【化学】10-11学年同步学案（人教版选修4）：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护
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| 名称 | 【化学】10-11学年同步学案（人教版选修4）：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 254.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2010-12-21 17:04:00 | ||
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文档简介
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第四节 金属的电化学腐蚀与防护
重难点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别
21世纪教育网 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
定义21世纪教育网[来源:21世纪教育网 金属跟接触到的物质(一般是非电解质)直接发生化学反应引起的腐蚀21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起腐蚀21世纪教育网
吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀
条件 金属与物质直接接触 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 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
反应式 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 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
重难点二 判断金属腐蚀快慢的规律
1．电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀(电解原理的防护>原电池原理的防护)
2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：
强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液
3．活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
例1 下列说法正确的是( )
A．钢铁因含杂质而易发生腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故其不能用来减缓金属的腐蚀
C．金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
答案 D
解析 金属通过改变内部结构制成合金可耐腐蚀，A错误；牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池反应保护金属制品，B错误；决定金属腐蚀类型的因素是周围的环境，C错误。
例2 下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(电解质溶液为水)__________。
答案 ⑤>④>①>②>③>⑥
解析 首先判断各装置所形成的是原电池还是电解池，然后根据金属Fe腐蚀的实质再结合电化学原理和金属的电化学保护法分析腐蚀的快慢。
①中由于水中溶解了氧气，铁与杂质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀；②中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；③、④都形成原电池，但③中铁为正极，受到保护；④中铁为负极，被氧化；⑤、⑥都形成了电解池；⑤中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快；⑥中铁与电源的负极相连，作阴极，受到保护。所以铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>①>②>③>⑥。
例3 钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：
正极：__________________________________________________________________，
负极：__________________________________________________________________。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用________。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
(3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
答案 (1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe－4e－===2Fe2＋ (2)C (3)负
解析 (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。
(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
(3)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。
用实验验证牺牲阳极的阴极保护法。
按图连接好装置，观察电压表和Fe电极上有什么现象发生？往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化。
讨论：
1．电压表指针有何变化？为什么？
点拨 电压表指针有偏转，说明形成了原电池，即Zn、Fe与酸化NaCl溶液之间形成了原电池。
2．Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？
点拨 Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋(负极)
Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑(正极)
3．Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓
在这个装置中有没有Fe2＋产生？说明什么问题？
点拨 在Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液不变蓝色。说明溶液中不存在Fe2＋，即Fe未被腐蚀。
1．负 Fe－2e－===Fe2＋ 正 2H＋＋2e－===H2↑
2．(1)电化学腐蚀 铁与铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池
(2)2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
3．C 4.BD 5.AC 6.D
7．金属跟接触到的气体或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。不纯的金属与电解质溶液接触时因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。金属腐蚀会造成仪表失灵、机器设备报废、桥梁建筑物坍塌等，给社会财产造成巨大损失。
8．钢铁表面吸咐的水膜呈酸性时，会发生析氢腐蚀。电极反应式为：
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
如果水膜酸性很弱或呈中性时，会发生吸氧腐蚀，电极反应式为：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
9．镀锌铁板更耐腐蚀。当镀锌铁板出现划痕时，暴露出来的铁与锌形成原电池的两极，且锌为负极，故镀锌层将先被腐蚀。而镀锡铁板出现划痕时，形成的原电池铁为负极，这样会加速铁的腐蚀。
可设计如下对比实验：将镀锌铁板与镀锡铁板各划上部分刻痕，放入酸化食盐水中浸泡一会儿，取出静置一段时间，对比二者表面是否出现锈斑即可。
1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，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
答案 C
解析 金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－===Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。
2．铁钉与炭棒用导线连接后，浸入到0.01 mol/L的食盐溶液中，可能发生的发应是( )
A．炭棒上放出Cl2 B．炭棒附近产生OH－
C．炭棒上放出O2 D．铁钉被氧化
答案 BD
解析 铁钉和炭棒用导线连接后浸入食盐溶液中，刚好满足构成原电池的三个条件，由于食盐溶液是中性的，因此发生的反应是铁的吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应：2Fe－4e－===2Fe2＋，炭棒为正极，溶解在溶液中的O2被还原。
3．如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④ B．④③②① C．④②①③ D．③②④①
答案 C
解析 ②、③、④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性比Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生微电池反应。
4．常温下，一定不能用铁制容器盛放的液体是( )
A．浓硫酸 B．浓氨水 C．CuSO4溶液 D．AlCl3溶液
答案 CD
解析 能够腐蚀铁制品的液体都不能用铁制容器存放，浓硫酸使铁制品钝化；浓氨水不与铁制品反应；CuSO4溶液可以与铁制品发生置换反应，腐蚀铁制品；AlCl3溶液本身呈弱酸性，腐蚀铁制品。
5．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部
答案 D
解析 金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的；②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。
6．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
答案 BD
解析 Cu比较活泼，放在银质托盘上更易受腐蚀，A错；将其保存在干燥的环境中避免与空气中的水分和CO2等物质接触，可避免腐蚀，B正确，则C错误；覆盖防渗的高分子膜也可以隔绝潮湿空气，D正确。
7．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________________性，发生________腐蚀，电极反应：负极：________________________________________________________________________，
