第三节 金属的腐蚀与防护
学习目标 重点难点
1.通过实验探究金属腐蚀的本质及原因,认识金属腐蚀的主要类型,能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2.认识金属腐蚀产生的危害和影响,树立防止金属腐蚀的意识,熟知金属腐蚀常用的防护方法。 重 点 金属的电化学腐蚀及电化学防护原理
难 点 金属发生吸氧腐蚀的原理
新知探究(一)——金属的腐蚀
1.金属的腐蚀
定 义 金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象
分 类 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
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
[微点拨] 金属腐蚀过程中,电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生,但绝大多数属于电化学腐蚀,且比化学腐蚀的速率快得多。
2.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 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性(溶有一定的氧气)
负极 Fe-2e-Fe2+
正极 2H++2e-H2↑
2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
应用化学
在日常生活中,经常发现铁锅的底部存在锈迹,而中上部位基本没有。
(1)“锈迹”的产生,你认为是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀
(2)推测“底部存在锈迹,而中上部位基本没有”的原因
(3)你能用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成过程吗
[题点多维训练]
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是 ( )
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2OM(OH)n+H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-Mn+,电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的环境中,金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
2.如图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有少量炭粉,装入内壁已分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两个具支试管中,打开止水夹片刻后,下列有关该实验的说法合理的是 ( )
A.甲装置导管口有气泡,乙装置导管内出现一段液柱
B.甲装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
C.乙装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D.乙装置导管口有气泡冒出
3.(2025·景德镇高二期末)研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对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,下列说法正确的是 ( )
A.青铜器发生电化学腐蚀,图中c作负极,被还原
B.正极发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O
C.若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl,则理论上消耗O2的体积为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↓
4.如图所示,a为生铁,A、B两个烧杯中为海水,C烧杯中为1 mol·L-1的稀硫酸。
(1)C中Cu极的电极反应式为 。
(2)B中Zn极的电极反应式为 。
Fe极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)A、B、C中铁被腐蚀的速率最快的是 。
新知探究(二)——金属的防护
(一)改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢加入 制成不锈钢, 合金不仅具有优异的抗腐蚀性,还具有良好的生物相容性。
(二)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层,将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如在钢铁制品表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等;电镀锌、锡、铬、镍等金属,用化学方法、利用阳极氧化处理等;采用 、 等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
(三)电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时,总是作为原电池 (阳极)的金属被腐蚀,作为 (阴极)的金属不被腐蚀,如果能使被保护的金属成为阴极,则该金属就不易被腐蚀。
1.牺牲阳极法
(1)实验探究
①实验Ⅰ
如图装置反应一段时间后,往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,观察实验现象。
已知Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针 Zn溶解 有 产生, 蓝色沉淀生成
有关反应 — Zn-2e-Zn2+ 2H++2e-H2↑
结论 溶液中不含Fe2+,铁作正极未被腐蚀
②实验Ⅱ
培养皿中放入含有NaCl的琼脂,并注入5~6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液,取两个2~3 cm的铁钉,用砂纸擦光,将裹有锌皮的铁钉放入a,缠有铜丝的铁钉放入b。
实验 装置
现象 铁钉周围 铁钉周围生成 ,铜丝周围
结论 铁作为负极时易腐蚀,作为正极时未腐蚀
(2)保护原理
①图示
②原理:原电池原理。
③要求:被保护的金属作为正极,活泼性更强的金属作为负极。
④应用:锅炉的内壁、船舶的外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
2.外加电流法
(1)图示
(2)原理:电解池原理。
(3)要求:被保护的钢铁设备作为阴极,与电源的负极相连。
(4)应用:钢铁闸门,高压线铁架,地下管道连接直流电源的负极。
应用化学
在日常生活中,我们常常会接触到白铁皮(镀锌钢板)和马口铁(镀锡钢板),如果镀层破损后,你认为谁更耐腐蚀
[题点多维训练]
1.(2025·西安高二期中)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( )
A.铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应
B.纯银器表面在空气中因发生电化学腐蚀生成Ag2S而变暗
C.铁塔上常装有一些锌块,这种保护方法称为牺牲阳极法
D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面上镀上了铬
2.下列铁制品防护的装置或方法中,不正确的是 ( )
A.外加电流 B.牺牲阳极
C.表面镀铜 D.表面刷油漆
3.(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢铁外壳为负极
B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法
D.锌发生反应:Zn-2e-Zn2+
4.(2025·广州高二期末)某同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响,设计如下实验:将饱和食盐水与琼脂(不参与反应)的混合液置于两个培养皿中,向其中滴入少量酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液,混合均匀,分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中,观察现象如表。已知:K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+能产生蓝色沉淀,对有关实验现象及分析不正确的是 ( )
变红 变蓝
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀,且铁钉腐蚀速度ⅰ快
