第三节 金属的腐蚀与防护
【新课探究】
学习任务一
课前自主预习
1.(1)气体或液体 氧化还原 失去 氧化 (2)气体或液体 ①加快 ②不纯 电解质 原电池 比较活泼
2.2H++2e-H2↑ O2+2H2O+4e-4OH- Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
3.(1)液面上升 原电池 吸氧 (2)快 原电池 电化学 快
[问题思考] (1)提示:CO2、SO2、H2S等气体。
(2)提示: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。
知识迁移应用
例1 D [解析] 若X为碳棒,开关K置于A处,Fe为电解池的阴极,不易被腐蚀,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项不正确;若X为锌棒,K置于A处,Fe为电解池的阴极,不易被腐蚀,K置于B处时,Fe为原电池的正极,锌被腐蚀,铁不易被腐蚀,B、C项正确。
例2 B [解析] 铁发生的电极反应:Fe-2e-Fe2+,故A错误;铁腐蚀过程中,具支试管发热,说明有化学能转化为热能,故B正确;铁粉、炭粉、氯化钠溶液构成原电池,炭粉的存在加快铁腐蚀的速率,故C错误;铁腐蚀过程中,具支试管内温度升高,气体膨胀,导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀,故D错误。
例3 C [解析] ②中是干燥的环境,故不容易发生腐蚀,则①比②快,A错误;③中是无氧环境,故不容易发生腐蚀,则③比④慢,B错误;⑤中铁与铜丝构成原电池,铁为负极被氧化而腐蚀,⑥中铁与锌构成原电池,锌为负极被氧化而腐蚀,铁为正极被保护,则⑤比⑥快,C正确;③中是无氧环境,故不容易发生腐蚀,则①比③快,D错误。
学习任务二
课前自主预习
1.铬、镍 钛合金
2.离子注入 表面渗镀
3.负极 正极 (1)正极 负极 (2)负极
实验活动探究
[实验探究一]
黄 K3[Fe(CN)6] 偏转 无
[实验探究二]
红 蓝 红
[问题思考] 提示:利用K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+反应生成特征蓝色KFe[Fe(CN)6]来检验溶液中是否生成了Fe2+。
知识迁移应用
例4 C [解析] 潮湿空气中铁钉能发生吸氧腐蚀,干燥空气中无水,不能发生吸氧腐蚀,铁钉不易生锈,A正确;断开电源后,该装置为原电池装置,钢闸门中铁作负极,失电子被氧化,在海水中发生吸氧腐蚀,B正确;应该将钢闸门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀,防腐蚀原理为外加电流法,C错误;若金属M比铁活泼,将M与铁相连,为牺牲阳极法,可保护铁,D正确。
例5 B [解析] 从图示可知,由于有外加电源,故此方法为外加电流法。在外加电流法中,钢铁闸门作电解池的阴极,即a为电源的负极,则b为电源的正极,A错误;电源改用导线连接进行防护时,即牺牲阳极法,则辅助电极作负极,发生氧化反应,B正确;在电解池中,电子由电解池的阳极→电源的正极,电源的负极→电解池的阴极,即电子要由辅助电极→b,a→钢铁闸门,C错误;该方法是外加电流法,D错误。
【课堂评价】
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√
[解析] (1)铁在燃气灶中心部位易生锈是因为中心部位温度高,氧化迅速,发生化学腐蚀。
(3)用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的负极。
(4)在铁板上镀锌是因为能在铁板表面形成一层锌保护膜,可以阻止铁与空气接触,与原电池无关,锌层破损后才与原电池有关。
(6)钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反应为Fe-2e-Fe2+。
(7)如铁件上镀锌,若保护层破损,在潮湿的空气中,Fe、Zn构成原电池,Zn作负极,仍然对Fe起到保护作用。
2.D [解析] 钢铁发生吸氧腐蚀,正极为氧气放电,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,A正确;导线与Zn块连接为牺牲阳极法,B正确;导线应连接外接电源的负极,为外加电流法,C正确;导线与Cu块连接,Fe作负极,不能保护钢铁输水管,D错误。
3.D [解析] 由图可知,培养皿ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀,铁为原电池的负极、铜为正极,铁钉的腐蚀速率加快;培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀,锌为原电池的负极、铁为正极,铁钉被保护,该保护方法为牺牲阳极法,所以培养皿ⅰ中铁钉腐蚀速率快。由分析可知,培养皿ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀,培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀,培养皿ⅰ中铁钉腐蚀速率快,A正确;由分析可知,该探究实验证明若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属,则破损后依旧可以防护,B正确;由分析可知,培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀,铁为正极,铁钉被保护,该保护方法为牺牲阳极法,C正确;由分析可知,随着反应的进行,培养皿ⅱ中铁受到了保护,锌为负极,铁为正极,不会出现红褐色浑浊,培养皿ⅰ中铁为负极,变为亚铁离子,然后亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁,因此会出现红褐色浑浊,D错误。第三节 金属的腐蚀与防护
1.B [解析] 金属在潮湿的空气中可发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子发生还原反应,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;金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起化学腐蚀,在酸性较强的电解质溶液中金属发生析氢腐蚀放出H2,而在中性或酸性较弱的电解质溶液中金属发生吸氧腐蚀,析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀,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.C [解析] 该装置为原电池原理的金属防护措施,为牺牲阳极法,金属M作负极,钢铁设备作正极。阴极的钢铁设施作原电池的正极,正极金属被保护、不失电子,故A错误;阳极金属M为原电池装置的负极,电子流出,一般原电池中负极金属比正极金属活泼,因此M的活动性比Fe的活动性强,故B错误;金属M失电子,电子经导线流入钢铁设施,从而使钢铁设施表面积累大量电子,自身金属不再失电子从而被保护,故C正确;海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度,离子浓度越大,溶液的导电性越强,因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快,故D错误。
3.D [解析] 由题图可知,青铜基体有Cu2+产生,Cu元素化合价升高,发生氧化反应,作负极,A错误;在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64 g Cu被腐蚀转移2 mol电子,理论上消耗氧气的体积为11.2 L(标准状况),B错误;催化剂不改变反应的焓变,C错误;由题图可知,青铜器发生的是吸氧腐蚀,D正确。
4.C [解析] 由图可知,金属缝隙内Fe失电子生成Fe2+,则负极反应式为Fe-2e-Fe2+,金属缝隙外O2得电子生成OH-,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。据分析,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,A正确;由于正极电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,生成氢氧根离子,金属接缝处溶液pH增大,B正确;金属缝隙外表面为正极,内表面为负极, C错误;阴离子由正极向负极移动,所以大量Cl-进入缝隙维持电中性,D正确。
5.D [解析] 生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,故A、C项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁,Fe(OH)3分解生成铁锈,且碱性环境下反应不能生成H+,故D项不合理。
6.B [解析] 铁的活泼性比铜、锡强,则铁与铜、锡构成原电池时,铁为负极,A正确;牺牲阳极法不是电解池原理,是原电池原理,铁作正极被保护,B错误;在铁板上镀铜或者镀锌,镀层把铁与周围环境隔绝开而防止了铁的腐蚀,镀锌效果更好,是因为镀层破损后,形成原电池时锌为负极,铁为正极,镀层仍能对铁起到保护作用,C正确;钢铁发生析氢腐蚀时,电池总反应是铁与氢离子反应生成亚铁离子和氢气,在强酸性条件下,铜碳合金中的铜不与氢离子反应,故不会发生析氢腐蚀,D正确。