正极：
________________________________________________________________________。
(1) 若试管内液面下降，则原溶液呈E性，发生________腐蚀。电极反应式，负极
________________________________________________________________________，
正极：
________________________________________________________________________。
答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
解析 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。
8．银器皿日久表面会逐渐变成黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池进行“抛光”，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失，试回答：
(1)食盐的作用是
________________________________________________________________________。
(2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为
________________________________________________________________________，
正极发生的电极反应为
________________________________________________________________________。
(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为
________________________________________________________________________，
原电池总反应方程式为
________________________________________________________________________。
(4)实际操作中，配制食盐水时，通常还加入一定量的小苏打，其主要作用是________________________________________________________________________，
这一反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
答案 (1)作电解质起导电作用
(2)2Al－6e－===2Al3＋
3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－
(3)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑＋6Ag
(4)除去生成的H2S，防止污染空气
H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2O＋CO2↑
解析 (1)形成原电池需要电解质导电，因此NaCl是作电解质起导电作用。
(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”，必然发生Ag2S―→Ag变化。
铝比银活泼，为负极，失电子变成Al3＋，反应为：Al－3e－===Al3＋。Ag2S变为Ag和S2－，得电子，是原电池的正极，反应为：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。
(3)溶液中
2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
因此，总反应为：
2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑
(4)硫化氢有毒，需除去，因此，NaHCO3的作用是除去生成的H2S，防止污染空气，反应为：H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2O＋CO2↑。
1．下列叙述中不正确的是( )
A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍
B．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀
C．用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀
D．原电池中电子由正极流入负极
答案 CD
解析 铝和铁可以形成原电池，铝比较活泼，因此在原电池中作原电池的负极，在反应中被氧化，容易被腐蚀，而铁作为正极被保护起来；在原电池中电子由负极经外电路流向正极。
2．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
答案 C
解析 A、B、D均形成原电池而使铁腐蚀，而C中铁被铜镀层保护则不易被腐蚀。
3．下图a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol/L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”)_____________________________________________________________________。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是
________________________________________________________________________。
答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)Zn－2e－===Zn2＋ 增大 C＞A＞B
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)：2Zn－4e－===2Zn2＋
正极(Fe)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
故Fe极附近c(OH－)增大，pH增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为C＞A＞B。
1．钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为( )
A．Fe－2e－===Fe2＋ B．2H＋＋2e－===H2↑
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe－3e－===Fe3＋
答案 C
解析 钢铁在中性条件下发生吸氧腐蚀。
2．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是( )
A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
答案 A
解析 由原电池反应式知负极为Fe－2e－===Fe2＋，正极为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A对B错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C错；根据原电池原理钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，D错。
3．下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A．铝片不用特殊方法保护
B．轮船水线下的船体上装一定数量的锌块
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后速率增大
D．镀锌铁比镀锡铁耐用
答案 A
解析 铝能与空气中的O2化合生成致密的氧化膜，保护Al不受腐蚀。
4．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是( )
①有5.6 g金属被腐蚀 ②有6.5 g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24 L气体放出
④在标准状况下有1.12 L气体放出
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
答案 B
解析 在镀锌铁的析氧腐蚀中：负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，有0.2 mol e－转移时，有0.1 mol Zn溶解，即6.5 g；正极(Fe)：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2，标准状况下的体积为2.24 L。
5．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有( )
A．与石墨棒相连 B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与锌板相连
答案 BD
解析 本题考查金属腐蚀一种防护方法——电化学保护法。该方法的理论根据是：金属晶体(如Fe)中存在如下平衡：Fe,Fe2＋＋2e－。显然，铁接触到的物质若易失电子，使平衡向左移动，即铁不易失电子；否则，将加速Fe失电子被腐蚀，Zn比Fe活泼。
6．下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是( )
A．镀铝塑料 B．铁制食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章
答案 B
解析 关键是看，镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池时金属是否是负极。A项塑料不被腐蚀；B项Fe为原电池负极，锡为原电池的正极，加速Fe的腐蚀；C项Zn为原电池的负极，Fe为原电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，加速了铜的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失去电子，所以腐蚀最快的是B中的铁。
7．2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3 000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。但这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍熠熠生辉不生锈，下列对其主要原因的分析，最可能的是( )
A．它们的表面都镀上了一层耐腐蚀的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶液洗去
C．铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化
D．它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
答案 D
解析 由题意知，铜未被锈蚀，则铜受到保护做阴极，则A错，D正确。
8.