B.该实验证明,若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属,则镀层破损后依旧可以防护内层金属
C.培养皿ⅱ中对铁钉的防护是牺牲阳极法
D.随着反应的进行,培养皿ⅰ和ⅱ中均出现红褐色浑浊
|思维建模|金属腐蚀快慢的判断方法
(1)同一种金属在相同电解质溶液中,腐蚀快慢如下:
(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,一般电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快。
新知探究(三)——暖贴的设计与制作
1.明确研究目的
市场上销售的一种暖贴是利用金属的电化学腐蚀原理制作的,它具有发热温和、放热时间长、使用方便和安全等特点。通过收集资料、实验研究和动手制作,了解这种暖贴的发热原理,培养分析和解决实际问题的能力。
2.收集相关资料
材料一 主要成分:铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐等。
使用方法:将暖贴的真空包装沿切入口打开,揭去后面的衬纸,贴于内衣的外侧,用手铺平即可。可贴于人体的肩部、腹部、背部、腰部、胃部及相关关节部位。
材料二 使用后的暖贴,打开后有红褐色粉末。
3.理清工作原理
暖贴的反应原理为利用原电池加快氧化还原反应速率,将化学能转变为热能。为了使温度能够持续时间更长,使用了矿物材料蛭石来保温。因为在使用前不能发生反应,所以袋子材质要很特别,由原料层、明胶层和无纺布袋组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作的,它还有一个常规不透气的外袋。在使用时,去掉外袋,让内袋(无纺布袋)暴露在空气里,空气中的氧气通过透气膜进入里面。其中涉及的反应有
负极:Fe-2e-Fe2+
正极:O2+2H2O+4e-4OH-
总反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
4.设计自制暖贴
实验 原料 铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石、吸水性树脂、无纺布、塑料袋、双面胶、真空包装机
实验 步骤 (1)将铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石(保温作用)倒入烧杯搅拌; (2)加入吸水性树脂,使混合物呈糊状; (3)将混合物装入无纺布袋,其中一面贴上双面胶; (4)最后放入塑料袋,真空包装
[题点多维训练]
1.自发热“暖宝宝”的主要成分包含铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温)、水,发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是 ( )
A.发热过程中化学能转化为电能和热能
B.氯化钠和水作电解质溶液
C.发热过程中铁粉作负极
D.发热过程中正极反应为O2+4e-+4H+2H2O
2.“暖贴”是我们冬天中常用的一种用品。某化学兴趣小组对暖贴中成分及发热原理展开了探究。
(1)“暖贴”中含有铁粉、活性炭、水、氯化钠等物质,其发热原理就是利用铁生锈时会放热,其中一种生成物是Fe(OH)3,请写出化学方程式: 。
(2)检验配料中含有铁粉。用磁铁吸引黑色粉末,发现部分黑色粉末被吸引;取少量附着在磁铁上的粉末于试管中,加入适量稀盐酸,通过观察得到的现象是产生气泡、 ,得出配料中含有铁粉。
(3)检验配料中含有活性炭。暖贴中的活性炭是利用它能 大量潮湿的空气,为铁粉氧化提供条件。
该组用如图所示方法实验,将暖贴放在燃烧匙中,在酒精灯上加热,观察到烧杯内壁变浑浊,说明含有活性炭。此方案 (填“可行”或“不可行”),若可行,写出其理论依据,若不可行,请写出合适的方法: 。
(4)探究暖贴中活性炭、食盐、水等物质的作用。
实验数据如下表:
实验 编号 实验药品及用量 反应 时间/min 温度上 升值/℃
铁粉/g 活性炭/g 食盐/g 水/g
对照组 2 0.4 0.2 8 10 60
实 验 组 1 0 0.4 0.2 8 10 0
2 2 0.4 0 8 10 30
3 2 0.4 0.2 0 10 6.5
4 2 a b 8 10 3.7
①分析对照组与实验组第 组的数据,能证明食盐能加快铁粉的锈蚀速率。
②实验组第4组数据中:a= ,b= 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
A.暖贴在使用前要密封保存
B.暖贴使用后剩余物可以回收利用
C.利用铁生锈的原理,铁粉还可用于食品保鲜
第三节 金属的腐蚀与防护
新知探究(一)
2.O2+4e-+2H2O4OH- Fe+2H+Fe2++H2↑
[应用化学]
提示:(1)吸氧腐蚀,因为铁锅底部常常残留氯化钠溶液,中性环境下易发生吸氧腐蚀。
(2)一般来说,中上部位较干燥,不易发生腐蚀或腐蚀较慢。
(3)电极反应式:Fe-2e-Fe2+、O2+4e-+2H2O4OH-,总反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,进一步反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。
[题点多维训练]
1.选B 金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子发生还原反应,因此没有氢气生成,A错误;金属发生化学腐蚀时金属和氧化剂直接接触,电子直接转移给氧化剂,B正确;在弱酸性或中性条件下,金属发生吸氧腐蚀,在酸性条件下,金属发生析氢腐蚀,可见无论是酸性还是碱性、中性环境都能发生金属腐蚀,C错误;在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,D错误。
2.选D 甲装置中的电解质溶液呈中性,所以发生的是吸氧腐蚀,A、B两项错误;乙装置中的电解质溶液酸性较强,发生的是析氢腐蚀,有气体产生,C项错误,D项正确。
3.选D 根据题图可知,青铜器发生吸氧腐蚀,Cu作负极被氧化,故A错误;氧气在正极得电子生成氢氧根离子,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,故B错误;未指明气体所处状况,无法计算O2的体积,故C错误;Cl-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)3Cl,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子,所以该离子反应为2Cu2++3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl↓,故D正确。
4.解析:(1)装置C中,Cu、Fe、稀H2SO4构成原电池,其中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。(2)装置B中,Zn、Fe、海水构成原电池,其中负极(Zn):Zn-2e-Zn2+,正极(Fe):2H2O+O2+4e-4OH-,故Fe极附近c(OH-)增大,pH增大。(3)C中铁作原电池的负极,电解质浓度大,腐蚀速率最快;B中铁作原电池的正极,被保护;经比较,铁被腐蚀的快慢顺序为C>A>B。
答案:(1)2H++2e-H2↑ (2)Zn-2e-Z 增大
(3)C
新知探究(二)
(一)镍、铬 钛 (二)离子注入 表面渗镀 (三)负极 正极
1.(1)①偏转 气泡 无 ②变红 蓝色沉淀 变红
[应用化学]
提示:白铁皮更耐腐蚀。金属活动性:锌>铁>锡,镀层破损后,锌、铁与附着的电解质溶液形成原电池,铁作为正极被保护,而铁、锡与附着的电解质溶液形成原电池,铁作为负极被氧化,加快了铁的腐蚀。
[题点多维训练]
1.选C Al属于亲氧元素,极易和空气中的O2反应生成致密的氧化铝薄膜而具有很强的抗腐蚀能力,故A错误;纯银器表面和空气中的硫化氢因发生化学腐蚀生成Ag2S而变暗,不是电化学腐蚀,故B错误;Zn、Fe和电解质溶液构成原电池,Fe作为正极被保护,这种保护方法称为牺牲阳极法,故C正确;不锈钢是在钢中加入铬、镍等金属,改变内部结构,并不是在金属表面覆盖保护层,故D错误。
2.选A A项,此为外加电流法,被保护金属钢制管桩应与电源负极相连,错误;镁比铁活泼,此为牺牲阳极法,B正确;铁上镀铜,铁质镀件接电源负极,铜接电源正极,硫酸铜作为电镀液,C正确;表面刷漆可以隔绝空气,起到防护作用,D正确。
3.选D 钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。由于金属活动性Zn>Fe,钢铁外壳为正极,锌块为负极,故A错误;Zn失去电子,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,镶嵌的锌块会被逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,故B错误,D正确;由分析得,该方法为牺牲阳极法,故C错误。