7.C [解析] ①铁放在海水中形成微小原电池,能腐蚀。②锌和铁形成原电池,铁作正极,被保护。③铁和铜形成原电池,铁作负极,被腐蚀。④形成电解池,铁作阳极,腐蚀更快。⑤形成电解池,铁作阴极,被保护。所以铁在五个装置中腐蚀最快的为④,被保护最好的为⑤。
8.A [解析] 图甲、乙中钢闸门被保护,为电子输入的一端,A正确;图甲、乙中电解质溶液均是海水,海水呈弱碱性,图甲是原电池,发生吸氧腐蚀,O2在钢闸门上得电子:O2+2H2O +4e-4OH-,图乙是电解池,H2O在钢闸门上得电子:2H2O+2e-H2↑+2OH-,B错误;图甲有活泼金属,是牺牲阳极法,图乙有外接电源,是外加电流法,C错误;铁比铜活泼,铁作原电池的负极,故铜板打上铁铆钉后,铜板不易被腐蚀,D错误。
9.D [解析] 食盐水的边缘处与空气中的氧气接触,氧气得电子,即a点为正极,b点为负极,负极处Fe被腐蚀,正极反应式:O2+4e-+2H2O4OH-,则a点处有氢氧根离子生成,即a点溶液变红,故A正确;若d为铜,海水换成稀硫酸,则生铁作负极,Cu作正极,H+在正极发生得电子的还原反应:2H++2e-H2↑,故B正确;Fe与Zn形成原电池,Zn为负极,Fe为正极,正极被保护,则铁不易被腐蚀,故C正确;a点为正极,b点为负极,负极被腐蚀,生成的Fe2+移动到a极和OH-反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧气氧化生成的Fe(OH)3失去部分水形成铁锈,所以a点产生的铁锈比b点的多,故D错误。
10.(1)BD
(2)①负 Cu2++2e-Cu ②0.16 ③不变 ④B
[解析] (1)铁为活泼金属,当为原电池负极时,易被腐蚀;当铁为原电池的正极或与外接电源的负极相连时,可防止腐蚀。
(2)电镀时,镀层金属为阳极,镀件为阴极,则在铁件的表面镀铜时,铜为阳极,铁件为阴极,电解质溶液为硫酸铜溶液。电镀过程中两电极变化的质量相同,并且电解质溶液浓度不变。形成原电池时,活泼金属为负极,不活泼金属为正极,则镀层破损后,镀锌铁不易被腐蚀。
11.C [解析] 锌环与电源的正极相连,为阳极,发生氧化反应,A项正确;湿润的阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B项正确;断电时,Zn比铁活泼,作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误;断电后形成原电池保护机制,仍能防止铁帽被腐蚀,D项正确。
12.A [解析] 醋酸溶液的pH=4时,锥形瓶中压强随着反应的进行而逐渐减小,说明发生吸氧腐蚀,所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀,B正确;根据醋酸溶液的pH=2时,锥形瓶中压强与时间的关系知,随着反应的进行压强逐渐增大,说明发生的是析氢腐蚀,则溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀,C正确;根据锥形瓶中气体压强与时间关系图可知,pH=2的醋酸溶液和pH=4的醋酸溶液中,变化相同的压强时所用时间不同,前者比后者所用时间长,这说明吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀的速率,A错误;根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀,铁均作负极,电极反应均为Fe-2e-Fe2+,D正确。
13.C [解析] 实验Ⅰ中铁钉为负极,铜片为正极,发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,故A正确;实验Ⅱ中铁钉作正极,发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,铁钉周围生成的氢氧根离子导致酚酞变红,故B正确;实验Ⅱ中负极是Zn,失去电子,电极反应式:Zn-2e-Zn2+,故C错误;镀锌铁板破损后铁作正极,镀铜铁板在镀层破损后铁作负极,镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀,故D正确。
14.(1)吸氧 负 Fe-2e-Fe2+ 负 O2+2H2O+4e-4OH-
(2)D
[解析] (1)该游乐项目环境潮湿,各种钢铁设备很容易生锈,此生锈过程主要是吸氧腐蚀,钢铁作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。为防止钢铁被腐蚀,增强设备的耐用性,很多钢铁部件采用在表面电镀一层锌或镍的方法,电镀时钢铁部件作为镀件需连接电源的负极。而对于地下输水钢管,设计者经常使用“牺牲阳极法”进行保护,该方法中,钢铁承担的电极是正极,得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。
(2)①与④⑤比较,均是pH为7的溶液,结合图中曲线可知,不同的盐溶液中氧气浓度下降速率均比水快,说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率,A正确;②与③阳离子种类和浓度相同,溶液的pH相同,阴离子不同是唯一变量,而曲线变化不相同,④与⑤阳离子种类和浓度相同,溶液的pH相同,阴离子不同是唯一变量,而曲线变化不相同,故可说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关,B正确;从图中曲线分析可知,⑤Na2SO4溶液吸氧腐蚀速率较慢,③(NH4)2SO4溶液吸氧腐蚀速率较快,故向实验⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快,C正确;从图中曲线分析可知,②NH4Cl溶液吸氧腐蚀速率比③(NH4)2SO4溶液吸氧腐蚀速率快,向实验②溶液中加等体积的0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液,阳离子浓度不变,阴离子增加了硫酸根离子,氯离子浓度减半,吸氧腐蚀速率不会加快,D错误。第三节 金属的腐蚀与防护
◆ 学习任务一 金属的腐蚀
【课前自主预习】
1.金属的腐蚀
(1)定义
金属或合金与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子,金属发生 反应。
(2)根据与金属接触的 不同,金属腐蚀可分为两类。
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。腐蚀的速率随温度升高而 。
②电化学腐蚀
当 的金属与 溶液接触时会发生 反应, 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
示意图
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极 Fe-2e-Fe2+
正极
总反应
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O),反应如下:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
联系 通常两种腐蚀同时发生,但后者更普遍
3.实验探究电化学腐蚀
(1)
实验操作
实验现象 导管中
实验解释 装置中铁、碳和饱和食盐水构成 ,铁钉发生 腐蚀
(2)
实验操作
实验现象 ①试管中产生气泡的速率
实验解释 Zn与CuSO4反应生成Cu,Zn、Cu和稀盐酸构成 ,发生 腐蚀,产生气泡的速率更
(3)结论
①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。
②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
[问题思考]
(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
【核心知识讲解】
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系
化学腐蚀 电化学腐蚀
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触 不纯金属或合金表面水膜中溶有O2,酸性很弱或呈中性 不纯金属或合金表面水膜酸性较强
本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀
现象 无电流产生 有微弱电流产生
反应式 (以钢铁 腐蚀为例) 2Fe+3Cl22FeCl3 负极:Fe-2e-Fe2+
正极:2H2O+O2+4e-4OH- 正极:2H++2e-H2↑
联系 两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大
【知识迁移应用】
例1 [2024·安徽合肥高二期中] 下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是 ( )
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,可保护铁电极不被腐蚀
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↑
例2 [2024·北京海淀区高二期中] 用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 ( )
A.铁发生的电极反应:Fe-3e-Fe3+
B.铁腐蚀过程中有化学能转化为热能
C.炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响