如图，缠上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到在金属条表面的溶液出现粉红色。该金属条可能是( )
A．铜 B．镁 C．铝 D．锌
答案 A
解析 出现粉红色说明金属条附近产生了OH－，发生了吸氧腐蚀，金属条作正极，其活泼性比铁要差。
9．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。
(1)请写出有关电极反应式：
①铁棒上电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1 碳棒上电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该图所表示的是
________________________________________________________________________
(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为________棒。
答案 (1)①2Fe－4e－===2Fe2＋
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)吸氧 (3)析氢 锌(或其它比Fe活泼的金属)
10．关于铁生锈的机理有人提出如下步骤：
①Fe(s)－2e－===Fe2＋；
②H＋＋e－===H；
③4H＋O2(g)===2H2O；
④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O===(2Fe2O3·xH2O)(s)＋8H＋
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( )
A．以上锈蚀过程是发生的化学腐蚀
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)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有( )
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)现有质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若测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，反应后铁件的质量为____g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x值为1)。
答案 (1)C (2)AD (3)33.6 1 066 g
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===2(Fe2O3·xH2O)(s)
可知为吸氧腐蚀。
(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。
(3)4Fe＋3O2＋2H2O===2(Fe2O3·H2O) 转移电子
3×22.4 L 12 mol
V(O2) 6 mol
V(O2)＝＝33.6 L
由差值法得Δm＝＝66 g，故反应后铁件质量为1 066 g。
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第四节 金属的电化学腐蚀与防护
重难点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别
21世纪教育网 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
定义21世纪教育网[来源:21世纪教育网 金属跟接触到的物质(一般是非电解质)直接发生化学反应引起的腐蚀21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起腐蚀21世纪教育网
吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀
条件 金属与物质直接接触 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 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
反应式 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 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
重难点二 判断金属腐蚀快慢的规律
1．电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀(电解原理的防护>原电池原理的防护)
2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：
强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液
3．活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
例1 下列说法正确的是( )
A．钢铁因含杂质而易发生腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故其不能用来减缓金属的腐蚀
C．金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
答案 D
解析 金属通过改变内部结构制成合金可耐腐蚀，A错误；牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池反应保护金属制品，B错误；决定金属腐蚀类型的因素是周围的环境，C错误。
例2 下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(电解质溶液为水)__________。
答案 ⑤>④>①>②>③>⑥
解析 首先判断各装置所形成的是原电池还是电解池，然后根据金属Fe腐蚀的实质再结合电化学原理和金属的电化学保护法分析腐蚀的快慢。
①中由于水中溶解了氧气，铁与杂质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀；②中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；③、④都形成原电池，但③中铁为正极，受到保护；④中铁为负极，被氧化；⑤、⑥都形成了电解池；⑤中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快；⑥中铁与电源的负极相连，作阴极，受到保护。所以铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>①>②>③>⑥。
例3 钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：
正极：__________________________________________________________________，
负极：__________________________________________________________________。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用________。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
(3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
答案 (1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe－4e－===2Fe2＋ (2)C (3)负
解析 (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。
(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
(3)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。
用实验验证牺牲阳极的阴极保护法。
按图连接好装置，观察电压表和Fe电极上有什么现象发生？往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化。
讨论：
1．电压表指针有何变化？为什么？
点拨 电压表指针有偏转，说明形成了原电池，即Zn、Fe与酸化NaCl溶液之间形成了原电池。
2．Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？
点拨 Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋(负极)
Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑(正极)
3．Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓
在这个装置中有没有Fe2＋产生？说明什么问题？
点拨 在Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液不变蓝色。说明溶液中不存在Fe2＋，即Fe未被腐蚀。
1．负 Fe－2e－===Fe2＋ 正 2H＋＋2e－===H2↑
2．(1)电化学腐蚀 铁与铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池
(2)2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
3．C 4.BD 5.AC 6.D
7．金属跟接触到的气体或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。不纯的金属与电解质溶液接触时因发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。金属腐蚀会造成仪表失灵、机器设备报废、桥梁建筑物坍塌等，给社会财产造成巨大损失。
