第三节 金属的腐蚀与防护
1.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（ ）
A.铜的金属活动性大于银
B.通过揉搓可提供电解质溶液
C.银丝可长时间保持光亮
D.用铝丝代替银丝，铜也会变黑
2.《天工开物》中描述：“凡煎盐锅古谓之牢盆……其盆周阔数丈，径亦丈许。用铁者以铁打成叶片，铁钉拴合，其底平如盂……其下列灶燃薪……共煎此盘……滚沸延及成盐”。下列叙述错误的是（ ）
A.“以铁打成叶片”说明金属铁有较好的延展性
B.“铁钉拴合”换为铜钉，可减缓腐蚀
C.“煎盐锅”用完需洗净擦干防止生锈
D.“滚沸延及成盐”属于蒸发结晶操作
3.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A.铝片可以露置在空中保存
B.铜线和铝线不能直接对接
C.固定铜板的铁螺丝易生锈
D.“暖宝宝”撕开包装迅速发热
4.港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌（富含锌粉）底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是（ ）
A.钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe－3e－Fe3＋
B.防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失去电子
C.防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率
D.方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除
5.如图是家庭煤气（液化石油气）灶的部件说明图，下列说法正确的是（ ）
A.炉头容易生锈，主要是因为高温下铁发生电化学腐蚀
B.外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼
C.锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀
D.灶脚由螺钉和外层电木（一种耐高温塑料）组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用
6.下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是（ ）
A.四种金属发生吸氧腐蚀时都生成对应的氧化物
B.用石墨电极电解熔融氧化铝冶炼铝，阳极电极需要定期更换
C.铝制品、铜制品均能发生析氢腐蚀
D.铁制器件附有铜制配件，接口处铜易生锈
7. 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，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（ ）
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
8.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。下列说法错误的是（ ）
A.断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－Zn
B.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
C.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
D.通电时，该装置为外加电流法
9.在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使S与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.正极的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
B.S与H2的反应可表示为4H2＋SS2－＋4H2O
C.钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe（OH）2
D.在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，即使镀层破损后仍对钢管有保护作用
10.“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A.负极反应：Fe－2e－Fe2＋
B.氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 L O2
C.铁合金腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D.为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连
11.某实验小组利用下列装置探究电解质溶液的浓度对金属腐蚀的影响，下列有关说法正确的是（ ）
装 置
现象 电流计指针不发生偏转 电流计指针发生偏转
A.装置Ⅰ中的铁片均不会发生任何腐蚀
B.装置Ⅱ负极上发生的电极反应为Fe－3e－Fe3＋
C.利用K3[Fe（CN）6]溶液可确定装置Ⅱ的正、负极
D.铁片a、c所处的NaCl溶液的浓度相等，二者腐蚀速率相等
12.研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有 （填字母）。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末
D.换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表，根据数据判断腐蚀的速率随时间的增加逐渐 （填“加快”“不变”或“减慢”），你认为影响因素为 。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
（3）为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，完成表格空白（已知铁氰化钾溶液遇亚铁离子生成蓝色沉淀，常用于亚铁离子的检验）。
实验操作 实验现象 实验结论
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为①
然后再滴加2～3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为②
根据以上实验探究，试判断③ （填“a”或“b”）为负极，该点腐蚀更严重。
（4）图丙中钢闸门应与外接电源的 （填“正极”或“负极”）相连而不会被腐蚀，属于 法。
（5）金属阳极钝化是另一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于浓硫酸中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，该阳极电极反应式是 。
第三节 金属的腐蚀与防护
1.D 根据金属活动性顺序，铜的金属活动性大于银，A正确；通过揉搓，手上的汗水可提供电解质溶液，B项正确；银丝发生还原反应，氧化银转化为单质银，单质银活动性较弱，可长时间保持光亮，C项正确；铜的活动性比铝弱，氧化铝不能被铜还原为单质铝，因此铜不会变黑，D项错误。
2.B “铁钉拴合”换为铜钉，Fe、Cu形成原电池，Fe作负极，会加速铁的腐蚀，B错误。
3.A 铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜，与电化学腐蚀无关，选A。
4.A 钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe－2e－Fe2＋，A错误；铝和锌的活动性大于铁，钢铁防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子，为牺牲阳极法，B正确；防腐涂料可以防水、隔离O2，减少铁与氧气接触，减缓吸氧腐蚀速率，C正确；钢铁防腐只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除钢铁腐蚀，D正确。
5.D 燃气灶的中心部位容易生锈，主要是因为高温下铁发生化学腐蚀，不是电化学腐蚀，A错误；铝合金材料不易锈蚀是因为铝表面形成致密的氧化膜，B错误；锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，发生电化学腐蚀，C错误。
6.B Cu发生吸氧腐蚀时生成碱式碳酸铜，A错误；用石墨电极电解熔融氧化铝冶炼铝，阳极产生的氧气会与石墨反应，因此阳极电极需要定期更换，B正确；铝制品能发生析氢腐蚀，而铜制品不能发生析氢腐蚀，C错误；铁制器件附有铜制配件，接口处铁易生锈，铁作负极，铜为正极，D错误。
7.C 依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，铁不容易失去电子，故钢管桩表面的腐蚀电流（指铁失去电子形成的电流）接近于零，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