4.选D ⅰ中Fe、Cu和饱和食盐水构成原电池,Fe发生吸氧腐蚀;ⅱ中Fe、Zn和饱和食盐水构成原电池,Zn作负极、Fe作正极,根据图知,培养皿ⅰ、ⅱ中都有Fe被腐蚀,但ⅱ中Fe被保护,则铁钉腐蚀速度ⅰ快,故A正确。若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属,镀层破损后,被保护的金属作正极,所以镀层破损后依旧可以防护内层金属,故B正确。培养皿ⅱ构成原电池,所以对铁钉的防护是牺牲阳极法,故C正确。培养皿ⅰ中得到Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定,被氧化为Fe(OH)3;培养皿ⅱ中Fe被保护,所以ⅱ不会随着反应的进行出现红褐色浑浊,故D错误。
新知探究(三)
1.选D 铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池,将化学能转化为电能,铁发生吸氧腐蚀还放出热量,即发热过程中化学能转化为电能和热能,故A正确;氯化钠溶于水形成的氯化钠溶液能传导离子,可作原电池的电解质溶液,故B正确;铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池,铁发生吸氧腐蚀,作负极,碳作正极,故C正确;该原电池中铁作负极,碳作正极,中性条件下正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,故D错误。
2.(1)4Fe+3O2+3H2O2Fe(OH)3+Fe2O3 (2)黑色粉末溶解且溶液变为浅绿色 (3)吸附 不可行 将样品放入试管中,通入氧气,加热,然后将生成的气体通入澄清石灰水中,若变浑浊,说明含有活性炭 (4)①2 ②0 0.2 (5)ABC
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第三节 金属的腐蚀与防护
学习目标 重点难点
1.通过实验探究金属腐蚀的本质及原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2.认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 重点 金属的电化学腐蚀及电化学防护原理
难点 金属发生吸氧腐蚀的原理
新知探究(一) 金属的腐蚀
新知探究(二) 金属的防护
课时跟踪检测
目录
新知探究(三) 暖贴的设计与制作
新知探究(一) 金属的腐蚀
1.金属的腐蚀
[微点拨] 金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率快得多。
定义 金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象
分类 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
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 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性(溶有一定的氧气)
负极 Fe-2e-==Fe2+
正极 2H++2e-==H2↑ ______________________
总反应 ___________________ 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
O2+4e-+2H2O==4OH-
Fe+2H+==Fe2++H2↑
应用化学
在日常生活中，经常发现铁锅的底部存在锈迹，而中上部位基本没有。
(1)“锈迹”的产生，你认为是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀
提示：吸氧腐蚀，因为铁锅底部常常残留氯化钠溶液，中性环境下易发生吸氧腐蚀。
(2)推测“底部存在锈迹，而中上部位基本没有”的原因
提示：一般来说，中上部位较干燥，不易发生腐蚀或腐蚀较慢。
(3)你能用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成过程吗
提示：电极反应式：Fe-2e-==Fe2+、O2+4e-+2H2O==4OH-，总反应：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2，进一步反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3、2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。
[题点多维训练]
√
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是 ( )
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2O==M(OH)n+H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-==Mn+，电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
解析：金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，因此没有氢气生成，A错误;金属发生化学腐蚀时金属和氧化剂直接接触，电子直接转移给氧化剂，B正确;在弱酸性或中性条件下，金属发生吸氧腐蚀，在酸性条件下，金属发生析氢腐蚀，可见无论是酸性还是碱性、中性环境都能发生金属腐蚀，C错误;在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，D错误。
√
2.如图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有少量炭粉，装入内壁已分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两个具支试管中，打开止水夹片刻后，下列有关该实验的说法合理的是 ( )
A.甲装置导管口有气泡，乙装置导管内出现一段液柱
B.甲装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
C.乙装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D.乙装置导管口有气泡冒出
解析：甲装置中的电解质溶液呈中性，所以发生的是吸氧腐蚀，A、B两项错误;乙装置中的电解质溶液酸性较强，发生的是析氢腐蚀，有气体产生，C项错误，D项正确。
3.(2025·景德镇高二期末)研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对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，下列说法正确的是 ( )
A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被还原
B.正极发生的电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O
C.若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗O2的体积为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↓
√
解析：根据题图可知，青铜器发生吸氧腐蚀，Cu作负极被氧化，故A错误;氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应为O2+4e-+2H2O==4OH-，故B错误;未指明气体所处状况，无法计算O2的体积，故C错误;Cl-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)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为2Cu2++3OH-+Cl-==Cu2(OH)3Cl↓，故D正确。
4.如图所示，a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol·L-1的稀硫酸。
(1)C中Cu极的电极反应式为
。
解析：装置C中，Cu、Fe、稀H2SO4构成原电池，其中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，Cu作正极，电极反应式为2H++2e-==H2↑。
(2)B中Zn极的电极反应式为 。
Fe极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：装置B中，Zn、Fe、海水构成原电池，其中负极(Zn)：Zn-2e-==Zn2+，正极(Fe)：2H2O+O2+4e-==4OH-，故Fe极附近c(OH-)增大，pH增大。
2H++2e-==H2↑
Zn-2e-==Z
增大
4.如图所示，a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol·L-1的稀硫酸。
