第三节 金属的腐蚀与防护
学习目标
1.通过查阅金属腐蚀资料等活动，认识金属腐蚀的严重性及危害；能从电化学原理解释金属腐蚀的现象，进一步增强社会责任感。 2.通过钢铁腐蚀的实验，了解金属腐蚀的本质；能书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应；能根据电化学原理选择并设计金属防护的措施。
知识点一 金属的腐蚀
1.金属的腐蚀
（1）概念
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。
（2）本质
金属原子金属阳离子，即M－ne－Mn＋。
（3）分类
2.钢铁的电化学腐蚀
腐蚀方式 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图示
条件 钢铁表面吸附的水膜 酸性 较强 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈 中性
腐蚀方式 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
电极 反应 负极 （Fe） Fe－2e－Fe2＋ Fe－2e－Fe2＋
正极 （C） 2H＋＋2e－H2↑ 2H2O＋O2＋4e－4OH－
总反应 Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2
相互关系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍
提醒：（1）金属发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
（2）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，铁失去电子生成Fe2＋而不是Fe3＋。
3.实验探究电化学腐蚀
实验 操作
实验现象 导管中液面上升 ①试管中产生气泡的速率比②试管中的快
实验解释 铁钉和饱和食盐水构成 原电池 ，铁钉发生 吸氧 腐蚀 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生 电化学 腐蚀，产生气泡的速率 快
实验结论 电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多
【教材挖掘】
钢铁暴露在潮湿空气中易生成铁锈（Fe2O3·xH2O），它主要发生的是哪种电化学腐蚀？你能用化学方程式解释其形成过程吗？
提示：主要发生的是吸氧腐蚀；其形成过程为2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3，2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O＋（3－x）H2O。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程。（ √ ）
（2）因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主。（ × ）
（3）铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀。（ × ）
（4）钢铁的电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－Fe3＋。（ × ）
（5）纯铁不易生锈，生铁易腐蚀的原因是生铁中含碳，能形成原电池，发生电化学腐蚀。（ √ ）
2.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是（ ）
A.铁被氧化的电极反应为Fe－2e－Fe2＋
B.正极的电极反应为2H2O＋O2＋4e－4OH－
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
解析：D 根据实验条件可知，铁发生的是吸氧腐蚀，负极的电极反应为Fe－2e－Fe2＋，A正确；吸氧腐蚀正极的电极反应为2H2O＋O2＋4e－4OH－，B正确；活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了负极铁的腐蚀，C正确；以水代替NaCl溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会变慢，D错误。
3.（教材改编题）金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题：
（1）图1中被腐蚀的金属为 Fe （填化学式）；图2中金属腐蚀类型属于 C （填字母）。
A.化学腐蚀 B.析氢腐蚀 C.吸氧腐蚀
（2）图1中Cu的作用是作 正极 （填“负极”或“正极”）。
（3）图2中铁的生锈过程中正极反应式为 O2＋4e－＋2H2O4OH－ 。
解析：（1）图1中，Fe比Cu活泼，Fe作负极被腐蚀，图2中，Fe比C活泼，Fe作负极，C作正极，溶液为中性溶液，发生吸氧腐蚀。（2）Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极。（3）图2中铁的生锈过程中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。
知识点二 金属的防护
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。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。
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。举例如下：
（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（生成一层致密的四氧化三铁薄膜）。
（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。
3.电化学保护法
（1）牺牲阳极法
①图示（海水中钢闸门）
②原理
原电池原理，被保护的金属作 正极 ，活泼性更强的金属作 负极 。
③应用
锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
④实验探究
Ⅰ.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滴黄色K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与K3[Fe（CN）6]溶液反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe（CN）6]沉淀。
实验装置 电流表 负极区 正极区
现象 指针 偏转 Zn溶解 有气泡产生，试管中无蓝色沉淀生成
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
Ⅱ.在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和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 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红
结论 铁作为 负 极时易腐蚀，作为 正 极时未腐蚀
【教材挖掘】
在日常生活中，我们经常会接触到白铁皮（镀锌薄钢板）和马口铁（镀锡薄钢板），如果镀层破损后，你认为谁更耐腐蚀？
提示：白铁皮更耐腐蚀，其原因是金属活泼性：Zn＞Fe＞Sn，所以白铁皮破损时，薄钢板表面的镀层锌作负极而被腐蚀，而铁受到了保护；而马口铁破损时，薄钢板作负极而加快Fe的腐蚀。
（2）外加电流法
①图示（海水中钢闸门）
②原理
电解池原理，被保护的金属作为 阴极 ，与直流电源的 负极 相连。
③应用
钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连直流电源的负极。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）牺牲阳极法利用的是电解池原理。（ × ）