8.A 断电时，锌环与铁帽构成原电池，Zn作负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，A错误；断电时，由于锌的金属活动性比铁强，所以锌作负极、铁作正极，锌仍能防止铁帽被腐蚀，B正确；通电时，锌环与电源的正极相连，作电解池的阳极，失电子发生氧化反应，C正确；通电时，该装置中铁帽与电源的负极相连，可阻止铁失电子，从而保护铁，为外加电流法，D正确。
9.D 根据题意知钢管主要发生厌氧腐蚀，即发生析氢腐蚀，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，A正确；S与H2在厌氧细菌的作用下反应生成S2－和H2O，反应的离子方程式为4H2＋SS2－＋4H2O，B正确；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成Fe2＋，Fe2＋与周围的S2－和OH－反应分别生成FeS和Fe（OH）2，C正确；在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，但镀铜的钢管镀层破损后容易形成Fe-Cu原电池，会加速铁的腐蚀，D错误。
10.B Fe易失电子作负极，另外的金属电极为正极，负极上Fe失电子生成Fe2＋，则电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，A正确；温度和压强未知，气体摩尔体积无法确定，所以无法计算氧气的物质的量，B错误；铁合金腐蚀时先生成Fe2＋，Fe2＋和OH－反应生成Fe（OH）2，Fe（OH）2再被氧化生成Fe（OH）3，Fe（OH）3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O，所以最终产物为Fe2O3·xH2O，C正确；为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属作电解池阴极，所以应该将金属连接外接电源的负极，D正确。
11.C 装置Ⅰ两烧杯中NaCl溶液的浓度相等，两边电势相等，所以电流计指针不发生偏转，但铁片a、b仍可发生普通的化学腐蚀，A项错误；Fe发生反应生成Fe2＋，则装置Ⅱ负极上发生的电极反应为Fe－2e－Fe2＋，Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]溶液生成蓝色沉淀，故可利用K3[Fe（CN）6] 溶液确定装置Ⅱ的正、负极，B项错误，C项正确；装置Ⅱ中产生了电流，c发生电化学腐蚀，a发生化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多，故铁片a、c的腐蚀速率不同，D项错误。
12.（1）ACD （2）减慢 NaCl溶液中溶解氧的浓度 （3）O2＋4e－＋2H2O4OH－ Fe－2e－Fe2＋ b （4）负极 外加电流 （5）3Fe－8e－＋4H2OFe3O4＋8H＋
解析：（1）A项，用纯氧气代替试管内空气，反应速率加快，容器内气体的压强减小快，液柱上升明显；B项，加热试管，气体的体积膨胀，液柱难以上升；C项，将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末，铁粉与电解质的接触面积增大，且形成原电池，反应速率加快，液柱上升明显；D项，换成更细的导管，水中滴加红墨水，液柱上升快，且颜色醒目，现象明显。（2）从相同时间间隔内表中数据变化可以看出，相同时间内液柱高度变化越来越小，则表明腐蚀的速率随时间的增加逐渐减慢，影响因素：NaCl溶液中溶解氧的浓度。（3）该装置构成原电池，a点（正极）附近溶解氧量大，发生O2得电子生成OH－的反应，b处（负极）铁失电子生成Fe2＋，该点腐蚀更严重。（4）图丙中，要保护钢闸门不被腐蚀，钢闸门（阴极）应与外接电源的负极相连，属于外加电流法。（5）Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，则铁作阳极，电极反应式是3Fe－8e－＋4H2OFe3O4＋8H＋。
4 / 4第三节 金属的腐蚀与防护
课程 标准 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。 2.知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施
分点突破（一） 金属的腐蚀
1.概念
金属或合金与周围的气体或液体发生 反应而引起损耗的现象。
2.本质
金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）：M－ne－Mn＋。
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） 反应而引起的腐蚀。
（2）电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生 反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。电化学腐蚀又可分为 腐蚀和 腐蚀。
4.钢铁的电化学腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图示
条件 钢铁表面吸附的水膜 钢铁表面吸附的水膜
电极 反应 负极（Fe）
正极（C）
总反应
相互关系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍
[实验1] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入图1所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱和铁钉的变化。
[实验2] 向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒（无底）；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，观察现象，如图2。
【交流讨论】
1.图1实验导管中水柱 ，铁钉表面 ，产生这种现象的原因是
。
2.实验2的电流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2中插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应。
3.若将实验1和实验2的溶液换为盐酸（均足量）。实验1中存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应。
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
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 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
条件 金属与氧化性物质直接接触 水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性（吸氧腐蚀）或水膜酸性较强（析氢腐蚀）
本质 金属被氧化生成金属离子
区别 无电流产生 有微弱电流产生
1.用如图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随时间变化关系以及溶解氧（DO）随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是（ ）
A.pH＝6.0时，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－
B.整个过程中，负极电极反应式均为Fe－3e－Fe3＋
C.pH＝4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D.将铁换成铜进行实验，pH＝2.0时，压强随时间变化的曲线走势与铁基本相同
2.钢铁的锈蚀过程中，下列变化可能发生的是（ ）
①Fe的化合价由＋2转化为＋3
②O2被还原
③H＋被还原
④有Fe2O3·xH2O生成
⑤杂质碳被氧化除去
A.①② B.③④
C.①②③④ D.全部
分点突破（二） 金属的防护
1.金属防护的一般方法
（1）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，如不锈钢、钛合金等。
（2）在金属表面覆盖保护层
①非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。
②金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。
③发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理（生成一层致密的Fe3O4薄膜）。
④钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
2.电化学保护法（阴极保护法）
牺牲阳极法 外加电流法
原理
示意图
电极 要求 被保护的金属作为 极，活泼性更强的金属作为 极 被保护的金属作为 极，与电源的 极相连，惰性电极作为 极，与电源的 极相连
应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装若干镁合金或锌块 钢闸门、地下管道连接电源负极
