐色铁锈产生。a装置中的导管内红墨水水柱上升，水柱液面高于小试管中的液面，甚至有少量红墨水流到a装置的具支试管中。b装置中部分铁粉溶解，导管内红墨水水柱下降，水柱液面低于小试管中的液面，甚至有少量气泡从导管口冒出
实验 结论 a装置的具支试管中气体压强减小，b装置的具支试管中气体压强增大，这是铁在两种不同的条件下发生不同的电化学腐蚀而引起的
5.钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图形描述
条件 水膜的酸性较强 水膜的酸性较弱或呈中性
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
负极 ________________
正极 __________________ _______________________
总反应 ______________________ _______________________
__________
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===
2Fe(OH)2
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O)，反应如下： ，2Fe(OH)3=== Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属原子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)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物
√
√
×
×
√
×
在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
思考下列问题：
(1)液滴中心出现蓝色的原因：________________
__________________________________________
__________________________________________________________。
中心氧气的浓度
小，为负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，然
后发生反应：Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀)
(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：____________
__________________________________________
__________________________。
(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
边缘氧气的
浓度较大，为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使酚酞变红
中心区(负极)产生的Fe2＋向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
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金属的电化学防护
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二
1.金属防护的原理
金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，应从金属腐蚀的化学反应原理、腐蚀的类型等方面来确定金属防护的具体方法。
二
金属的电化学防护
2.金属防护的方法
(1)在金属表面覆盖保护层
①涂层保护：如涂油、油漆或覆盖塑料等；
②镀层保护：在金属表面镀上一层不活泼金属；
③氧化膜保护：通过化学方法使金属表面生成一层致密的氧化膜。
(2)电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
依据 原理 原理
原理 形成原电池时，被保护金属作 极(正极)；更活泼的金属作 极(负极)参加反应 被保护金属与电源的 极相连，作 极；另一惰性材料与电源的 极相连，作 极
原电池
电解池
阴
阳
负
阴
正
阳
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
优缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能
应用 保护一些钢铁设备，如石油管道、海轮外壳等 保护土壤、海水及河水中的金属设备
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
图示
(3)改变金属的组成或结构
①原理：物质的结构决定了物质的性质，采取一定的措施可以使金属的组成或内部结构发生一定的变化，提高抗腐蚀能力。
②应用：最常见的方法是在金属中添加其他元素制成耐蚀合金。如在铁中加入一定量的镍、铬等金属可制成不锈钢，这类合金的抗腐蚀性比铁要强很多倍。
(1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理
(2)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
(3)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
(4)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用
×
√
√
×
1.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于____处，
铁棒上发生的电极反应为_________________________，
该种防护方法称为______________________。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为_____________
_______________，该电化学防护法称为______________________。
N
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
外加电流的阴极保护法
O2＋4e－＋
2H2O===4OH－
牺牲阳极的阴极保护法
2.下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是______________。
④>②>①>③
当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。本题中，铁被腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。
归纳总结
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。
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课时对点练
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对点训练
题组一 金属的腐蚀
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＋yO2===2MxOy
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
√
对点训练
金属被腐蚀的本质是金属原子失电子，发生氧化反应：M－ne－===
Mn＋，A错误；
马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，铁先被腐蚀，B错误；
常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C正确、D错误。
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对点训练
2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是
A.正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===
4Fe(OH)3
C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀
D.此过程中电流从Fe流向Cu
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对点训练
铁铆钉发生吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过外电路流向正极。
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对点训练
3.在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是
A.甲和乙烧杯中的铁均被保护
B.甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生
气泡
C.甲、乙相比，乙中铁被腐蚀得更严重
D.向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红
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对点训练
甲中铁片作负极发生反应而溶解，溶液中
的氢离子在铜层上生成氢气，B正确；
甲中铁作负极，被腐蚀，乙中铁作正极，
被保护，甲中铁腐蚀更严重，A、C错误。
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对点训练
4.市场上某种一次性保暖贴是利用金属电化学腐蚀原理制作的，主要成分为铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石等，其中，活性炭是电极材料之一，食盐水为电解质溶液。下列有关保暖贴的说法错误的是
A.该保暖贴中铁作负极，发生的电极反应是Fe－2e－===Fe2＋
B.活性炭作正极，发生的电极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.该一次性保暖贴放出的热量是氧气与铁粉发生氧化反应时产生的
D.保暖贴使用前要密封保存，使之与空气隔绝
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对点训练
该保暖贴中，发生铁的吸氧腐蚀，铁作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；
活性炭作正极，氧气得电子，发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项正确；
铁粉与氧气通过无数个微小的原电池发生氧化还原反应，放出大量的热，C项错误。
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对点训练
题组二 金属的防护
5.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示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吸氧腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线
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的正、负极
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对点训练
在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；
金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金
属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流
向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；
在潮湿的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，C项错误；
若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源的正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。
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对点训练
6.闸门由钢制材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。下列说法不正确的是