(3)A、B、C中铁被腐蚀的速率最快的是 。
解析：C中铁作原电池的负极，电解质浓度大，腐蚀速率最快;B中铁作原电池的正极，被保护;经比较，铁被腐蚀的快慢顺序为C>A>B。
C
新知探究(二) 金属的防护
(一)改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢加入
制成不锈钢， 合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。
(二)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如在钢铁制品表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等;电镀锌、锡、铬、镍等金属，用化学方法、利用阳极氧化处理等;采用 、
等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
镍、铬
钛
离子注入
表面渗镀
(三)电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池 (阳极)的金属被腐蚀，作为 (阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
1.牺牲阳极法
(1)实验探究
①实验Ⅰ
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴
黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
负极
正极
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针______ Zn溶解 有 产生， 蓝色沉淀生成
有关反应 — Zn-2e-==Zn2+ 2H++2e-==H2↑
结论 溶液中不含Fe2+，铁作正极未被腐蚀
偏转
气泡
无
②实验Ⅱ
培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5~6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2~3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
实验 装置
现象 铁钉周围_____ 铁钉周围生成 ，铜丝周围_____
结论 铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀
变红
蓝色沉淀
变红
(2)保护原理
①图示
②原理：原电池原理。
③要求：被保护的金属作为正极，活泼性更强的金属作为负极。
④应用：锅炉的内壁、船舶的外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
2.外加电流法
(1)图示
(2)原理：电解池原理。
(3)要求：被保护的钢铁设备作为阴极，与电源的负极相连。
(4)应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。
应用化学
在日常生活中，我们常常会接触到白铁皮(镀锌钢板)和马口铁(镀锡钢板)，如果镀层破损后，你认为谁更耐腐蚀
提示：白铁皮更耐腐蚀。金属活动性：锌>铁>锡，镀层破损后，锌、铁与附着的电解质溶液形成原电池，铁作为正极被保护，而铁、锡与附着的电解质溶液形成原电池，铁作为负极被氧化，加快了铁的腐蚀。
[题点多维训练]
√
1.(2025·西安高二期中)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( )
A.铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应
B.纯银器表面在空气中因发生电化学腐蚀生成Ag2S而变暗
C.铁塔上常装有一些锌块，这种保护方法称为牺牲阳极法
D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面上镀上了铬
解析：Al属于亲氧元素，极易和空气中的O2反应生成致密的氧化铝薄膜而具有很强的抗腐蚀能力，故A错误;纯银器表面和空气中的硫化氢因发生化学腐蚀生成Ag2S而变暗，不是电化学腐蚀，故B错误;Zn、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe作为正极被保护，这种保护方法称为牺牲阳极法，故C正确;不锈钢是在钢中加入铬、镍等金属，改变内部结构，并不是在金属表面覆盖保护层，故D错误。
√
2.下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是 ( )
A.外加电流 B.牺牲阳极 C.表面镀铜 D.表面刷油漆
解析：A项，此为外加电流法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连，错误;镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，B正确;铁上镀铜，铁质镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜作为电镀液，C正确;表面刷漆可以隔绝空气，起到防护作用，D正确。
3.(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 ( )
A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用
C.该法为外加电流法 D.锌发生反应：Zn-2e-==Zn2+
解析：钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn>Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-==Zn2+，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误;Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-==Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误，D正确;由分析得，该方法为牺牲阳极法，故C错误。
√
√
4.(2025·广州高二期末)某同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂(不参与反应)的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中，观察现象如表。已知：K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+能产生蓝色沉淀，对有关实验现象及分析不正确的是 ( )
A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度ⅰ快
B.该实验证明，若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，则镀层
破损后依旧可以防护内层金属
C.培养皿ⅱ中对铁钉的防护是牺牲阳极法
D.随着反应的进行，培养皿ⅰ和ⅱ中均出现红褐色浑浊
变红 变蓝
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
解析：ⅰ中Fe、Cu和饱和食盐水构成原电池，Fe发生吸氧腐蚀;ⅱ中Fe、Zn和饱和食盐水构成原电池，Zn作负极、Fe作正极，根据图知，培养皿ⅰ、ⅱ中都有Fe被腐蚀，但ⅱ中Fe被保护，则铁钉腐蚀速度ⅰ快，故A正确。若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，镀层破损后，被保护的金属作正极，所以镀层破损后依旧可以防护内层金属，故B正确。培养皿ⅱ构成原电池，所以对铁钉的防护是牺牲阳极法，故C正确。培养皿ⅰ中得到Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定，被氧化为Fe(OH)3;培养皿ⅱ中Fe被保护，所以ⅱ不会随着反应的进行出现红褐色浑浊，故D错误。
|思维建模|金属腐蚀快慢的判断方法
(1)同一种金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：
(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，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
新知探究(三) 暖贴的设计与制作
1.明确研究目的
市场上销售的一种暖贴是利用金属的电化学腐蚀原理制作的，它具有发热温和、放热时间长、使用方便和安全等特点。通过收集资料、实验研究和动手制作，了解这种暖贴的发热原理，培养分析和解决实际问题的能力。
2.收集相关资料
材料一 主要成分：铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐等。