1.如图装置反应一段时间后，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴 色 （铁氰化钾）溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与K3[Fe（CN）6]溶液反应生成具有特征蓝色的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，试管中 蓝色沉淀生成
有关反应 —
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
2.在两个培养皿中分别加入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe（CN）6]溶液，混合均匀，取两个2～3 cm长的铁钉，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 铁作负极时易被腐蚀，铁作正极时未被腐蚀
3.如图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是什么？请解释原因。
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，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，活动性强的金属腐蚀越快。
1.如图是金属牺牲阳极法的实验装置，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.加入K3[Fe（CN）6]溶液后，Fe电极附近不会产生特征的蓝色沉淀
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化，不需要更换
2.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
金属腐蚀与防护的拓展应用（探究与创新）
【典例】 《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学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
（1）查阅高中教材得知铜锈为Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。
（2）继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：
Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因。
（3）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）3Cl的原理示意图。
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应。
②若生成2.145 g Cu2（OH）3Cl，计算理论上消耗标准状况下氧气的体积。
③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl（白色不溶于水的固体）：
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。
（4）BTA保护法是青铜器修复中最常用的方法之一，原理如图所示：
请分析BTA保护法可能的优点。
【规律方法】
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；金属活动性顺序中位于氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
【迁移应用】
1.国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响（如图）。下列相关描述错误的是（ ）
A.由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属活动性弱于Fe
B.由图示可以看出甲是在海水环境下的腐蚀情况，乙是在河水环境下的腐蚀情况
C.两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－2e－Fe2＋
D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
2.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是（ ）
A.液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Fe－3e－Fe3＋
1.下列反应与电化学反应原理无关的是（ ）
A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B.市售“暖贴”中含有铁粉、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等，揉搓后释放热量
C.纯银器表面变黑
D.用电镀法将镍、铬等金属外衣“披”在塑料制品上
2.北京冬奥会火种灯的外形设计灵感来自于西汉的“长信宫灯”。下列说法正确的是（ ）
A.青铜的熔点大于纯铜
B.铜锈的主要成分是Cu（OH）2
C.镏金层破损后，金作负极可以继续保护破损处的铜，此法称为牺牲阳极法
D.铝合金表面氧化物薄膜可保护内部金属不被腐蚀
3.下列对如图所示的实验装置的判断错误的是（ ）
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－H2↑
4.铁的腐蚀和防护与生产、生活密切相关。已知：氢氧化物开始和完全沉淀的pH如下表（开始沉淀时，金属离子的浓度为1.0 mol·L－1）。回答下列问题。
沉淀物 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Zn（OH）2
开始沉淀时的pH 1.1 5.8 5.9
完全沉淀时的pH 3.2 8.8 8.0
（1）研究铁的腐蚀。将一定量铁粉和碳粉混合后置于一密闭容器中，加入NaCl和盐酸的
混合溶液。测得溶液的pH和压强随时间变化的曲线如图所示。
①容器内压强先增大后减小，除温度影响外的原因是 。
②反应过程中，混合液里先生成的Fe2＋会被氧化生成Fe（OH）3，反应的离子方程式为
。
③700 s后pH略下降，原因是
。
（2）研究铁的防护。在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀。
已知：溶液中Zn2＋与NH3可发生反应：Zn2＋＋nNH3[Zn（NH3）n]2＋（n＝1～4）。某镀锌废液中含有Zn2＋（＜1 mol·L－1）、Fe2＋、Fe3＋、N、H＋等阳离子。请设计利用该电镀废液回收ZnCl2-NH4Cl溶液的实验方案：
。
（实验中可选用试剂：30％ H2O2溶液、1.0 mol·L－1 NaOH溶液、1.0 mol·L－1氨水）
第三节 金属的腐蚀与防护
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.氧化还原 3.（1）直接 （2）原电池 析氢 吸氧 4.酸性较强 酸性很弱或呈中性 Fe－2e－Fe2＋ Fe－2e－Fe2＋ 2H＋＋2e－H2↑ 2H2O＋O2＋4e－4OH－ Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2
探究活动
交流讨论
1.提示：上升 生锈 铁钉在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
2.提示：电流计指针偏转，说明有电流通过；向碳棒一端加入酚酞溶液显红色，说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－。
3.提示：若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀；实验2中则发生电化学腐蚀，有电流通过，正极：2H＋＋2e－H2↑，负极：Fe－2e－Fe2＋。
自主练习
1.C 由题图可知，pH＝6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，以及锥形瓶内的气压减小，都说明有吸氧腐蚀发生，因此正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，A错误；整个过程中，Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，B错误；若pH＝4.0时只发生吸氧腐蚀，锥形瓶内的气体压强应该下降，而图中pH＝4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明Fe粉同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，C正确；pH＝2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉发生析氢腐蚀，产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，而Cu不能发生析氢腐蚀，D错误。