A.a、b间用导线连接时，则X可以是锌
B.a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上
C.X应定期更换
D.a、b间用导线连接时，则X发生还原反应
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对点训练
a、b用导线连接时形成原电池，若要保护钢闸
门，则X活泼性应强于铁，X可以是锌，A正确；
若接入电源，则a应连电源的负极作阴极，B正确；
X不断消耗，应定期更换，C正确；
a、b用导线连接时形成原电池，X失去电子发生氧化反应，D错误。
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对点训练
题组三 金属腐蚀和防护的综合考查
7.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
B.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
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对点训练
与电源正极相连作阳极，活泼金属作阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，则会加快钢闸门的腐蚀，故C错误。
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对点训练
8.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轨，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
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
表面涂绝缘膜(或油漆等)
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对点训练
由原理图可知，左侧铁棒与正极相连，为阳极，铁
丝左侧应为阴极，形成电解装置，铁丝右侧为阳极，
右侧铁棒为阴极又组成电解装置，所以可理解为两
个串联电解装置，A项正确；
左侧铁棒为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，左侧铁丝为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－浓度增大，与阳极产生的Fe2＋结合生成白色Fe(OH)2沉淀，后被氧化成灰绿色，B项正确，C项错误。
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9.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。
综合强化
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下列说法正确的是
A.按图Ⅰ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Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O
===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步
脱水形成白斑
C.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁
D.铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表
面区迁移，并在铝箔上发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
综合强化
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具支试管内气体受热压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，对实验结果产生干扰，A错误；
负极材料为铁，正极材料为碳，C错误；
铝箔为负极，电极反应式为4Al－3e－===Al3＋，活性炭为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D错误。
综合强化
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综合强化
10.(2023·宝鸡高二检测)宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。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，下列说法不正确的是
A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B.潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状
锈的生成
C.若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L
D.环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋
3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
√
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根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离
子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐
蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；
潮湿环境中的Cl－与正极反应产物氢氧
根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；
未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。
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综合强化
11.某实验小组欲探究牺牲阳极的阴极保护法的原理，设计如图实验装置：
实验Ⅰ：向烧杯中加入一定量的饱和食盐水，插入两个
无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流表连
接后，再分别插入两个玻璃筒中，电流表指针发生偏转。
(1)锌棒上发生的电极反应为___________________；铁棒
上发生的电极反应为_________________________。
2Zn－4e－===2Zn2＋
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的是吸氧腐蚀，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。
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综合强化
(2)从铁棒附近取少量溶液于试管中，再向试管中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显现象，这说明该实验中无________产生。
Fe2＋
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综合强化
实验Ⅱ：该小组的同学将锌棒换为铜棒，并用导线将其与电流表连接。一段时间后，从插入铁棒的玻璃筒内取少量溶液于试管中，再向试管中滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。
(3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ______(填“相同”或“相反”)。
相反
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综合强化
铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的也是吸氧腐蚀，铜作正极被保护，铁作负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反，所以电流表指针的偏转方向也相反。
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综合强化
(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是__________
_____、____________。
产生蓝色
沉淀
溶液变红色
铁作负极时，Fe失去电子生成Fe2＋，与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故在铜棒附近溶液变红色。
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综合强化
(5)上述两个实验表明，活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时，一般是相对________(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为______________________。
不活泼
牺牲阳极的阴极保护法
对比两个实验可知，一般情况下，发生吸氧腐蚀时，活泼金属被腐蚀，不活泼金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为牺牲阳极的阴极保护法。
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综合强化
12.关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤：
①Fe－2e－===Fe2＋ ②H＋＋e－===H ③4H＋O2===2H2O ④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋
试根据以上过程回答下列问题：
(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是______(填字母，下同)。
A.以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀
B.从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂
C.反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化
D.从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀
C
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综合强化
根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得，4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O，为吸氧腐蚀。
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综合强化
(2)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有_______。
A.给铁件铆上一些锌板
B.给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接
C.在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金
D.在铁件表面涂上一层较厚的沥青
AD
保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法等。
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综合强化
(3)质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为_______ L，生锈后铁件的质量为________ g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x的值为1)。
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综合强化