使用方法：将暖贴的真空包装沿切入口打开，揭去后面的衬纸，贴于内衣的外侧，用手铺平即可。可贴于人体的肩部、腹部、背部、腰部、胃部及相关关节部位。
材料二 使用后的暖贴，打开后有红褐色粉末。
3.理清工作原理
暖贴的反应原理为利用原电池加快氧化还原反应速率，将化学能转变为热能。为了使温度能够持续时间更长，使用了矿物材料蛭石来保温。因为在使用前不能发生反应，所以袋子材质要很特别，由原料层、明胶层和无纺布袋组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作的，它还有一个常规不透气的外袋。在使用时，去掉外袋，让内袋(无纺布袋)暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面。其中涉及的反应有
负极：Fe-2e-==Fe2+
正极：O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
4.设计自制暖贴
实验 原料 铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石、吸水性树脂、无纺布、塑料袋、双面胶、真空包装机
实验 步骤 (1)将铁粉、活性炭、水、食盐、蛭石(保温作用)倒入烧杯搅拌;
(2)加入吸水性树脂，使混合物呈糊状;
(3)将混合物装入无纺布袋，其中一面贴上双面胶;
(4)最后放入塑料袋，真空包装
1.自发热“暖宝宝”的主要成分包含铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温)、水，发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是 ( )
A.发热过程中化学能转化为电能和热能
B.氯化钠和水作电解质溶液
C.发热过程中铁粉作负极
D.发热过程中正极反应为O2+4e-+4H+==2H2O
[题点多维训练]
√
解析：铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池，将化学能转化为电能，铁发生吸氧腐蚀还放出热量，即发热过程中化学能转化为电能和热能，故A正确;氯化钠溶于水形成的氯化钠溶液能传导离子，可作原电池的电解质溶液，故B正确;铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池，铁发生吸氧腐蚀，作负极，碳作正极，故C正确;该原电池中铁作负极，碳作正极，中性条件下正极反应为O2+4e-+2H2O==4OH-，故D错误。
2.“暖贴”是我们冬天中常用的一种用品。某化学兴趣小组对暖贴中成分及发热原理展开了探究。
(1)“暖贴”中含有铁粉、活性炭、水、氯化钠等物质，其发热原理就是利用铁生锈时会放热，其中一种生成物是Fe(OH)3，请写出化学方程式：
。
4Fe+3O2+3H2O==2Fe(OH)3+Fe2O3
(2)检验配料中含有铁粉。用磁铁吸引黑色粉末，发现部分黑色粉末被吸引;取少量附着在磁铁上的粉末于试管中，加入适量稀盐酸，通过观察得到的现象是产生气泡、 ，得出配料中含有铁粉。
黑色粉末溶解且溶液变为浅绿色
2.“暖贴”是我们冬天中常用的一种用品。某化学兴趣小组对暖贴中成分及发热原理展开了探究。
(3)检验配料中含有活性炭。暖贴中的活性炭是利用它能 大量潮湿的空气，为铁粉氧化提供条件。该组用如图所示方法实验，将暖贴放在燃烧匙中，在酒精灯上加热，观察到烧杯内壁变浑浊，说明含有活性炭。此方案________ (填“可行”或“不可行”)，若可行，写出其理论依据，若不可行，请写出合适的方法：
___________________________________________________________
。
吸附
将样品放入试管中，通入氧气，加热，然后将生成的气体通入澄清石灰水中，若变浑浊，说明含有活性炭
不可行
2.“暖贴”是我们冬天中常用的一种用品。某化学兴趣小组对暖贴中成分及发热原理展开了探究。
(4)探究暖贴中活性炭、食盐、水等物质的作用。
实验数据如下表：
实验编号 实验药品及用量 反应时间 /min 温度上
升值/℃
铁粉/g 活性炭/g 食盐/g 水/g
对照组 2 0.4 0.2 8 10 60
实验组 1 0 0.4 0.2 8 10 0
2 2 0.4 0 8 10 30
3 2 0.4 0.2 0 10 6.5
4 2 a b 8 10 3.7
①分析对照组与实验组第 组的数据，能证明食盐能加快铁粉的锈蚀速率。
②实验组第4组数据中：a= ，b= 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
A.暖贴在使用前要密封保存
B.暖贴使用后剩余物可以回收利用
C.利用铁生锈的原理，铁粉还可用于食品保鲜
2
0
0.2
ABC
课时跟踪检测
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一、选择题
1.(2024·湖北卷)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
14
解析：发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，故A不符合题意;阳极氧化是使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意;表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意;喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D符合题意。
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2.(2025·重庆高二期末)十二生肖兽首铜像是我国的国宝，兽首上的褶皱和绒毛等细微处，都清晰逼真，其历经二百多年而不锈蚀，堪称一绝。下列有关说法正确的是 ( )
A.在兽首铜像表面镀了一层锌
B.金属铜的活动性小，不与空气中的物质反应
C.用外加电流法对它们进行了保护，所以不锈蚀
D.在铸造它的铜中添加了金、银、锡、锌，增强了抗锈蚀能力
14
解析：铜兽首的材料是铜合金，含有98%的Cu、1%的Pb及一定量的Fe和Zn、Au、Ag、Sn，故A错误;Cu的金属活动性较弱，但Cu在潮湿的空气中易产生铜锈，故B错误;200年前没有电，无法用电流对其进行保护，故C错误;铜兽首中加入了其他金属形成了合金，合金能提高抗腐蚀能力，故D正确。
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3.(2025·南京高二期末)下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 ( )
A.海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀
B.可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀
C.刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀
D.改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀
14
解析：海上舰艇的腐蚀主要为吸氧腐蚀，是电化学腐蚀，故A错误;锌块比铁活泼，会先被腐蚀，可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀，故B正确;金属腐蚀的条件是与空气和水接触，刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确;改变金属的内部结构可以防止金属腐蚀，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀，故D正确。
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4.(2025·东莞高二期末)将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮，放入装有琼脂的培养皿中(见图)，琼脂中含有食盐水和酚酞溶液，下列说法正确的是 ( )
A.甲中铁钉未被保护
B.②处发生氧化反应
C.①③处现象相同
D.④处主要发生反应：O2+4e-+2H2O==4OH-
14
解析：铁钉被腐蚀，未被保护，故A正确;②是铜丝，作正极，发生还原反应，故B错误;①处发生的电极反应式是Fe-2e-==Fe2+，③处发生的电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，所以①处看不到酚酞变色，③处会看到酚酞变红色，故C错误;④处发生的电极反应式是Zn-2e-==Zn2+，故D错误。
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5.(2025·西安高二期末)铆接工艺是钢与铝连接的主要方法之一，在长期使用过程中接头的腐蚀是影响连接强度，导致连接失效的重要原因。钢板与铝板采用的镀锌钢铆钉连接示意图如图，下列有关说法错误的是 ( )