2.C 当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，正极和负极的电极反应分别为2H＋＋2e－H2↑和Fe－2e－Fe2＋；当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈，同时在电解质溶液中还发生一系列反应：4Fe（OH）2＋2H2O＋O24Fe（OH）3，2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O＋（3－x）H2O。
分点突破（二）
师生互动
2.原电池 电解池 正 负 阴 负 阳 正
探究活动
1.提示：黄 K3[Fe（CN）6] 偏转 气泡 无 Zn－2e－Zn2＋ 2H＋＋2e－H2↑
2.提示：变红 蓝色沉淀 变红
3.提示：④＞②＞①＞③。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比其活动性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大（比①大），与比其活动性强的Zn相连时，Zn作为负极被腐蚀，铁作为正极被保护，其腐蚀的速率要比①小；④中Fe为阳极，发生氧化反应，铁被腐蚀的速率最快。
自主练习
1.C 牺牲阳极法遵循原电池原理，题述装置属于原电池，A错误；锌的活泼性比铁强，锌作负极，被腐蚀，本实验牺牲了金属Zn来保护金属Fe，B错误；锌被腐蚀，铁没有被腐蚀，加入K3[Fe（CN）6]溶液后，Fe电极附近不会产生特征的蓝色沉淀，C正确；远洋货轮上镶嵌的金属Zn会被腐蚀，需要定期更换，D错误。
2.A A项，致密的四氧化三铁薄膜可防止金属腐蚀，正确；B项，由于金属活动性：Zn＞Fe＞Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误。
【关键能力·细培养】
【典例】 提示：（1）Cu2（OH）2CO3＋4HCl2CuCl2＋3H2O＋CO2↑。
（2）结合图可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2（OH）3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。
（3）①正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－。
②n[Cu2（OH）3Cl]＝＝0.01 mol，根据得失电子守恒可得n（O2）＝＝0.01 mol，故理论上消耗标准状况下氧气的体积为V＝0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L。
③结合图可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应是Cu－e－＋Cl－CuCl。
（4）在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；能够替换出锈层中的Cl－，能够高效除去有害锈；此法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”。
迁移应用
1.B 两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属活动性：Fe＞Sn，A正确；从腐蚀程度来看，乙比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水中快，故乙是在海水环境下的腐蚀情况，甲是在河水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐蚀时电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，C正确；由于金属活动性：Zn＞Fe＞Sn，如果用锌块打“补丁”，则Zn作为负极被腐蚀，可以保护Fe、Sn，D正确。
2.B 放电时，Cl－由b区向a区迁移，A错误；液滴边缘是正极区，正极上O2得到电子发生还原反应，B正确；被液滴覆盖的铁为负极，失去电子发生氧化反应而被腐蚀，C错误；若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，则发生铁的吸氧腐蚀，负极Fe失去电子生成Fe2＋，D错误。
【教学效果·勤检测】
1.C 银在空气中被氧化发生化学腐蚀，与电化学反应原理无关，选C。
2.D 青铜是铜的合金，合金的熔点低于其成分金属，A错误；铜锈的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，B错误；铜比金活泼，镏金层破损后，铜作负极会导致铜被加速锈蚀，C错误。
3.D 若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池的负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，D项错误；若X为锌棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，开关K置于B处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极法，B、C项正确。
4.（1）①铁在酸性条件下发生析氢腐蚀，导致压强增大；铁与碳粉构成原电池发生吸氧腐蚀，消耗容器内的氧气导致压强减小，同时Fe2＋被氧化成Fe3＋也会消耗氧气，使容器内压强减小 ②4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O4Fe（OH）3↓ ③铁发生吸氧腐蚀产生的OH－与Fe2＋生成Fe（OH）2沉淀，消耗了溶液中的OH－，使得pH略下降
（2）往镀锌废液中加入过量30％H2O2溶液，然后加入1.0 mol·L－1氨水将pH调整到略小于5.9，过滤后加热滤液，得到ZnCl2-NH4Cl溶液
解析：（2）往镀锌废液中加入过量双氧水，然后加入氨水将pH调整到略小于5.9，确保Fe3＋完全沉淀，同时降低氢离子浓度，过滤除去Fe（OH）3沉淀，加热滤液使多余的双氧水分解成氧气和水，氧气逸出，最终得到ZnCl2-NH4Cl溶液。
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第三节
金属的腐蚀与防护
课程 标准 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，能利用电化学原理解释金
属腐蚀的现象。
2.知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一） 金属的腐蚀
1. 概念
金属或合金与周围的气体或液体发生 反应而引起损耗
的现象。
2. 本质
金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）：M－ n e－
M n＋。
氧化还原
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） 反应而引起的腐蚀。
（2）电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生
反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。电化学
腐蚀又可分为 腐蚀和 腐蚀。
直接
原电
池
析氢
吸氧
4. 钢铁的电化学腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图示
条件 钢铁表面吸附的水
膜 钢铁表面吸附的水膜
酸性较强
酸性很弱
或呈中性
4. 钢铁的电化学腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
电
极 反
应 负极（Fe）
正极（C）
总反应
相互关系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 Fe－2e－ Fe2
Fe－2e－ Fe2＋
2H＋＋2e－ H2↑
2H2O＋O2＋4e－ 4OH－
Fe＋2H＋ Fe2＋＋
H2↑
2Fe＋O2＋2H2O 2Fe
（OH）2
[实验1] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入图1
所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱和铁钉的变化。
[实验2] 向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃
筒（无底）；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接
后，再分别插入两个玻璃筒中，观察现象，如图2。
【交流讨论】
1. 图1实验导管中水柱 ，铁钉表面 ，产生这种现象的原因
是 。
提示：上升 生锈 铁钉在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
2. 实验2的电流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2中插入
碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问
题？请写出相关电极反应。
提示：电流计指针偏转，说明有电流通过；向碳棒一端加入酚酞溶
液显红色，说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
3. 若将实验1和实验2的溶液换为盐酸（均足量）。实验1中存在哪些
形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应。
提示：若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时
也有电化学腐蚀；实验2中则发生电化学腐蚀，有电流通过，正
极：2H＋＋2e－ H2↑，负极：Fe－2e－ Fe2＋。
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
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 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 化学腐蚀 电化学腐蚀（主要）
条
件 金属与氧化性物
质直接接触 水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性（吸氧腐
蚀）或水膜酸性较强（析氢腐蚀）
本
质 金属被氧化生成金属离子 区
别 无电流产生 有微弱电流产生
1. 用如图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随时间变化关系以及溶解氧（DO）随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是（ ）
C. pH＝4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D. 将铁换成铜进行实验，pH＝2.0时，压强随时间变化的曲线走势与
铁基本相同
解析： 由题图可知，pH＝6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，以及
锥形瓶内的气压减小，都说明有吸氧腐蚀发生，因此正极电极反应
式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，A错误；整个过程中，Fe粉和C粉
构成了原电池，Fe粉作为负极，电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，
B错误；若pH＝4.0时只发生吸氧腐蚀，锥形瓶内的气体压强应该下
降，而图中pH＝4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明Fe粉同时
发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，C正确；pH＝2.0的溶液，酸性较强，因
此锥形瓶中的Fe粉发生析氢腐蚀，产生氢气，因此会导致锥形瓶内
压强增大，而Cu不能发生析氢腐蚀，D错误。
2. 钢铁的锈蚀过程中，下列变化可能发生的是（ ）
①Fe的化合价由＋2转化为＋3
②O2被还原
③H＋被还原
④有Fe2O3· x H2O生成
⑤杂质碳被氧化除去
A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. 全部
解析： 当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生
析氢腐蚀，正极和负极的电极反应分别为2H＋＋2e－ H2↑和Fe－
2e－ Fe2＋；当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱或呈中性
时，钢铁发生吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈，同时在电解质溶
液中还发生一系列反应：4Fe（OH）2＋2H2O＋O2 4Fe（OH）
3，2Fe（OH）3 Fe2O3· x H2O＋（3－ x ）H2O。
分点突破（二） 金属的防护
1. 金属防护的一般方法
（1）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，
如不锈钢、钛合金等。
（2）在金属表面覆盖保护层
①非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂
或覆盖搪瓷、塑料等。
②金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、
铬、镍等金属。
③发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理（生
成一层致密的Fe3O4薄膜）。
④钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致
密的氧化膜而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式
在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
2. 电化学保护法（阴极保护法）
牺牲阳极法 外加电流法
原理
示意图
原电池
电解池
牺牲阳极法 外加电流法
电极 要求 被保护的金属作为
极，活泼性更强的金属作
为 极 被保护的金属作为 极，
与电源的 极相连，惰性
电极作为 极，与电源
的 极相连
应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等
安装若干镁合金或锌块 钢闸门、地下管道连接电源负
极
正
负
阴
负
阳
正
1. 如图装置反应一段时间后，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于
试管中，再向试管中滴入2滴 色 （铁氰化钾）溶液，观察
实验现象。
已知Fe2＋与K3[Fe（CN）6]溶液反应生成具有特征蓝色的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，试管中
蓝色沉淀生成
有关反应 —
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀 提示：黄 K3[Fe（CN）6] 偏转 气泡 无 Zn－2e－ Zn2＋
2H＋＋2e－ H2↑
实验 装置
现象 铁钉周
围 铁钉周围生成 ，铜丝周围
结论 铁作负极时易被腐蚀，铁作正极时未被腐蚀 提示：变红 蓝色沉淀 变红
2. 在两个培养皿中分别加入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入5～6滴酚酞
溶液和K3[Fe（CN）6]溶液，混合均匀，取两个2～3 cm长的铁钉，
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。
3. 如图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序
是什么？请解释原因。
提示：④＞②＞①＞③。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁
与比其活动性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大（比①大），与
比其活动性强的Zn相连时，Zn作为负极被腐蚀，铁作为正极被保
护，其腐蚀的速率要比①小；④中Fe为阳极，发生氧化反应，铁被
腐蚀的速率最快。
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，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，活动性强的金属腐蚀越快。
1. 如图是金属牺牲阳极法的实验装置，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. 加入K3[Fe（CN）6]溶液后，Fe电极附
近不会产生特征的蓝色沉淀
D. 远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化，不需要更换
解析： 牺牲阳极法遵循原电池原理，题述装置属于原电池，A错
误；锌的活泼性比铁强，锌作负极，被腐蚀，本实验牺牲了金属Zn
来保护金属Fe，B错误；锌被腐蚀，铁没有被腐蚀，加入K3[Fe
（CN）6]溶液后，Fe电极附近不会产生特征的蓝色沉淀，C正确；
远洋货轮上镶嵌的金属Zn会被腐蚀，需要定期更换，D错误。
2. 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
解析： A项，致密的四氧化三铁薄膜可防止金属腐蚀，正确；B
项，由于金属活动性：Zn＞Fe＞Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作
原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，
被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁
镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可