D.导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀
[归纳总结] 解答金属腐蚀类题目的思路
(1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀,无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
(2)如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,较活泼的金属为负极被腐蚀,较不活泼的金属为正极被保护。
(3)正确判断介质溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
(4)根据金属活动性顺序分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。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;金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
例3 探讨试管所盛的溶液中铁的腐蚀速率,下列说法正确的是 ( )
A.①比②慢 B.③比④快
C.⑤比⑥快 D.①比③慢
[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,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。
◆ 学习任务二 金属的防护
【课前自主预习】
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。
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。如普通钢中加入 等制成不锈钢产品, 不仅具有优异的抗腐蚀性,还具有良好的生物相容性。
2.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,在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等;用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属;用化学方法、阳极氧化处理、 、 等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3.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
原理:原电池原理,被保护的金属作 ,活泼性更强的金属作 。
应用:锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
(2)外加电流法
原理:电解池原理,被保护的金属作为阴极,与电源的 相连。
应用:钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。
【实验活动探究】
[实验探究一]
如图所示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]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) 阴极(正极)
现象 指针 Zn溶解 无气泡产生;试管中从Fe电极区域取出的溶液中 蓝色沉淀生成
有关 反应 — Zn-2e-Zn2+ 4H++O2+4e-2H2O
结论 溶液中不含Fe2+,铁作正极,未被腐蚀
[实验探究二]
在两个培养皿中分别放入含有NaCl溶液的琼脂,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 铁钉周围出现 色,靠近锌皮处颜色无变化 铁钉周围出现 色,铜丝周围出现 色
结论 铁作为负极时易被腐蚀,作为正极时未被腐蚀
[问题思考]
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
【知识迁移应用】
例4 [2024·河北唐山高二期中] 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,可防止输水管腐蚀
例5 钢铁防护方法有多种,下列关于如图所示方法的描述正确的是 ( )
A.b为电源负极
B.电源改用导线连接进行防护时,辅助电极发生氧化反应
C.电子流向:a→钢铁闸门→辅助电极→b→a
D.该方法是牺牲阳极法
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生电化学腐蚀 ( )
(2)钢铁水闸可采用牺牲阳极法或外加电流法防止其腐蚀 ( )
(3)用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极 ( )
(4)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼,形成原电池而保护铁不易被腐蚀 ( )
(5)镀铜铁制品的镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈 ( )
(6)钢铁发生吸氧腐蚀时,负极电极反应为Fe-3e-Fe3+ ( )
(7)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损,就完全失去了对金属的保护作用 ( )
(8)外加电流法构成了电解池,牺牲阳极法构成了原电池,二者均能有效地保护金属不被腐蚀 ( )
2.[2024·广东广州高二期中] 全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失,为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.钢铁发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
B.导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C.导线应连接外接电源的负极
D.导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
3.[2024·江苏苏州中学高二月考] 某小组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(凝固剂,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,分别将包裹铜片和锌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。下列对有关实验现象及分析的描述不正确的是 ( )
变蓝 变红 变红
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,且铁钉腐蚀速率是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,则破损后依旧可以防护
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第三节 金属的腐蚀与防护
◆ 学习任务一 金属的腐蚀
1.[2024·广东广州高二月考] 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.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
2.[2024·福建泉州南安侨光中学高二月考] 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。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是 ( )
A.正极的电极反应式为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
3.青铜器发生电化学腐蚀的原理如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.腐蚀过程中,青铜基体是正极
B.若有64 g Cu被腐蚀,理论上消耗氧气的体积为22.4 L(标准状况)
C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,是因为改变了反应的焓变
D.青铜器发生的是吸氧腐蚀
4.[2024·山东德州高二期中] 在海水中,金属接缝处氧气浓度比海水低,易形成浓度差而发生缝隙腐蚀,机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+
B.金属接缝处溶液pH增大
C.金属缝隙外表面为负极,内表面为正极
D.大量的氯离子进入缝隙
5.[2024·重庆江北区高二月考] 某同学进行下列实验:
操作 现象
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是 ( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
C.边缘处的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
D.交界处发生的反应为4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+
◆ 学习任务二 金属的防护
6.[2024·山东无棣一中高二月考] 出土于陕西的两千多年前的越王剑(主要成分为铁),该剑剑格左右侧皆以鸟虫书体铸刻“王戉”二字,时至如今,依然锋利。剑脊含铜量较多,韧性好,不易折断;刃部含锡高,硬度强,可见其性能优异,锻造技术优良。关于金属的腐蚀与防护,下列说法错误的是 ( )