A.腐蚀发生时，铝板会优先腐蚀
B.若接触到酸性电解质溶液，GC2处会发生析氢腐蚀
C.为减缓腐蚀，可将多个零件设计成一个整体，尽量减少铆接点
D.钢板与铝板之间若存在间隙，会造成电解质溶液侵入，加速腐蚀
14
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解析：铝板表面会生成氧化物保护膜，不容易腐蚀，镀锌钢铆钉上的锌层先发生反应，故A错误;强酸性溶液中，镀锌钢易发生析氢腐蚀，所以若接触到酸性电解质溶液，GC2处会发生析氢腐蚀，故B正确;减少铆接点，能减少形成原电池的数量，从而减缓腐蚀，故C正确;钢板与铝板之间若存在间隙，会造成电解质溶液侵入，从而构成原电池，加速被腐蚀，故D正确。
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6.(2025·成都高二月考)关于金属的腐蚀与防护，下列说法正确的是 ( )
A.图①：铁丝发生吸氧腐蚀
B.图②：金属性M>Fe
C.图③：防护方法为牺牲阳极法
D.图③：N不可选石墨
14
解析：干燥空气中不能形成原电池，铁丝发生化学腐蚀，不能发生吸氧腐蚀，故A错误;原电池原理保护钢铁输水管，则输水管应作正极，金属M作负极，负极金属比正极活泼，即金属性M>Fe，故B正确;图③为外接电流法，钢铁闸门连接电源负极作阴极，辅助电极N作阳极，可选用石墨作电极，故C、D错误。
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7.考古学家发现一处钱币窖藏遗存，钱币主要成分是铜合金。下列叙述错误的是 ( )
A.钱币表面绿色物质的主要成分是Cu2(OH)2CO3
B.钱币中铜在地下主要发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C.钱币在窖藏中发生电化学腐蚀时铜被氧化
D.保护钱币措施有保持干燥、涂保护层等
14
解析：钱币是铜合金，钱币表面绿色物质是铜绿，主要成分是碱式碳酸铜，其化学式是Cu2(OH)2CO3，故A正确;吸氧腐蚀正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，根据金属活动顺序表，铜没有氢活泼，不能置换出氢气，即不能发生析氢腐蚀，故B错误;在潮湿环境会发生电化学腐蚀，铜作负极，发生氧化反应，故C正确;保护钱币，应防止铜发生腐蚀，可采取的措施有保持干燥环境、涂保护层等，故D正确。
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8.利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是 ( )
A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应
C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应
14
解析：若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确，B项错误;若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确;X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。
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9.(2025·沈阳高二期末)利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 ( )
A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B.一段时间后，a管液面高于b管液面
C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-==Fe2+
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解析：U形管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A正确;左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故B正确;a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变;b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH变大，故C错误;a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-==Fe2+，故D正确。
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10.(2025·南京高二检测)下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是 ( )
A.对比实验①②③，说明苯能隔绝O2
B.实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2
C.实验②中，饱和食盐水中溶解的O2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+4e-+2H2O==4OH-
14
序号 ① ② ③
实验
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
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解析：对比①②③，说明生铁腐蚀，碳为正极，铁为负极，需足量O2和水，由实验③可知，生铁片明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，故A错误;原电池的形成条件：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，实验①中，苯不是电解质溶液，生铁难以腐蚀，故B错误;实验③中，铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2+，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，故D错误。
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11.(2025·福州高二期末)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-
C.断电时，锌环上的电极反应为Zn-2e-==Zn2+
D.断电时，则不能防止铁帽被腐蚀
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解析：该装置是电解池，且锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，阳极电极反应为Zn-2e-==Zn2+，故A正确;该装置是电解池，阴极上氢离子得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B正确;断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成锌离子，锌环上的电极反应为Zn-2e-==Zn2+，故C正确;断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成锌离子，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故D错误。
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12.科学研究发现金属生锈时，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.钢铁的腐蚀中正极电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-
B.酸雨地区的钢铁更易被腐蚀
C.Fe(OH)2生成FeO(OH)反应的化学方程式为
2Fe(OH)2+O2==2FeO(OH)+H2O
D.硫酸盐加速电子传递，有一定的催化剂作用
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解析：钢铁发生吸氧腐蚀时，C作正极，氧气在正极得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-，故A正确;酸性溶液可以加速铁的锈蚀，故B正确;Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化生成FeO(OH)，反应为4Fe(OH)2+O2==4FeO(OH)+2H2O，故C错误;锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，硫酸盐能增加导电性，加速电子传递，有一定的催化剂作用，故D正确。