（2）镀锌铁皮的镀层有损坏，仍可对铁制品起保护作用。（ √ ）
（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）保护铁闸门可将其与外加电源的正极相连。（ × ）
（5）原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。（ × ）
2.（教材改编题）四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中（烧杯中均盛有0.1 mol·L－1 NaCl溶液），则锌片腐蚀最快的是（ ）
解析：C A中Zn发生化学腐蚀，B中Zn作原电池的正极被保护，C中Zn作原电池的负极而加快腐蚀，D中Zn作电解池的阴极被保护，因此C项中Zn腐蚀最快。
归纳总结
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。
1.（教材改编题）下列说法错误的是（ ）
A.生铁比纯铁更易生锈
B.铜锡合金在湿润环境中比在干燥环境中更易生锈
C.钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈
D.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
解析：C 生铁中含碳，易形成原电池，更易生锈，A项正确；铜锡合金在潮湿空气中易形成原电池，生锈速率加快，B项正确；钢柱在空气与水的交界处更易腐蚀，因为此处氧气含量高，腐蚀得快，C项错误；锌的活泼性强于铜，在铜锌合金形成的原电池中，铜作正极受到保护，不易产生铜绿，D项正确。
2.相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是（ ）
解析：C A.食醋作为电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属，作为负极，被腐蚀；B.食盐水作为电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池的形成条件，铁是活泼金属，作为负极，被腐蚀；C.均匀铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D.酸雨作为电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作为负极和正极，形成原电池，铁被腐蚀。
3.钢铁很容易因生锈而被腐蚀。
Ⅰ.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液和食盐水中的一种，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于 电化学 腐蚀。
（1）红墨水柱两边的液面变为左低右高，则 b （填“a”或“b”）试管内盛有食盐水。
（2）b试管中铁发生的是 吸氧 腐蚀。
Ⅱ.甲、乙两图都是金属防护的例子。
（3）为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 C （填字母），此方法叫做 牺牲阳极法 。
A.铜 B.钠
C.锌 D.石墨
（4）图乙所示方案也可以减小铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接直流电源的 负 极。
（5）采取以上两种方法， 乙 （填“甲”或“乙”）方案能将铁闸门保护得更好。
解析：Ⅰ.生铁中含有碳杂质，在电解质溶液中，铁发生电化学腐蚀，若溶液呈酸性则发生析氢腐蚀，若溶液呈中性则发生吸氧腐蚀。红墨水柱两边的液面变为左低右高，说明a试管中生成氢气，b试管中消耗氧气，则a试管中铁发生析氢腐蚀，b试管中铁发生吸氧腐蚀，所以b试管内盛有食盐水。Ⅱ.（3）为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以使金属铁作为原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R是比金属铁活动性强的金属，钠不能用作电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极法。（4）电解池的阴极上的金属被保护，为减小铁闸门的腐蚀速率，铁闸门应该连接直流电源的负极。（5）因为电解池的保护效果比原电池的保护效果更好，所以乙方案能将铁闸门保护得更好。
题组一 金属的腐蚀
1.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此过程中不发生的反应是（ ）
A.4Fe（OH）2＋2H2O＋O24Fe（OH）3
B.2Fe＋2H2O＋O22Fe（OH）2
C.2H2O＋O2＋4e－4OH－
D.Fe－3e－Fe3＋
解析：D 氢氧化亚铁不稳定，易被氧气氧化为氢氧化铁，即4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3，A发生；正极发生的是氧气得电子的还原反应，即2H2O＋O2＋4e－4OH－，负极是金属铁失电子的氧化反应，即Fe－2e－Fe2＋，合并得到：2Fe＋2H2O＋O22Fe（OH）2，B和C均发生，D不会发生。
2.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法错误的是（ ）
A.a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀
B.一段时间后，a处液面高于b处液面
C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－Fe2＋
解析：C a处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，A正确；a处发生吸氧腐蚀，消耗O2导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，B正确；a处发生吸氧腐蚀，铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子生成氢氧根离子，所以a处溶液pH增大；b处发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－H2↑，反应过程中消耗H＋，溶液的pH增大，C错误；a、b两处的原电池中，铁都作负极，a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－Fe2＋，D正确。
3.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）。下列相关描述中正确的是（ ）
A.由图示的金属腐蚀情况说明了Fe元素的金属性弱于Sn元素
B.由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是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－3e－Fe3＋
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：D Fe被腐蚀说明Fe元素的金属性强于Sn元素，A错误；海水含大量的盐，腐蚀较快，由图示可知，乙是海水环境下的腐蚀情况，B错误；两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－2e－Fe2＋，C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，采用牺牲阳极法，可以防止舰艇在海水中被腐蚀，D正确。
题组二 金属的防护
4.（教材改编题）海港、码头的钢制管柱受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法进行保护，其工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关叙述错误的是（ ）
A.通入保护电流使钢制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制管桩
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