A.铁与铜、锡构成原电池时,铁为负极
B.防止铁管被腐蚀,可以利用电解池原理的牺牲阳极法,铁作阴极被保护
C.生活中,为了防止铁板被腐蚀,可以在铁板上镀铜或者镀锌,镀锌效果更好
D.铜碳合金在强酸性条件下不会发生析氢腐蚀
7.如图所示各烧杯中均盛有海水,铁在其中被腐蚀最快和被保护最好的分别为 ( )
A.①⑤ B.③②
C.④⑤ D.④①
8.[2024·江苏南京高二期中] 下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是 ( )
A.图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B.图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应:2H++2e-H2↑
C.图甲是外加电流法,图乙是牺牲阳极法
D.图丙中铜板打上铁铆钉后,铜板易被腐蚀
9.[2024·山东师大附中高二月考] 研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
A.图甲:a点溶液变红
B.若图乙中d为铜,海水换成稀硫酸,则铜棒产生H2
C.图乙:若d为锌,则铁不易被腐蚀
D.图甲:a点产生的铁锈比b点的少
10.(12分)钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢铁约占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)(2分)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 (填字母)。
(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜以防止铁被腐蚀。装置示意图如下:
①(4分)铁件应与电源的 (填“正”或“负”)极相连,B电极的电极反应式是 。
②(2分)若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为10.24 g,则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③(2分)电镀结束后CuSO4溶液的浓度 (填“变大”“变小”或“不变”)。
④(2分)镀层破损后,铁不易被腐蚀的是 (填字母)。
A.镀铜铁 B.镀锌铁 C.镀锡铁
11.[2024·福建厦门高二月考] 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Zn2++2e-Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
12.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下:
分析图像,以下结论错误的是 ( )
A.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀
D.两溶液中负极反应均为Fe-2e-Fe2+
13.化学小组研究金属的电化学腐蚀,实验如下:
序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ
实验
现象 铁钉周边出现蓝色,铜片周边略显红色 铁钉周边出现 色,锌片周边未见明显变化
下列说法不正确的是 ( )
A.实验Ⅰ中正极的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-
B.实验Ⅱ中铁钉周边出现红色
C.实验Ⅱ中负极的电极反应式:Fe-2e-Fe2+
D.对比实验Ⅰ、Ⅱ可知,生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀
14.(12分)[2024·北京理工大附中高二期中] 小九同学在“欢乐谷”参加了年级精心组织的实践活动,感受科技的魅力。他在享受了“雅鲁藏布大漂流”的激情欢快之后,思考了以下化学问题:
(1)(9分)该游乐项目环境潮湿,各种钢铁设备很容易生锈,此生锈过程主要是 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀,钢铁作 极,电极反应式为 ;为防止钢铁被腐蚀,增强设备的耐用性,很多钢铁部件采用在表面电镀一层锌或镍的方法,电镀时钢铁部件需连接电源的 极;而对于地下输水钢管,设计者经常使用“牺牲阳极法”进行保护,该方法中钢铁作电极,该电极反应式为 。
(2)(3分)小九同学利用铁钉深入探究钢铁在不同溶液中的吸氧腐蚀,设计进行了如下实验,其中氧气浓度随时间的变化如图所示。
实验装置 实验 浸泡液 pH
① H2O 7
② 1.0 mol·L-1NH4Cl 5
③ 0.5 mol·L-1(NH4)2SO4 5
④ 1.0 mol·L-1NaCl 7
⑤ 0.5 mol·L-1Na2SO4 7
下列说法不正确的是 。
A.①与④⑤比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率
B.②与③,④与⑤比较说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关
C.向实验⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快
D.向实验②溶液中加等体积的0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液,吸氧腐蚀速率一定加快(共119张PPT)
第三节 金属的腐蚀与防护
学习目标 素养目标
1.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，知道金属腐蚀的危害 【宏观辨识与微观探析】 能根据实验现象归纳金属腐蚀的类型，并完成相应的符号表征。能利用电化学认知模型解释金属腐蚀速率的不同并用符号正确表征腐蚀过程
【证据推理与模型认知】 能从不同视角认识并解释金属腐蚀的多样性，能从不同视角认识和设计金属的防护措施并建立相应的模型，利用模型解释金属腐蚀的本质和规律
学习目标 素养目标
2.了解金属的腐蚀原理，能正确认识和选择金属的防护措施 【科学态度与社会责任】 能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能辩证地看待能源的利用对自然环境和社会发展的影响，能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析解决实际问题
续表
学习任务一 金属的腐蚀
学习任务二 金属的防护
学习任务一 金属的腐蚀
【课前自主预习】
1.金属的腐蚀
(1)定义
金属或合金与周围的____________发生__________反应而引起损耗
的现象。其实质是金属原子______电子变为阳离子，金属发生_____
反应。
气体或液体
氧化还原
失去
氧化
(2)根据与金属接触的____________不同，金属腐蚀可分为两类。
气体或液体
①化学腐蚀
金属与其表面接触的一些物质(如、、 等)直接反应而引起的
腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而______。
加快
②电化学腐蚀
当______的金属与________溶液接触时会发生________反应，_____
_____的金属发生氧化反应而被腐蚀。
不纯
电解质
原电池
比较活泼
2.钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
示意图 _____________________________________________________________ _________________________________________________________________
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极 正极 __________________ _________________________
总反应 _______________________ ___________________________
后续 反应 联系 通常两种腐蚀同时发生，但后者更普遍
续表
3.实验探究电化学腐蚀
(1)
实验操作 __________________________________
实验现象 导管中__________
实验解释 装置中铁、碳和饱和食盐水构成_______，铁钉发生______腐蚀
液面上升
原电池
吸氧
(2)
实验操作 __________________________________
实验现象 ①试管中产生气泡的速率____
实验解释
快
原电池
电化学
快
(3)结论
①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。
②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
［问题思考］
(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？
提示：、、 等气体。
(2)在钢铁的锈蚀过程中，如何变为 ？
提示：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 。
【核心知识讲解】
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系