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13.某种Fe合金在硫酸盐还原菌(SRB)存在条件下腐蚀的机理如图所示。
涉及的部分反应：H2O→H++OH-
H++e-→[H]
S+8[H] →S2-+4H2O
下列说法正确的是( )
A.电化学腐蚀中负极的电极反应为Fe-2e-==Fe2+
B.SRB对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的
C.在SRB作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O
D.当1 mol S在SRB作用下转化为S2-时，理论上净消耗2 mol H2O
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解析：由图可知该电化学腐蚀负极的电极反应为Fe-2e-==Fe2+，A正确;硫酸根在硫酸盐还原菌(SRB)作用下转化成硫离子，硫离子再与Fe2+结合成FeS，若有氧气存在会将SRB氧化，不利于硫酸根转化成硫离子，B错误;由图中信息可知在SRB作用下，Fe腐蚀后最终会生成FeS，C错误;1 mol S在SRB作用下转化为S2-时，转移电子数为8 mol，结合已知反应可知消耗水的物质的量为8 mol，而
1 mol S在SRB作用下转化为S2-时生成4 mol H2O，则净消耗4 mol H2O，D错误。
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二、非选择题
14.(6分)(2025·沈阳高二期中)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防护金属被腐蚀可采取的措施有 (填字母)。
A.健身器材刷油漆
B.使被保护的钢闸门与电源的正极相连
C.制成不锈钢
D.将钢管用导线与碳棒连接
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AC
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解析：健身器材刷油漆，能避免金属与空气接触，可以防护金属被腐蚀，故A正确;使被保护的钢闸门与电源的正极相连，则钢闸门作阳极腐蚀速度加快，应与电源负极相连作阴极被保护，故B错误;制成不锈钢，改变金属内部结构，可以防护金属被腐蚀，故C正确;将钢管用导线与碳棒连接，铁作负极腐蚀速度加快，应与比铁活泼金属如Zn等相连，铁作正极被保护，故D错误。
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二、非选择题
14.(6分)(2025·沈阳高二期中)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(2)镀锡铁和镀锌铁相比，当镀层出现破损后，哪个更容易被腐蚀
(填“镀锡铁”或“镀锌铁”)。
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解析：当金属镀层出现破损后，形成原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，Fe比Sn活泼，Fe作负极，Sn作正极，铁腐蚀速度加快。
镀锡铁
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二、非选择题
14.(6分)(2025·沈阳高二期中)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(3)用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，从图中可分析，pH=2.0时，压强增大是因为 。
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解析：pH=2.0时，压强增大是因为溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气。
溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气课时跟踪检测(三十五) 金属的腐蚀与防护
一、选择题
1.(2024·湖北卷)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 ( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
2.(2025·重庆高二期末)十二生肖兽首铜像是我国的国宝,兽首上的褶皱和绒毛等细微处,都清晰逼真,其历经二百多年而不锈蚀,堪称一绝。下列有关说法正确的是 ( )
A.在兽首铜像表面镀了一层锌
B.金属铜的活动性小,不与空气中的物质反应
C.用外加电流法对它们进行了保护,所以不锈蚀
D.在铸造它的铜中添加了金、银、锡、锌,增强了抗锈蚀能力
3.(2025·南京高二期末)下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 ( )
A.海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀
B.可以在船舶外壳装上锌块,用牺牲阳极法防止金属腐蚀
C.刷防锈漆,使金属与空气、水等物质隔离,可防止金属被腐蚀
D.改变金属的内部结构,将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀
4.(2025·东莞高二期末)将两根铁钉分别缠绕铜丝和锌皮,放入装有琼脂的培养皿中(见图),琼脂中含有食盐水和酚酞溶液,下列说法正确的是 ( )
A.甲中铁钉未被保护
B.②处发生氧化反应
C.①③处现象相同
D.④处主要发生反应:O2+4e-+2H2O4OH-
5.(2025·西安高二期末)铆接工艺是钢与铝连接的主要方法之一,在长期使用过程中接头的腐蚀是影响连接强度,导致连接失效的重要原因。钢板与铝板采用的镀锌钢铆钉连接示意图如图,下列有关说法错误的是 ( )
A.腐蚀发生时,铝板会优先腐蚀
B.若接触到酸性电解质溶液,GC2处会发生析氢腐蚀
C.为减缓腐蚀,可将多个零件设计成一个整体,尽量减少铆接点
D.钢板与铝板之间若存在间隙,会造成电解质溶液侵入,加速腐蚀
6.(2025·成都高二月考)关于金属的腐蚀与防护,下列说法正确的是 ( )
A.图①:铁丝发生吸氧腐蚀
B.图②:金属性M>Fe
C.图③:防护方法为牺牲阳极法
D.图③:N不可选石墨
7.考古学家发现一处钱币窖藏遗存,钱币主要成分是铜合金。下列叙述错误的是 ( )
A.钱币表面绿色物质的主要成分是Cu2(OH)2CO3
B.钱币中铜在地下主要发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C.钱币在窖藏中发生电化学腐蚀时铜被氧化
D.保护钱币措施有保持干燥、涂保护层等
8.利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是 ( )
A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁极发生氧化反应
C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀
D.若X为碳棒,开关K置于N处,X极发生氧化反应
9.(2025·沈阳高二期末)利用如图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法不正确的是 ( )
A.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀
B.一段时间后,a管液面高于b管液面
C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-Fe2+
10.(2025·南京高二检测)下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是 ( )
序号 ① ② ③
实验
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,说明苯能隔绝O2
B.实验①中,生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2
C.实验②中,饱和食盐水中溶解的O2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+4e-+2H2O4OH-
11.(2025·福州高二期末)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn-2e-Zn2+
D.断电时,则不能防止铁帽被腐蚀