解析：C 钢制管柱与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢制管柱，A正确；通电后，被保护的钢制管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢制管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
5.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：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。
6.（2024·浙江6月选考13题）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是（ ）
A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－
C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
解析：B 图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极被氧化，图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不被氧化，A错误；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确；图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误； 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电流转移过来的电子阻止了钢闸门发生腐蚀，钢闸门不发生化学反应，但牺牲阳极、辅助阳极上发生了氧化反应，D错误。
7.下列说法错误的是（ ）
A.铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 B.在汽车表面涂漆可减缓金属腐蚀
C.在船体上镶嵌锌块后，电子由锌流向铁 D.阴极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋
解析：D 形成Fe-Cu原电池，Cu作正极被保护不易被腐蚀，A正确；汽车表面涂漆可隔绝氧气，从而防止金属腐蚀，B正确；在船体上镶嵌锌块后，锌作负极，电子由负极流出，流向正极，因此由锌流向铁，C正确；阴极的钢闸门是被保护的，因此是水中的氢离子放电，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，D错误。
8.（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－
解析：A 甲中铁钉被腐蚀，未被保护，A正确；②是铜丝，作正极，发生还原反应，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，C错误；④处发生的电极反应式是Zn－2e－Zn2＋，D错误。
9.金属的腐蚀与防护和生活密切相关。下列有关说法正确的是（ ）
A.铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀
B.如上图装置，一段时间后向三颈烧瓶中加入KSCN溶液，溶液未变红，说明铁被保护
C.如上图装置，开始一段时间内压强传感器测得压强几乎未发生变化，说明镀锌皮未发生腐蚀
D.采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流法
解析：D 铜不能与酸反应产生H2，铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是吸氧腐蚀，A错误；若铁被腐蚀，生成的是Fe2＋，用KSCN溶液不能检验，因此一段时间后向三颈烧瓶中加入KSCN溶液，溶液未变红，并不能说明铁被保护，B错误；压强传感器测得压强几乎未发生变化，可能是析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，C错误；采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流法，D正确。
10.某研究小组对铁生锈的条件进行探究。请回答下列问题：
（1）甲同学设计了A、B、C三个实验（如图所示），探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。
①通过分析上述实验现象，可得出铁生锈的外部条件是 有水（或电解质溶液）和氧气（或空气） ；
②上述实验条件下铁钉发生电化学腐蚀的正极反应为 O2＋4e－＋2H2O4OH－ ；
③实验B所用的水要经过 煮沸 处理，植物油的作用是 隔绝空气（或防止氧气与铁接触） ；
④实验C中碱石灰的作用是 吸收水蒸气 。
（2）乙同学设计了实验D（如图所示），一段时间后，发现试管中的液面升高，其原因是 铁发生吸氧腐蚀，造成试管内气体体积减小，试管内压强减小 。
解析：对比A、B、C中现象可知铁生锈的外部条件是有水（或电解质溶液）和氧气（或空气）。铁钉生锈所处的环境为中性环境时，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－。
11.研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有 ACD （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.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
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下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐 减慢 （填“加快”“减慢”或“不变”），你认为影响因素为 氧气的浓度 。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
（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，请完成表格空白：
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 O2＋4e－＋2H2O4OH－
然后再滴加2～3滴K3[Fe（CN）6]溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为② Fe－2e－Fe2＋
根据以上实验探究，试判断 b （填“a”或“b”）为负极。
解析：（1）用纯氧气代替试管内空气，氧气浓度增大，反应速率加快，可以更快更清晰观察到水柱上升现象，A正确；用酒精灯加热试管升高温度，试管内气体膨胀，可能观察不到水柱上升现象，B错误；将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，构成原电池，反应速率加快，可以更快更清晰观察到水柱上升现象，C正确；换成更细的导管，水中滴加红墨水，消耗相同体积的氧气时，导管中液面变化会更明显，D正确。
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，根据导管中红墨水液柱高度随时间的变化，可知腐蚀的速率随时间逐渐减慢；随反应进行，氧气的浓度降低，所以反应速率变慢。
（3）滴加2～3滴酚酞指示剂，a点附近溶液出现红色，说明氧气在a点被还原生成氢氧根离子，a点电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－；滴加2～3滴K3[Fe（CN）6]溶液，b点周围出现蓝色沉淀，说明b点Fe被氧化生成Fe2＋，b点电极反应为Fe－2e－Fe2＋；原电池负极发生氧化反应，根据以上实验探究，可知b为负极。
1 / 2第三节 金属的腐蚀与防护
学习目标