化学腐蚀 电化学腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触 不纯金属或合金表面水膜酸性较强
本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 现象 无电流产生 有微弱电流产生 化学腐蚀 电化学腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
反应式 (以钢铁 腐蚀为 例)
联系 两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍、危害更大 续表
【知识迁移应用】
例1 ［2024·安徽合肥高二期中］ 下列对如图所示的实验装置的判断中
错误的是( )
A.若为碳棒，开关 置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若为锌棒，开关 置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C.若为锌棒，开关 置于B处时，可保护铁电极
不被腐蚀
D.若为碳棒，开关 置于B处时，铁电极上发
生的反应为
√
[解析] 若为碳棒，开关置于A处， 为电解池的阴极，不易被腐蚀，
A项正确；
若为碳棒，开关置于B处， 为原电池的负极，电极反应为
，D项不正确；
若为锌棒，置于A处， 为电解池的阴极，
不易被腐蚀， 置于B处时， 为原电池的正极，
锌被腐蚀，铁不易被腐蚀，B、C项正确。
例2 ［2024·北京海淀区高二期中］ 用如图所示装置进行铁的电化
学腐蚀实验。下列说法正确的是( )
A.铁发生的电极反应：
B.铁腐蚀过程中有化学能转化为热能
C.炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响
D.导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀
√
[解析] 铁发生的电极反应： ，故A错误；
铁腐蚀过程中，具支试管发热，说明有化学能转化为热能，故B正确；
铁粉、炭粉、氯化钠溶液构成原电池，炭粉的存在加快铁腐蚀的速率，
故C错误；
铁腐蚀过程中，具支试管
内温度升高，气体膨胀，
导管口产生气泡不能证明
铁发生了析氢腐蚀，故D错误。
［归纳总结］ 解答金属腐蚀类题目的思路
(1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反
应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
(2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极被腐
蚀，较不活泼的金属为正极被保护。
(3)正确判断介质溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。
潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀；溶液、稀等酸
性溶液中发生析氢腐蚀。
(4)根据金属活动性顺序分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。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；金属活动性顺序在氢
后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
例3 探讨试管所盛的溶液中铁的腐蚀速率，下列说法正确的是
( )
A.①比②慢 B.③比④快 C.⑤比⑥快 D.①比③慢
√
[解析] ②中是干燥的环境，故不容易发生腐蚀，则①比②快，A错误；
③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则③比④慢，B错误；
⑤中铁与铜丝构成原电池，铁为负极被氧化而腐蚀，⑥中铁与锌构成原电
池，锌为负极被氧化而腐蚀，铁为正极被保护，则⑤比⑥快，C正确；
③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则①比③快，D错误。
［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，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。
学习任务二 金属的防护
【课前自主预习】
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方
面来考虑。
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。如普通
钢中加入________等制成不锈钢产品，________不仅具有优异的抗
腐蚀性，还具有良好的生物相容性。
铬、镍
钛合金
2.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，在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油
脂或覆盖搪瓷、塑料等；用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、
铬、镍等金属；用化学方法、阳极氧化处理、__________、_______
___等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
离子注入
表面渗镀
3.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。
负极
正极
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作
______。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
正极
负极
(2)外加电流法
原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的______相连。
应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。
负极
【实验活动探究】
［实验探究一］
如图所示装置反应一段时间后，用胶头
滴管从 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
与 反应生成带有特征蓝色的 沉淀。
黄
实验 装置 电流表 阳极 (负极) 阴极(正极)
现象 指针 ______
有关 反应 —
结论 偏转
无
［实验探究二］ 在两个培养皿中分别放入含有 溶液的琼脂，并
滴入滴酚酞溶液和 溶液，混合均匀，取两个
长的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入 、缠有铜
丝的铁钉放入 。
实验装置 _____________________________________________________ _________________________________________________
现象 铁钉周围出现____色，靠近锌皮处颜色无变化 铁钉周围出现____色，
铜丝周围出现____色
结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀 红
蓝
红
［问题思考］
在探究保护铁的牺牲阳极法的实验中，所用试剂 溶液的
作用是什么？
提示：利用溶液与反应生成特征蓝色
来检验溶液中是否生成了 。
【知识迁移应用】
例4 ［2024·河北唐山高二期中］ 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，若金属比 活泼，可防止输水管腐蚀
√
[解析] 潮湿空气中铁钉能发生吸氧腐蚀，干燥空气中无水，不能发
生吸氧腐蚀，铁钉不易生锈，A正确；
断开电源后，该装置为原电池装置，钢闸门中铁作负极，失电子被氧
化，在海水中发生吸氧腐蚀，B正确；
应该将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀，防腐蚀原理为
外加电流法，C错误；
若金属比铁活泼，将 与铁相连，为牺牲阳极法，可保护铁，D正确。
例5 钢铁防护方法有多种，下列关于如图
所示方法的描述正确的是( )
A. 为电源负极
B.电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发
生氧化反应
C.电子流向： 钢铁闸门 辅助电极
D.该方法是牺牲阳极法
√
[解析] 从图示可知，由于有外加电源，故此方法为外加电流法。
在外加电流法中，钢铁闸门作电解池的阴极，即为电源的负极，则 为电
源的正极，A错误；
电源改用导线连接进行防护时，即牺牲阳极法，则辅助电极作负极，发生
氧化反应，B正确；
在电解池中，电子由电解池的阳极 电源的正极，
电源的负极 电解池的阴极，即电子要由辅助电极
， 钢铁闸门，C错误；
该方法是外加电流法，D错误。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生电化学腐蚀
( )
×
[解析] 铁在燃气灶中心部位易生锈是因为中心部位温度高，氧化迅
速，发生化学腐蚀。
(2)钢铁水闸可采用牺牲阳极法或外加电流法防止其腐蚀( )
√
(3)用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池
的正极( )
×