实现电化学保护，错误。
关键能力·细培养
2
互动探究 深化认知
金属腐蚀与防护的拓展应用（探究与创新）
【典例】 《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复
引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
（1）查阅高中教材得知铜锈为Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，可溶于
酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。
提示：Cu2（OH）2CO3＋4HCl 2CuCl2＋3H2O＋CO2↑。
（2）继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有
Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈
和有害锈，结构如图所示：
Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl分别属于无害锈和有害锈，请
解释原因。
提示：结合图可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，可以阻止潮
湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2（OH）3Cl为
疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，
属于有害锈。
（3）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）3Cl的原理示意图。
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应。
提示：正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O 4OH－。
②若生成2.145 g Cu2（OH）3Cl，计算理论上消耗标准状况下氧
气的体积。
提示： n [Cu2（OH）3Cl]＝ ＝0.01 mol，根据得失电
子守恒可得 n （O2）＝ ＝0.01 mol，故理论上消耗标
准状况下氧气的体积为 V ＝0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L。
③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl（白色不溶于水的
固体）：
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。
提示：结合图可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应是Cu－e－＋Cl
－ CuCl。
（4）BTA保护法是青铜器修复中最常用的方法之一，原理如图所
示：
请分析BTA保护法可能的优点。
提示：在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；能够替换出
锈层中的Cl－，能够高效除去有害锈；此法不破坏无害锈，可以
保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”。
【规律方法】
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；金属活动性顺序中位于氢后面的金属只可能发生吸氧
腐蚀。
【迁移应用】
1. 国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而
成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境
下对焊接金属材料使用的影响（如图）。下列相关描述错误的是
（ ）
A. 由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属活动性弱于Fe
B. 由图示可以看出甲是在海水环境下的腐蚀情况，乙是在河水环境下
的腐蚀情况
D. 为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
解析： 两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说
明金属活动性：Fe＞Sn，A正确；从腐蚀程度来看，乙比较严重，
因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水中快，故乙是在海水环
境下的腐蚀情况，甲是在河水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐
蚀时电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，C正确；由于金属活动性：
Zn＞Fe＞Sn，如果用锌块打“补丁”，则Zn作为负极被腐蚀，可以
保护Fe、Sn，D正确。
2. 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，
一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）
已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈
环（b），如图所示。导致该现象的主要原因
是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是（ ）
A. 液滴中的Cl－由a区向b区迁移
C. 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈
解析： 放电时，Cl－由b区向a区迁移，A错误；液滴边缘是正极
区，正极上O2得到电子发生还原反应，B正确；被液滴覆盖的铁为
负极，失去电子发生氧化反应而被腐蚀，C错误；若改用嵌有一铜
螺丝钉的铁板，则发生铁的吸氧腐蚀，负极Fe失去电子生成Fe2＋，
D错误。
教学效果·勤检测
3
强化技能 查缺补漏
1. 下列反应与电化学反应原理无关的是（ ）
A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B. 市售“暖贴”中含有铁粉、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等，揉搓
后释放热量
C. 纯银器表面变黑
D. 用电镀法将镍、铬等金属外衣“披”在塑料制品上
解析： 银在空气中被氧化发生化学腐蚀，与电化学反应原理无
关，选C。
2. 北京冬奥会火种灯的外形设计灵感来自于西汉的“长信宫灯”。下
列说法正确的是（ ）
A. 青铜的熔点大于纯铜
B. 铜锈的主要成分是Cu（OH）2
C. 镏金层破损后，金作负极可以
继续保护破损处的铜，此法称
为牺牲阳极法
D. 铝合金表面氧化物薄膜可保护内部金属不被腐蚀
解析： 青铜是铜的合金，合金的熔点低于其成分金属，A错
误；铜锈的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，B错误；
铜比金活泼，镏金层破损后，铜作负极会导致铜被加速锈蚀，C
错误。
3. 下列对如图所示的实验装置的判断错误的是（ ）
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，为牺牲阳极法
解析： 若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于
外加电流法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池
的负极，电极反应为Fe－2e－ Fe2＋，D项错误；若X为锌棒，开
关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，开关K置于B
处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极法，B、C项正确。
4. 铁的腐蚀和防护与生产、生活密切相关。已知：氢氧化物开始和完
全沉淀的pH如下表（开始沉淀时，金属离子的浓度为1.0 mol·L－
1）。回答下列问题。
沉淀物 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Zn（OH）2
开始沉淀时的pH 1.1 5.8 5.9
完全沉淀时的pH 3.2 8.8 8.0
（1）研究铁的腐蚀。将一定量铁粉和碳粉混合后置于一密闭容器
中，加入NaCl和盐酸的混合溶液。测得溶液的pH和压强随时
间变化的曲线如图所示。
①容器内压强先增大后减小，除温度影响外的原因是
。
②反应过程中，混合液里先生成的Fe2＋会被氧化生成Fe
（OH）3，反应的离子方程式为
。
③700 s后pH略下降，原因是
。
铁在酸
性条件下发生析氢腐蚀，导致压强增大；铁与碳粉构成原电
池发生吸氧腐蚀，消耗容器内的氧气导致压强减小，同时Fe2
＋被氧化成Fe3＋也会消耗氧气，使容器内压强减小
4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O