1.通过查阅金属腐蚀资料等活动，认识金属腐蚀的严重性及危害；能从电化学原理解释金属腐蚀的现象，进一步增强社会责任感。 2.通过钢铁腐蚀的实验，了解金属腐蚀的本质；能书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应；能根据电化学原理选择并设计金属防护的措施。
知识点一 金属的腐蚀
1.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
金属原子金属阳离子，即M－ne－Mn＋。
（3）分类
2.钢铁的电化学腐蚀
腐蚀方式 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图示
条件 钢铁表面吸附的水膜 较强 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈
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
提醒：（1）金属发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
（2）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，铁失去电子生成Fe2＋而不是Fe3＋。
3.实验探究电化学腐蚀
实验 操作
实验 现象 导管中液面上升 ①试管中产生气泡的速率比②试管中的快
实验 解释 铁钉和饱和食盐水构成 ，铁钉发生 腐蚀 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生 腐蚀，产生气泡的速率
实验 结论 电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多
【教材挖掘】
钢铁暴露在潮湿空气中易生成铁锈（Fe2O3·xH2O），它主要发生的是哪种电化学腐蚀？你能用化学方程式解释其形成过程吗？
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程。（ ）
（2）因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主。（ ）
（3）铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀。（ ）
（4）钢铁的电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－Fe3＋。（ ）
（5）纯铁不易生锈，生铁易腐蚀的原因是生铁中含碳，能形成原电池，发生电化学腐蚀。（ ）
2.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是（ ）
A.铁被氧化的电极反应为Fe－2e－Fe2＋
B.正极的电极反应为2H2O＋O2＋4e－4OH－
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
3.（教材改编题）金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题：
（1）图1中被腐蚀的金属为 （填化学式）；图2中金属腐蚀类型属于 （填字母）。
A.化学腐蚀 B.析氢腐蚀 C.吸氧腐蚀
（2）图1中Cu的作用是作 （填“负极”或“正极”）。
（3）图2中铁的生锈过程中正极反应式为 。
知识点二 金属的防护
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。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。
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。举例如下：
（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（生成一层致密的四氧化三铁薄膜）。
（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。
3.电化学保护法
（1）牺牲阳极法
①图示（海水中钢闸门）
②原理
原电池原理，被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。
③应用
锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
④实验探究
Ⅰ.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滴黄色K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与K3[Fe（CN）6]溶液反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe（CN）6]沉淀。
实验装置 电流表 负极区 正极区
现象 指针 偏转 Zn溶解 有气泡产生，试管中无蓝色沉淀生成
有关 反应 —
结论 溶液中不含 ，铁作 极未被腐蚀
Ⅱ.在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和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 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红
结论 铁作为 极时易腐蚀，作为 极时未腐蚀
【教材挖掘】
在日常生活中，我们经常会接触到白铁皮（镀锌薄钢板）和马口铁（镀锡薄钢板），如果镀层破损后，你认为谁更耐腐蚀？
（2）外加电流法
①图示（海水中钢闸门）
②原理
电解池原理，被保护的金属作为 ，与直流电源的 相连。
③应用
钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连直流电源的负极。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）牺牲阳极法利用的是电解池原理。（ ）
（2）镀锌铁皮的镀层有损坏，仍可对铁制品起保护作用。（ ）
（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）保护铁闸门可将其与外加电源的正极相连。（ ）
（5）原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。（ ）
2.（教材改编题）四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中（烧杯中均盛有0.1 mol·L－1 NaCl溶液），则锌片腐蚀最快的是（ ）
归纳总结
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。
1.（教材改编题）下列说法错误的是（ ）
A.生铁比纯铁更易生锈
B.铜锡合金在湿润环境中比在干燥环境中更易生锈
C.钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈
D.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
2.相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是（ ）
3.钢铁很容易因生锈而被腐蚀。
Ⅰ.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液和食盐水中的一种，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于 腐蚀。
（1）红墨水柱两边的液面变为左低右高，则 （填“a”或“b”）试管内盛有食盐水。
（2）b试管中铁发生的是 腐蚀。
Ⅱ.甲、乙两图都是金属防护的例子。
（3）为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 （填字母），此方法叫做 。
A.铜 B.钠
C.锌 D.石墨
（4）图乙所示方案也可以减小铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接直流电源的 极。
（5）采取以上两种方法， （填“甲”或“乙”）方案能将铁闸门保护得更好。
提示：完成课后作业 第四章 第三节
3 / 6