[解析] 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原
电池的负极。
(4)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼,形成原电池而保护铁不易被腐蚀
( )
×
[解析] 在铁板上镀锌是因为能在铁板表面形成一层锌保护膜,可以阻
止铁与空气接触,与原电池无关,锌层破损后才与原电池有关。
(5)镀铜铁制品的镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈( )
√
(6)钢铁发生吸氧腐蚀时,负极电极反应为 ( )
×
[解析] 钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反应为 。
(7)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损,就完全失去了对金属的保护
作用( )
×
[解析] 如铁件上镀锌,若保护层破损,在潮湿的空气中,、 构成原
电池,作负极,仍然对 起到保护作用。
(8)外加电流法构成了电解池,牺牲阳极法构成了原电池,二者均能有效
地保护金属不被腐蚀( )
√
2.［2024·广东广州高二期中］全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的
损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说
法不正确的是( )
A.钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应
为
B.导线与 块连接为牺牲阳极法
C.导线应连接外接电源的负极
D.导线与 块连接也可保护钢铁输水管
√
[解析] 钢铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气放电，电极反应式为
，A正确；
导线与 块连接为牺牲阳极法，B正确；
导线应连接外接电源的负极，为外加电流法，C正确；
导线与块连接， 作负极，不能保护钢铁输水管，D错误。
3.［2024·江苏苏州中学高二月考］某小组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(凝固剂，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
溶液，混合均匀，分别将包裹铜片和锌片的铁钉放入两
个培养皿中，观察现象如表。已知：遇到 能产生蓝
色沉淀。下列对有关实验现象及分析的描述不正确的是( )
变蓝 ____________________________________________ 变红__ 变红 ______________________________________________
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，且铁钉腐蚀速率是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
破损后依旧可以防护
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
√
[解析] 由图可知，培养皿ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，铁为原电池的负极、铜为
正极，铁钉的腐蚀速率加快；培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀，锌为原电池的
负极、铁为正极，铁钉被保护，该保护方法为牺牲阳极法，所以培养皿ⅰ中
铁钉腐蚀速率快。
变蓝 ____________________________________________ 变红__ 变红 ______________________________________________
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
由分析可知，培养皿ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀，
培养皿ⅰ中铁钉腐蚀速率快，A正确；
由分析可知，该探究实验证明若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金
属，则破损后依旧可以防护，B正确；
变蓝 ____________________________________________ 变红__ 变红 ______________________________________________
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
由分析可知，培养皿ⅱ中锌片发生吸氧腐蚀，铁为正极，铁钉被保护，该
保护方法为牺牲阳极法，C正确；
变蓝 ____________________________________________ 变红__ 变红 ______________________________________________
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
由分析可知，随着反应的进行，培养皿ⅱ中铁受到了保护，锌为负极，铁为
正极，不会出现红褐色浑浊，培养皿ⅰ中铁为负极，变为亚铁离子，然后亚
铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢
氧化铁，因此会出现红褐色浑浊，D错误。
变蓝 ____________________________________________ 变红__ 变红 ______________________________________________
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含 )，不久便会因被腐蚀而出
现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中，负极是 ，发生电极反应：
B.该过程为金属的吸氧腐蚀
C.正极的电极反应式为
D.C是正极， 在C表面上发生氧化反应
√
[解析] 腐蚀过程中， 易失电子作负极，C作正极，负极上 失电子生成
亚铁离子，电极反应式为 ，A错误；
电解质为， 溶液呈中性，则该过程为金属的吸氧腐蚀，B正确；
正极上氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极电极反应式为
，C错误；
C是正极，正极电极反应是溶液中
的 在C表面上发生还原反应，D错误。
2.下列铁制品防护的装置或方法中不正确的是( )
________________________________________ ____________________________________________
A.外加电流法 B.牺牲阳极法 C.表面镀铜 D.表面刷油漆
√
[解析] 此为外加电流法，被保护的钢制管桩应与电源负极相连，故A错误；
镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，故B正确；
铁上镀铜，铁质镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜溶液作电镀
液，故C正确；
表面刷漆可以隔绝空气，起到防护作用，故D正确。
3.“孔蚀”又称为点蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入金属内部的
腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀示意图如图所示。下列说法不正确
的是( )
A.为防止孔蚀发生可将外接电源负极与金属相连
B.蚀孔外每吸收，可氧化
C.孔蚀最终形成的铁锈主要成分为
D.孔蚀中的负极反应为
√
[解析] 将外接电源负极与金属相连，为外加电流法，可以防止孔蚀发生，
故A正确；
没有明确是否为标准状况， 的物质
的量不一定是 ，故B错误；
铁锈的主要成分为，故C正确；
孔蚀中，铁在负极失电子形成 ，负极反
应为 ，故D正确。
4.［2024·浙江丽水高二期末］下列有关电化学腐蚀和电化学保护的说法，
不正确的是( )
A.图甲是钢铁的吸氧腐蚀示意图
B.图乙中的电解质溶液呈酸性
4.［2024·浙江丽水高二期末］下列有关电化学腐蚀和电化学保护的说法，
不正确的是( )
C.图丙中的电子被强制流向钢闸门
D.图丁是牺牲阳极示意图，利用了电解原理
√
[解析] 图甲中氧气得到电子转化为氢氧根离子，属于钢铁的吸氧腐蚀示意
图，A正确；
图乙中氢离子得到电子转化为氢气，属于钢铁的析氢腐蚀，说明电解质溶
液呈酸性，B正确；
图丙中钢铁和电源的负极相连，作阴极被保护，这说明电子被强制流向钢
闸门，C正确；
图丁中负极是锌，属于牺牲阳极法，利用了原电池原理，D错误。
5.在潮湿的深层中性土壤中，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与 反应生成
，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图甲所示，因此埋在地下的钢
管常需要加以保护，使其免受腐蚀，所用装置如图乙所示。下列说
法正确的是( )
甲
乙
A.图乙中钢管附近土壤的 可能会下降
B.图甲中钢管腐蚀的含铁产物只有
C.图乙中金属棒 可能为铜，可使钢管表面腐蚀电流接近于零
D.图乙中金属棒 的作用是作为损耗负极材料和传递电流
√
甲
乙