4Fe（OH）3↓
铁发生吸氧腐蚀产生的OH－与
Fe2＋生成Fe（OH）2沉淀，消耗了溶液中的OH－，使得pH略
下降
（2）研究铁的防护。在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀。
已知：溶液中Zn2＋与NH3可发生反应：Zn2＋＋ n NH3 [Zn
（NH3） n ]2＋（ n ＝1～4）。某镀锌废液中含有Zn2＋（＜1
mol·L－1）、Fe2＋、Fe3＋、N 、H＋等阳离子。请设计利用
该电镀废液回收ZnCl2-NH4Cl溶液的实验方案：
。
（实验中可选用试剂：30％ H2O2溶液、1.0 mol·L－1 NaOH溶
液、1.0 mol·L－1氨水）
往镀锌废液中
加入过量30％H2O2溶液，然后加入1.0 mol·L－1氨水将pH调整
到略小于5.9，过滤后加热滤液，得到ZnCl2-NH4Cl溶液
解析：往镀锌废液中加入过量双氧水，然后加入氨水将pH调
整到略小于5.9，确保Fe3＋完全沉淀，同时降低氢离子浓度，
过滤除去Fe（OH）3沉淀，加热滤液使多余的双氧水分解成氧
气和水，氧气逸出，最终得到ZnCl2-NH4Cl溶液。
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. “乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银
丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，
银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（ ）
A. 铜的金属活动性大于银
B. 通过揉搓可提供电解质溶液
C. 银丝可长时间保持光亮
D. 用铝丝代替银丝，铜也会变黑
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解析： 根据金属活动性顺序，铜的金属活动性大于银，A正
确；通过揉搓，手上的汗水可提供电解质溶液，B项正确；银丝发
生还原反应，氧化银转化为单质银，单质银活动性较弱，可长时间
保持光亮，C项正确；铜的活动性比铝弱，氧化铝不能被铜还原为
单质铝，因此铜不会变黑，D项错误。
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2. 《天工开物》中描述：“凡煎盐锅古谓之牢盆……其盆周阔数丈，
径亦丈许。用铁者以铁打成叶片，铁钉拴合，其底平如盂……其下
列灶燃薪……共煎此盘……滚沸延及成盐”。下列叙述错误的是（ ）
A. “以铁打成叶片”说明金属铁有较好的延展性
B. “铁钉拴合”换为铜钉，可减缓腐蚀
C. “煎盐锅”用完需洗净擦干防止生锈
D. “滚沸延及成盐”属于蒸发结晶操作
解析： “铁钉拴合”换为铜钉，Fe、Cu形成原电池，Fe作负
极，会加速铁的腐蚀，B错误。
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3. 下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A. 铝片可以露置在空中保存
B. 铜线和铝线不能直接对接
C. 固定铜板的铁螺丝易生锈
D. “暖宝宝”撕开包装迅速发热
解析： 铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜，与电化学腐
蚀无关，选A。
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4. 港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢
梁上安装铝片；②使用高性能富锌（富含锌粉）底漆；③使用高附
着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是（ ）
B. 防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失去电子
C. 防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率
D. 方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除
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解析： 钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应为Fe－2e－ Fe2＋，A
错误；铝和锌的活动性大于铁，钢铁防腐过程中铝和锌均作为负
极，失去电子，为牺牲阳极法，B正确；防腐涂料可以防水、隔离
O2，减少铁与氧气接触，减缓吸氧腐蚀速率，C正确；钢铁防腐只
能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除钢铁腐蚀，D正确。
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5. 如图是家庭煤气（液化石油气）灶的部件说明图，下列说法正确的是（ ）
A. 炉头容易生锈，主要是因为高温下铁
发生电化学腐蚀
B. 外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼
C. 锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀
D. 灶脚由螺钉和外层电木（一种耐高温塑料）组成，电木起到了防止
金属腐蚀的作用
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解析： 燃气灶的中心部位容易生锈，主要是因为高温下铁发生
化学腐蚀，不是电化学腐蚀，A错误；铝合金材料不易锈蚀是因为
铝表面形成致密的氧化膜，B错误；锅支架生锈的主要原因是经常
沾上盐水，发生电化学腐蚀，C错误。
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6. 下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是（ ）
A. 四种金属发生吸氧腐蚀时都生成对应的氧化物
B. 用石墨电极电解熔融氧化铝冶炼铝，阳极电极需要定期更换
C. 铝制品、铜制品均能发生析氢腐蚀
D. 铁制器件附有铜制配件，接口处铜易生锈
解析： Cu发生吸氧腐蚀时生成碱式碳酸铜，A错误；用石墨电
极电解熔融氧化铝冶炼铝，阳极产生的氧气会与石墨反应，因此阳
极电极需要定期更换，B正确；铝制品能发生析氢腐蚀，而铜制品
不能发生析氢腐蚀，C错误；铁制器件附有铜制配件，接口处铁易
生锈，铁作负极，铜为正极，D错误。
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7. 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，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（ ）
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
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解析： 依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，
铁不容易失去电子，故钢管桩表面的腐蚀电流（指铁失去电子形成
的电流）接近于零，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，
电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生
氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳
极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减
小电流强度，D项正确。
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8. 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。下列说法错误的是（ ）
B. 断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
C. 通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
D. 通电时，该装置为外加电流法
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解析： 断电时，锌环与铁帽构成原电池，Zn作负极，电极反应
为Zn－2e－ Zn2＋，A错误；断电时，由于锌的金属活动性比铁
强，所以锌作负极、铁作正极，锌仍能防止铁帽被腐蚀，B正确；
通电时，锌环与电源的正极相连，作电解池的阳极，失电子发生氧
化反应，C正确；通电时，该装置中铁帽与电源的负极相连，可阻
止铁失电子，从而保护铁，为外加电流法，D正确。