由4Fe＋3O2＋2H2O===2Fe2O3·H2O得关系式：
3O2 ～ 12e－ ～ 增加质量
3×22.4 L 12 mol 132 g
V(O2) 6 mol Δm
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12作业13 金属的腐蚀与防护
(选择题1～10题，每小题7分，共70分)
题组一 金属的腐蚀
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＋yO2===2MxOy
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.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀
D．此过程中电流从Fe流向Cu
3．在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是( )
A．甲和乙烧杯中的铁均被保护
B．甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生气泡
C．甲、乙相比，乙中铁被腐蚀得更严重
D．向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红
4．市场上某种一次性保暖贴是利用金属电化学腐蚀原理制作的，主要成分为铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石等，其中，活性炭是电极材料之一，食盐水为电解质溶液。下列有关保暖贴的说法错误的是( )
A．该保暖贴中铁作负极，发生的电极反应是Fe－2e－===Fe2＋
B．活性炭作正极，发生的电极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．该一次性保暖贴放出的热量是氧气与铁粉发生氧化反应时产生的
D．保暖贴使用前要密封保存，使之与空气隔绝
题组二 金属的防护
5．某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示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吸氧腐蚀
B．在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的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的正、负极
6．闸门由钢制材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。下列说法不正确的是( )
A．a、b间用导线连接时，则X可以是锌
B．a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上
C．X应定期更换
D．a、b间用导线连接时，则X发生还原反应
题组三 金属腐蚀和防护的综合考查
7．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
B．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
8.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轨，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( )
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膜(或油漆等)
9．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Ⅰ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Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
C．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁
D．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表面区迁移，并在铝箔上发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
10．(2023·宝鸡高二检测)宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。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，下列说法不正确的是( )
A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L
D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
11.(16分)某实验小组欲探究牺牲阳极的阴极保护法的原理，设计如图实验装置：
实验Ⅰ：向烧杯中加入一定量的饱和食盐水，插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流表连接后，再分别插入两个玻璃筒中，电流表指针发生偏转。
(1)锌棒上发生的电极反应为________________________________________________；铁棒上发生的电极反应为________________。
(2)从铁棒附近取少量溶液于试管中，再向试管中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显现象，这说明该实验中无________产生。
实验Ⅱ：该小组的同学将锌棒换为铜棒，并用导线将其与电流表连接。一段时间后，从插入铁棒的玻璃筒内取少量溶液于试管中，再向试管中滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。
(3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ________(填“相同”或“相反”)。
(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是_______________、__________________。
(5)上述两个实验表明，活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时，一般是相对________(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为_____________。
12．(14分)关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤：
①Fe－2e－===Fe2＋ ②H＋＋e－===H ③4H＋O2===2H2O ④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋
试根据以上过程回答下列问题：
(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是______(填字母，下同)。
A．以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀
B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂
C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化
D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀
(2)(4分)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有____________。
A．给铁件铆上一些锌板
B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接
C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金
D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青
(3)(8分)质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为____________ L，生锈后铁件的质量为______ g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x的值为1)。
作业13 金属的腐蚀与防护
1．C [金属被腐蚀的本质是金属原子失电子，发生氧化反应：M－ne－===Mn＋，A错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，铁先被腐蚀，B错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C正确、D错误。]
2．B [铁铆钉发生吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过外电路流向正极。]
3．B [甲中铁片作负极发生反应而溶解，溶液中的氢离子在铜层上生成氢气，B正确；甲中铁作负极，被腐蚀，乙中铁作正极，被保护，甲中铁腐蚀更严重，A、C错误。]
4．C [该保暖贴中，发生铁的吸氧腐蚀，铁作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；活性炭作正极，氧气得电子，发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项正确；铁粉与氧气通过无数个微小的原电池发生氧化还原反应，放出大量的热，C项错误。]
5．B [在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源的正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。]
6．D 7.C 8.C
9．B [具支试管内气体受热压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，对实验结果产生干扰，A错误；负极材料为铁，正极材料为碳，C错误；铝箔为负极，电极反应式为4Al－3e－===Al3＋，活性炭为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D错误。]
10．C [根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；潮湿环境中的Cl－与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。]
11．(1)2Zn－4e－===2Zn2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)Fe2＋ (3)相反 (4)产生蓝色沉淀 溶液变红色
(5)不活泼 牺牲阳极的阴极保护法
解析 (1)锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的是吸氧腐蚀，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。(3)铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的也是吸氧腐蚀，铜作正极被保护，铁作负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反，所以电流表指针的偏转方向也相反。(4)铁作负极时，Fe失去电子生成Fe2＋，与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故在铜棒附近溶液变红色。(5)对比两个实验可知，一般情况下，发生吸氧腐蚀时，活泼金属被腐蚀，不活泼金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为牺牲阳极的阴极保护法。
12．(1)C (2)AD (3)33.6 1 066
解析 (1)根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得，4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O，为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法等。(3)由4Fe＋3O2＋2H2O===2Fe2O3·H2O得关系式：
3O2 ～ 12e－ ～ 增加质量
3×22.4 L 12 mol 132 g
V(O2) 6 mol Δm
V(O2)＝＝33.6 L，Δm＝＝66 g，生锈后铁件质量为1 000 g＋66 g＝1 066 g。