[解析] 钢管发生电化学腐蚀，铁作负极，失电子，，正
极上 得电子，，厌氧细菌作用下生成的
或正极生成的可能与 结合，促进反应发生，为减少钢管腐蚀，可
采用牺牲阳极法，金属棒 应选用更活泼的金属，作损耗负极。
甲
乙
图乙中钢管作正极，正极上发生还原反应生成 ，电极反应式为
，故钢管附近土壤中的 会增大，
可能会上升，A错误；
图甲钢管腐蚀的过程中，负极上 失 去电子发生氧化反应生成的，
与产生的和 反应分别
生成和，B错误；
甲
乙
若金属棒 为铜，则钢管为负极，会加速钢管的腐蚀，钢管表面腐蚀电流
不为零，C错误；
根据分析可知，金属棒 应作负极并传递电流，D正确。
甲
乙
练习册
学习任务一 金属的腐蚀
1.［2024·广东广州高二月考］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
B.金属化学腐蚀的实质是 ，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.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
√
[解析] 金属在潮湿的空气中可发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生
还原反应，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；
金属与其表面接触的一些物质(如、、 等)直接反应而引起化学
腐蚀，在酸性较强的电解质溶液中金属发生析氢腐蚀放出 ，而在中
性或酸性较弱的电解质溶液中金属发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐
蚀均属于电化学腐蚀，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.［2024·福建泉州南安侨光中学高二月考］将金属 连接在钢铁设施
表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有
关说法正确的是( )
A.正极的电极反应式为
B.金属的活动性比 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
√
[解析] 该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极法，金属 作
负极，钢铁设备作正极。
阴极的钢铁设施作原电池的正极，正极金属
被保护、不失电子，故A错误；
阳极金属 为原电池装置的负极，电子流出，
一般原电池中负极金属比正极金属活泼，
因此 的活动性比的活动性强，故B错误；
金属 失电子，电子经导线流入钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量
电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，
离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此
钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中
快，故D错误。
3.青铜器发生电化学腐蚀的原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中,青铜基体是正极
B.若有被腐蚀,理论上消耗
氧气的体积为 (标准状况)
C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,
是因为改变了反应的焓变
D.青铜器发生的是吸氧腐蚀
√
[解析] 由题图可知,青铜基体有产生, 元素化合价升高,发生氧
化反应,作负极,A错误;
在该反应中,铜失去电子变成, 被腐蚀转移电子,理论上
消耗氧气的体积为 (标准
状况),B错误;
催化剂不改变反应的焓变,C错误;
由题图可知,青铜器发生的是吸氧
腐蚀,D正确。
4.［2024·山东德州高二期中］在海水中，金
属接缝处氧气浓度比海水低，易形成浓度差
而发生缝隙腐蚀，机理如图所示。下列说法
错误的是( )
A.负极电极反应式为
B.金属接缝处溶液 增大
C.金属缝隙外表面为负极，内表面为正极
D.大量的氯离子进入缝隙
√
[解析] 由图可知，金属缝隙内 失电子生成，则负极反应式为
，金属缝隙外得电子生成 ，正极反应式为
。据分析，负极电极反应式为 ，A正确；
由于正极电极反应为 ，
生成氢氧根离子，金属接缝处溶液 增大，
B正确；
金属缝隙外表面为正极，内表面为负极， 错误；
阴离子由正极向负极移动，所以大量 进入
缝隙维持电中性，D正确。
5.［2024·重庆江北区高二月考］某同学进行下列实验：
操作 现象
________________________________
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为
C.边缘处的电极反应式为
D.交界处发生的反应为
√
[解析] 生铁片边缘处为红色，说明生成了 ，电极反应式为
，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C项合理；
根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了 ，电极反应式为
，故B项合理；
在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了
氢氧化铁， 分解生成铁锈，且碱性环境下反应不能生成 ，
故D项不合理。
学习任务二 金属的防护
6.［2024·山东无棣一中高二月考］出土于陕西的两千多年前的越王
剑(主要成分为铁)，该剑剑格左右侧皆以鸟虫书体铸刻“王戉”二字，
时至如今，依然锋利。剑脊含铜量较多，韧性好，不易折断；刃部
含锡高，硬度强，可见其性能优异，锻造技术优良。关于金属的腐
蚀与防护，下列说法错误的是( )
A.铁与铜、锡构成原电池时，铁为负极
B.防止铁管被腐蚀，可以利用电解池原理的牺牲阳极法，铁作阴极
被保护
C.生活中，为了防止铁板被腐蚀，可以在铁板上镀铜或者镀锌，镀
锌效果更好
D.铜碳合金在强酸性条件下不会发生析氢腐蚀
√
[解析] 铁的活泼性比铜、锡强，则铁与铜、锡构成原电池时，铁为负极，
A正确；
牺牲阳极法不是电解池原理，是原电池原理，铁作正极被保护，B错误；
在铁板上镀铜或者镀锌，镀层把铁与周围环境隔绝开而防止了铁的腐蚀，
镀锌效果更好，是因为镀层破损后，形成原电池时锌为负极，铁为正极，
镀层仍能对铁起到保护作用，C正确；
钢铁发生析氢腐蚀时，电池总反应是铁与氢离子反应生成亚铁离子和氢气，
在强酸性条件下，铜碳合金中的铜不与氢离子反应，故不会发生析氢腐蚀，
D正确。
7.如图所示各烧杯中均盛有海水，
铁在其中被腐蚀最快和被保护最
好的分别为( )
A.①⑤ B.③② C.④⑤ D.④①
[解析] ①铁放在海水中形成微小原电池，能腐蚀。②锌和铁形成原电
池，铁作正极，被保护。③铁和铜形成原电池，铁作负极，被腐蚀。
④形成电解池，铁作阳极，腐蚀更快。⑤形成电解池，铁作阴极，被
保护。所以铁在五个装置中腐蚀最快的为④，被保护最好的为⑤。
√
8.［2024·江苏南京高二期中］下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( )
A.图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端
B.图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：
C.图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法
D.图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀
√
[解析] 图甲、乙中钢闸门被保护，为电子输入的一端，A正确；
图甲、乙中电解质溶液均是海水，海水呈弱碱性，图甲是原电池，发生吸
氧腐蚀， 在钢闸门上得电子：，图乙是电解池，
在钢闸门上得电子： ，B错误；
图甲有活泼金属，是牺牲阳极法，图乙有外接电源，是外加电流法，C错误；
铁比铜活泼，铁作原电池的负极，故铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀，
D错误。
9.［2024·山东师大附中高二月考］研究金属
腐蚀及防护的装置如图
所示。下列有关说法不正确的是( )
A.图甲：a点溶液变红
B.若图乙中为铜，海水换成稀硫酸，
则铜棒产生
C.图乙：若 为锌，则铁不易被腐蚀
D.图甲：点产生的铁锈比 点的少
√
[解析] 食盐水的边缘处与空气中的氧气接触，
氧气得电子，即 点为正极，点为负极，负极
处 被腐蚀，正极反应式：
，则点处有氢氧根离子生成，即 点
溶液变红，故A正确；
若为铜，海水换成稀硫酸，则生铁作负极，
作正极，在正极发生得电子的还原反应：
，故B正确；
与形成原电池，为负极， 为正极，
正极被保护，则铁不易被腐蚀，故C正确；
点为正极， 点为负极，负极被腐蚀，生成
的移动到极和 反应生成,
被氧气氧化生成的 失去
部分水形成铁锈，所以点产生的铁锈比 点
的多，故D错误。
10.(12分)钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢铁约占世界
钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)(2分)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀？_____(填字母)。