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9. 在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机
理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使S 与H2反应生成S2
－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法不正确的是
（ ）
C. 钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe（OH）2
D. 在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，即使
镀层破损后仍对钢管有保护作用
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解析： 根据题意知钢管主要发生厌氧腐蚀，即发生析氢腐蚀，
正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应为2H2O＋2e－ 2OH
－＋H2↑，A正确；S 与H2在厌氧细菌的作用下反应生成S2－和
H2O，反应的离子方程式为4H2＋S S2－＋4H2O，B正
确；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失去电子发生氧化反应生成Fe2
＋，Fe2＋与周围的S2－和OH－反应分别生成FeS和Fe（OH）2，C正
确；在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，但镀铜的钢管镀层破
损后容易形成Fe-Cu原电池，会加速铁的腐蚀，D错误。
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10. “孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的
电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化
学腐蚀过程如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
B. 氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 L O2
C. 铁合金腐蚀的最终产物为Fe2O3·
x H2O
D. 为防止孔蚀发生可以将外接电源负
极与金属相连
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解析： Fe易失电子作负极，另外的金属电极为正极，负极上Fe
失电子生成Fe2＋，则电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，A正确；温
度和压强未知，气体摩尔体积无法确定，所以无法计算氧气的物
质的量，B错误；铁合金腐蚀时先生成Fe2＋，Fe2＋和OH－反应生成
Fe（OH）2，Fe（OH）2再被氧化生成Fe（OH）3，Fe（OH）3脱
去一部分水生成Fe2O3· x H2O，所以最终产物为Fe2O3· x H2O，C正
确；为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属作电解池阴极，所以
应该将金属连接外接电源的负极，D正确。
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11. 某实验小组利用下列装置探究电解质溶液的浓度对金属腐蚀的影
响，下列有关说法正确的是（ ）
装置
现象 电流计指针不发生偏转 电流计指针发生偏转
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A. 装置Ⅰ中的铁片均不会发生任何腐蚀
C. 利用K3[Fe（CN）6]溶液可确定装置Ⅱ的正、负极
D. 铁片a、c所处的NaCl溶液的浓度相等，二者腐蚀速率相等
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解析： 装置Ⅰ两烧杯中NaCl溶液的浓度相等，两边电势相等，
所以电流计指针不发生偏转，但铁片a、b仍可发生普通的化学腐
蚀，A项错误；Fe发生反应生成Fe2＋，则装置Ⅱ负极上发生的电极
反应为Fe－2e－ Fe2＋，Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]溶液生成蓝色沉
淀，故可利用K3[Fe（CN）6] 溶液确定装置Ⅱ的正、负极，B项错
误，C项正确；装置Ⅱ中产生了电流，c发生电化学腐蚀，a发生化
学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多，故铁片a、c的腐蚀速率
不同，D项错误。
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12. 研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实
验，导管中液柱上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到
水柱上升现象的有 （填字母）。
A. 用纯氧气代替试管内空气
B. 用酒精灯加热试管提高温度
C. 将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末
D. 换成更细的导管，水中滴加红墨水
ACD
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解析： A项，用纯氧气代替试管内空气，反应速率加快，
容器内气体的压强减小快，液柱上升明显；B项，加热试
管，气体的体积膨胀，液柱难以上升；C项，将铁钉换成
铁粉和碳粉混合粉末，铁粉与电解质的接触面积增大，且
形成原电池，反应速率加快，液柱上升明显；D项，换成
更细的导管，水中滴加红墨水，液柱上升快，且颜色醒
目，现象明显。
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（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水
液柱高度随时间的变化如表，根据数据判断腐蚀的速率随时间
的增加逐渐 （填“加快”“不变”或“减慢”），你认为
影响因素为 。
减慢
NaCl溶液中溶解氧的浓度
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
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解析：从相同时间间隔内表中数据变化可以看出，相同时间内
液柱高度变化越来越小，则表明腐蚀的速率随时间的增加逐渐
减慢，影响因素：NaCl溶液中溶解氧的浓度。
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（3）为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，
完成表格空白（已知铁氰化钾溶液遇亚铁离子生成蓝色沉淀，
常用于亚铁离子的检验）。
实验操作 实验现象 实验结论
向NaCl溶液中滴加2～
3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为①
然后再滴加2～3滴铁
氰化钾溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为②
O2
＋4e－＋2H2O
4OH－
Fe
－2e－ Fe2＋
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根据以上实验探究，试判断③ （填“a”或“b”）为负极，
该点腐蚀更严重。
解析：该装置构成原电池，a点（正极）附近溶解氧量大，发生
O2得电子生成OH－的反应，b处（负极）铁失电子生成Fe2＋，该
点腐蚀更严重。
b
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（4）图丙中钢闸门应与外接电源的 （填“正极”或“负极”）
相连而不会被腐蚀，属于 法。
解析：图丙中，要保护钢闸门不被腐蚀，钢闸门（阴极）应与
外接电源的负极相连，属于外加电流法。
负极
外加电流
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（5）金属阳极钝化是另一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于浓硫
酸中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，该阳极电极反
应式是 。
解析：Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，则铁作阳极，电极反应式
是3Fe－8e－＋4H2O Fe3O4＋8H＋。
3Fe－8e－＋4H2O Fe3O4＋8H＋
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感谢欣赏
THE END