12.科学研究发现金属生锈时,锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀,其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.钢铁的腐蚀中正极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
B.酸雨地区的钢铁更易被腐蚀
C.Fe(OH)2生成FeO(OH)反应的化学方程式为2Fe(OH)2+O22FeO(OH)+H2O
D.硫酸盐加速电子传递,有一定的催化剂作用
13.某种Fe合金在硫酸盐还原菌(SRB)存在条件下腐蚀的机理如图所示。
涉及的部分反应:H2OH++OH-
H++e-[H]
S+8[H]S2-+4H2O
下列说法正确的是 ( )
A.电化学腐蚀中负极的电极反应为Fe-2e-Fe2+
B.SRB对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的
C.在SRB作用下,Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O
D.当1 mol S在SRB作用下转化为S2-时,理论上净消耗2 mol H2O
二、非选择题
14.(6分)(2025·沈阳高二期中)研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)据资料显示,全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防护金属被腐蚀可采取的措施有 (填字母)。
A.健身器材刷油漆
B.使被保护的钢闸门与电源的正极相连
C.制成不锈钢
D.将钢管用导线与碳棒连接
(2)镀锡铁和镀锌铁相比,当镀层出现破损后,哪个更容易被腐蚀 (填“镀锡铁”或“镀锌铁”)。
(3)用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示,从图中可分析,pH=2.0时,压强增大是因为 。
课时跟踪检测(三十五)
1.选D 发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中,使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术,故A不符合题意;阳极氧化是使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程,B不符合题意;表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层,C不符合题意;喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气,不形成表面钝化膜,D符合题意。
2.选D 铜兽首的材料是铜合金,含有98%的Cu、1%的Pb及一定量的Fe和Zn、Au、Ag、Sn,故A错误;Cu的金属活动性较弱,但Cu在潮湿的空气中易产生铜锈,故B错误;200年前没有电,无法用电流对其进行保护,故C错误;铜兽首中加入了其他金属形成了合金,合金能提高抗腐蚀能力,故D正确。
3.选A 海上舰艇的腐蚀主要为吸氧腐蚀,是电化学腐蚀,故A错误;锌块比铁活泼,会先被腐蚀,可以在船舶外壳装上锌块,用牺牲阳极法防止金属腐蚀,故B正确;金属腐蚀的条件是与空气和水接触,刷防锈漆,使金属与空气、水等物质隔离,可防止金属被腐蚀,故C正确;改变金属的内部结构可以防止金属腐蚀,将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀,故D正确。
4.选A 铁钉被腐蚀,未被保护,故A正确;②是铜丝,作正极,发生还原反应,故B错误;①处发生的电极反应式是Fe-2e-Fe2+,③处发生的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,所以①处看不到酚酞变色,③处会看到酚酞变红色,故C错误;④处发生的电极反应式是Zn-2e-Zn2+,故D错误。
5.选A 铝板表面会生成氧化物保护膜,不容易腐蚀,镀锌钢铆钉上的锌层先发生反应,故A错误;强酸性溶液中,镀锌钢易发生析氢腐蚀,所以若接触到酸性电解质溶液,GC2处会发生析氢腐蚀,故B正确;减少铆接点,能减少形成原电池的数量,从而减缓腐蚀,故C正确;钢板与铝板之间若存在间隙,会造成电解质溶液侵入,从而构成原电池,加速被腐蚀,故D正确。
6.选B 干燥空气中不能形成原电池,铁丝发生化学腐蚀,不能发生吸氧腐蚀,故A错误;原电池原理保护钢铁输水管,则输水管应作正极,金属M作负极,负极金属比正极活泼,即金属性M>Fe,故B正确;图③为外接电流法,钢铁闸门连接电源负极作阴极,辅助电极N作阳极,可选用石墨作电极,故C、D错误。
7.选B 钱币是铜合金,钱币表面绿色物质是铜绿,主要成分是碱式碳酸铜,其化学式是Cu2(OH)2CO3,故A正确;吸氧腐蚀正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,根据金属活动顺序表,铜没有氢活泼,不能置换出氢气,即不能发生析氢腐蚀,故B错误;在潮湿环境会发生电化学腐蚀,铜作负极,发生氧化反应,故C正确;保护钱币,应防止铜发生腐蚀,可采取的措施有保持干燥环境、涂保护层等,故D正确。
8.选B 若X为锌棒,开关K置于M处时,锌作负极,铁作正极被保护,A项正确,B项错误;若X为碳棒,开关K置于N处,铁连接电源负极作阴极被保护,C项正确;X连接电源正极作阳极被氧化,D项正确。
9.选C U形管左边装置是中性溶液,所以发生吸氧腐蚀,右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀,故A正确;左边装置发生吸氧腐蚀时,氧气和水反应导致气体压强减小,右边装置发生析氢腐蚀,生成氢气导致气体压强增大,所以右边的液体向左边移动,所以一段时间后,a管液面高于b管液面,故B正确;a处铁失电子生成亚铁离子,氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,所以a处pH不变;b处溶液变成硫酸亚铁溶液,溶液的pH变大,故C错误;a、b两处构成的原电池中,铁都作负极,所以负极上具有相同的电极反应式:Fe-2e-Fe2+,故D正确。
10.选C 对比①②③,说明生铁腐蚀,碳为正极,铁为负极,需足量O2和水,由实验③可知,生铁片明显锈蚀,说明苯不能隔绝O2,故A错误;原电池的形成条件:有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路,实验①中,苯不是电解质溶液,生铁难以腐蚀,故B错误;实验③中,铁是负极,发生氧化反应,生成Fe2+,电极反应为Fe-2e-Fe2+,故D错误。
11.选D 该装置是电解池,且锌环作阳极,锌失电子发生氧化反应,阳极电极反应为Zn-2e-Zn2+,故A正确;该装置是电解池,阴极上氢离子得到电子生成氢气,阴极电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故B正确;断电时,锌铁形成原电池,锌失电子生成锌离子,锌环上的电极反应为Zn-2e-Zn2+,故C正确;断电时,锌铁形成原电池,锌失电子生成锌离子,Fe作正极被保护,仍能防止铁帽被腐蚀,故D错误。
12.选C 钢铁发生吸氧腐蚀时,C作正极,氧气在正极得电子,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,故A正确;酸性溶液可以加速铁的锈蚀,故B正确;Fe(OH)2不稳定,易被氧气氧化生成FeO(OH),反应为4Fe(OH)2+O24FeO(OH)+2H2O,故C错误;锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀,硫酸盐能增加导电性,加速电子传递,有一定的催化剂作用,故D正确。
13.选A 由图可知该电化学腐蚀负极的电极反应为Fe-2e-Fe2+,A正确;硫酸根在硫酸盐还原菌(SRB)作用下转化成硫离子,硫离子再与Fe2+结合成FeS,若有氧气存在会将SRB氧化,不利于硫酸根转化成硫离子,B错误;由图中信息可知在SRB作用下,Fe腐蚀后最终会生成FeS,C错误;1 mol S在SRB作用下转化为S2-时,转移电子数为8 mol,结合已知反应可知消耗水的物质的量为8 mol,而1 mol S在SRB作用下转化为S2-时生成4 mol H2O,则净消耗4 mol H2O,D错误。
14.解析:(1)健身器材刷油漆,能避免金属与空气接触,可以防护金属被腐蚀,故A正确;使被保护的钢闸门与电源的正极相连,则钢闸门作阳极腐蚀速度加快,应与电源负极相连作阴极被保护,故B错误;制成不锈钢,改变金属内部结构,可以防护金属被腐蚀,故C正确;将钢管用导线与碳棒连接,铁作负极腐蚀速度加快,应与比铁活泼金属如Zn等相连,铁作正极被保护,故D错误。(2)当金属镀层出现破损后,形成原电池,Zn比Fe活泼,Zn作负极,Fe作正极被保护,Fe比Sn活泼,Fe作负极,Sn作正极,铁腐蚀速度加快。(3)pH=2.0时,压强增大是因为溶液酸性较强,铁发生析氢腐蚀生成氢气。
答案:(1)AC (2)镀锡铁 (3)溶液酸性较强,铁发生析氢腐蚀生成氢气
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