A. B. C. D.
[解析] 铁为活泼金属,当为原电池负极时,易被腐蚀;当铁为原电池的
正极或与外接电源的负极相连时,可防止腐蚀。
BD
(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜以防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
①(4分)铁件应与电源的____(填“正”或“负”)极相连,
B电极的电极反应式是_________________。
负
②(2分)若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后
将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为 ,
则电镀时电路中通过的电子为_____ 。
0.16
③(2分)电镀结束后 溶液的浓度______(填“变大”“变小”或“不
变”)。
不变
[解析] 电镀时,镀层金属为阳极,镀件为阴极,则在铁件的表面镀铜时,
铜为阳极,铁件为阴极,电解质溶液为硫酸铜溶液。
电镀过程中两电极变化的质量相同,并且电解质溶液浓度不变。
④(2分)镀层破损后,铁不易被腐蚀的是___(填字母)。
A.镀铜铁 B.镀锌铁 C.镀锡铁
B
[解析] 形成原电池时,活泼金属为负极,
不活泼金属为正极,则镀层破损后，
镀锌铁不易被腐蚀。
11.［2024·福建厦门高二月考］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
C.断电时,锌环上的电极反应为
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
√
[解析] 锌环与电源的正极相连,为阳极,发生氧化反应，A项正确;
湿润的阴极上的电极反应为 ,B项正确;
断电时,比铁活泼,作负极,电极反应为 ,C项错误；
断电后形成原电池保护机制，仍能防止铁帽被腐蚀，D项正确。
12.用压强传感器探究生铁在 和
的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及
得到的图像如下:
分析图像,以下结论错误的是( )
A.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.溶液 时,生铁发生析氢腐蚀
D.两溶液中负极反应均为
√
[解析] 醋酸溶液的 时,锥形瓶中
压强随着反应的进行而逐渐减小,说明
发生吸氧腐蚀,所以在酸性溶液中生铁
也可能发生吸氧腐蚀,B正确;
根据醋酸溶液的 时,锥形瓶中压
强与时间的关系知, 随着反应的进行压
强逐渐增大,说明发生的是析氢腐蚀,则
溶液 时,生铁发生析氢腐蚀,C正确;
根据锥形瓶中气体压强与时间关系图可知,
的醋酸溶液和 的醋酸溶液中,
变化相同的压强时所用时间不同,前者比
后者所用时间长,这说明吸氧腐蚀的速率
大于析氢腐蚀的速率,A错误;
根据以上分析可知两个溶液中都发生
电化学腐蚀,铁均作负极,电极反应均为
,D正确。
13.化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：
序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ
实验 ____________________________________________ ____________________________________________
现象 铁钉周边出现蓝色，铜片 周边略显红色 铁钉周边出现____色，锌片周边
未见明显变化
下列说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ中正极的电极反应式：
B.实验Ⅱ中铁钉周边出现红色
C.实验Ⅱ中负极的电极反应式：
D.对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更
耐腐蚀
√
[解析] 实验Ⅰ中铁钉为负极，铜片为正极，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应
式： ，故A正确；
实验Ⅱ中铁钉作正极，发生反应 ，铁钉周围生成
的氢氧根离子导致酚酞变红，故B正确；
实验Ⅱ中负极是 ，失去电子，电极反应式： ，故C错误；
镀锌铁板破损后铁作正极，镀铜铁板在镀层破损后铁作负极，镀锌铁板比
镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确。
14.(12分)［2024·北京理工大附中高二期中］ 小九同学在“欢乐谷”参
加了年级精心组织的实践活动，感受科技的魅力。他在享受了“雅鲁
藏布大漂流”的激情欢快之后，思考了以下化学问题：
(1)(9分)该游乐项目环境潮湿，各种钢铁设备很容易生锈，此生锈过
程主要是 ______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，钢铁作____极，电极反
应式为_________________；为防止钢铁被腐蚀，增强设备的耐用性，
很多钢铁部件采用在表面电镀一层锌或镍的方法，电镀时钢铁部件
需连接电源的____极；而对于地下输水钢管，设计者经常使用“牺牲
阳极法”进行保护，该方法中钢铁作电极，该电极反应式为
_________________________。
吸氧
负
负
[解析] 该游乐项目环境潮湿，各种钢铁设备很容易生锈，此生锈过
程主要是吸氧腐蚀，钢铁作负极，电极反应式为 。
为防止钢铁被腐蚀，增强设备的耐用性，很多钢铁部件采用在表面
电镀一层锌或镍的方法，电镀时钢铁部件作为镀件需连接电源的负
极。而对于地下输水钢管，设计者经常使用“牺牲阳极法”进行保护，
该方法中，钢铁承担的电极是正极，得电子，电极反应式为
。
(2)(3分)小九同学利用铁钉深入探究钢铁在不同溶液中的吸氧腐蚀，
设计进行了如下实验，其中氧气浓度随时间的变化如图所示。
实验装置 实验 浸泡液
________________________________ ① 7
② 5
③ 5
④ 7
⑤ 7
A.①与④⑤比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率
B.②与③，④与⑤比较说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关
C.向实验⑤溶液中加入少量 固体，吸氧腐蚀速率加快
D.向实验②溶液中加等体积的 溶液，吸氧腐
蚀速率一定加快
D
下列说法不正确的是___。
[解析] ①与④⑤比较，均是 为7的溶液，结合图中曲线可知，不同的盐
溶液中氧气浓度下降速率均比水快，说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率，
A正确；
实验 浸泡液
① 7
② 5
③ 5
④ 7
⑤ 7
②与③阳离子种类和浓度相同，溶液的 相同，阴离子不同是唯一变量，
而曲线变化不相同，④与⑤阳离子种类和浓度相同，溶液的 相同，阴离
子不同是唯一变量，而曲线变化不相同，故可说明吸氧腐蚀速率可能与阴
离子种类有关，B正确；
实验 浸泡液
① 7
② 5
③ 5
④ 7
⑤ 7
从图中曲线分析可知，溶液吸氧腐蚀速率较慢， 溶
液吸氧腐蚀速率较快，故向实验⑤溶液中加入少量 固体，吸氧
腐蚀速率加快，C正确；
实验 浸泡液
① 7
② 5
③ 5
④ 7
⑤ 7
从图中曲线分析可知， 溶液吸氧腐蚀速率比 溶液吸氧
腐蚀速率快，向实验②溶液中加等体积的 溶液，阳
离子浓度不变，阴离子增加了硫酸根离子，氯离子浓度减半，吸氧腐蚀速
率不会加快，D错误。
实验 浸泡液
① 7
② 5
③ 5
④ 7
⑤ 7
快速核答案
学习任务一 金属的腐蚀
【课前自主预习】
1. （1）气体或液体 氧化还原 失去 氧化 （2）气体或液体
①加快 ②不纯 电解质 原电池 比较活泼 2.
m>
3. （1）液面上升 原电池 吸氧
（2）快 原电池 电化学 快
［问题思考］
（1）提示：、、等气体。 （2）提示：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
。
【知识迁移应用】
例1 D 例2 B 例3 C
学习任务二 金属的防护
【课前自主预习】
1. 铬、镍 钛合金 2. 离子注入 表面渗镀 3. 负极 正极
（1）正极 负极 （2）负极
【实验活动探究】
［实验探究一］黄 偏转 无
［实验探究二］红 蓝 红
［问题思考］
提示：利用溶液与反应生成特征蓝色
来检验溶液中是否生成了。
【知识迁移应用】
例4 C 例5 B
课堂评价
1. （1）× （2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）×
（7）× （8）√ 2. D 3. D
练习册
1. B 2. C 3. D 4. C 5. D
6. B 7. C 8. A 9. D
10. （1）BD （2）①负 ②0.16
③不变 ④B
11. C 12. A 13. C
14. （1）吸氧 负 负
（2）D