8．钢铁表面吸咐的水膜呈酸性时，会发生析氢腐蚀。电极反应式为：
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
如果水膜酸性很弱或呈中性时，会发生吸氧腐蚀，电极反应式为：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
9．镀锌铁板更耐腐蚀。当镀锌铁板出现划痕时，暴露出来的铁与锌形成原电池的两极，且锌为负极，故镀锌层将先被腐蚀。而镀锡铁板出现划痕时，形成的原电池铁为负极，这样会加速铁的腐蚀。
可设计如下对比实验：将镀锌铁板与镀锡铁板各划上部分刻痕，放入酸化食盐水中浸泡一会儿，取出静置一段时间，对比二者表面是否出现锈斑即可。
1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，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
答案 C
解析 金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－===Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。
2．铁钉与炭棒用导线连接后，浸入到0.01 mol/L的食盐溶液中，可能发生的发应是( )
A．炭棒上放出Cl2 B．炭棒附近产生OH－
C．炭棒上放出O2 D．铁钉被氧化
答案 BD
解析 铁钉和炭棒用导线连接后浸入食盐溶液中，刚好满足构成原电池的三个条件，由于食盐溶液是中性的，因此发生的反应是铁的吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应：2Fe－4e－===2Fe2＋，炭棒为正极，溶解在溶液中的O2被还原。
3．如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④ B．④③②① C．④②①③ D．③②④①
答案 C
解析 ②、③、④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性比Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生微电池反应。
4．常温下，一定不能用铁制容器盛放的液体是( )
A．浓硫酸 B．浓氨水 C．CuSO4溶液 D．AlCl3溶液
答案 CD
解析 能够腐蚀铁制品的液体都不能用铁制容器存放，浓硫酸使铁制品钝化；浓氨水不与铁制品反应；CuSO4溶液可以与铁制品发生置换反应，腐蚀铁制品；AlCl3溶液本身呈弱酸性，腐蚀铁制品。
5．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部
答案 D
解析 金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的；②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。
6．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是( )
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
答案 BD
解析 Cu比较活泼，放在银质托盘上更易受腐蚀，A错；将其保存在干燥的环境中避免与空气中的水分和CO2等物质接触，可避免腐蚀，B正确，则C错误；覆盖防渗的高分子膜也可以隔绝潮湿空气，D正确。
7．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________________性，发生________腐蚀，电极反应：负极：________________________________________________________________________，
正极：
________________________________________________________________________。
(1) 若试管内液面下降，则原溶液呈E性，发生________腐蚀。电极反应式，负极
________________________________________________________________________，
正极：
________________________________________________________________________。
答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
解析 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。
8．银器皿日久表面会逐渐变成黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池进行“抛光”，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失，试回答：
(1)食盐的作用是
________________________________________________________________________。
(2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为
________________________________________________________________________，
正极发生的电极反应为
________________________________________________________________________。
(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为
________________________________________________________________________，
原电池总反应方程式为
________________________________________________________________________。
(4)实际操作中，配制食盐水时，通常还加入一定量的小苏打，其主要作用是________________________________________________________________________，
这一反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
答案 (1)作电解质起导电作用
(2)2Al－6e－===2Al3＋
3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－
(3)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑＋6Ag
(4)除去生成的H2S，防止污染空气
H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2O＋CO2↑
解析 (1)形成原电池需要电解质导电，因此NaCl是作电解质起导电作用。
(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”，必然发生Ag2S―→Ag变化。
铝比银活泼，为负极，失电子变成Al3＋，反应为：Al－3e－===Al3＋。Ag2S变为Ag和S2－，得电子，是原电池的正极，反应为：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。
(3)溶液中
2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
因此，总反应为：
2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑
(4)硫化氢有毒，需除去，因此，NaHCO3的作用是除去生成的H2S，防止污染空气，反应为：H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2O＋CO2↑。
1．下列叙述中不正确的是( )
A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍
B．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀
C．用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀
D．原电池中电子由正极流入负极
答案 CD
解析 铝和铁可以形成原电池，铝比较活泼，因此在原电池中作原电池的负极，在反应中被氧化，容易被腐蚀，而铁作为正极被保护起来；在原电池中电子由负极经外电路流向正极。
2．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
答案 C
解析 A、B、D均形成原电池而使铁腐蚀，而C中铁被铜镀层保护则不易被腐蚀。
3．下图a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol/L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”)_____________________________________________________________________。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是
________________________________________________________________________。
答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)Zn－2e－===Zn2＋ 增大 C＞A＞B
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)：2Zn－4e－===2Zn2＋
正极(Fe)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
故Fe极附近c(OH－)增大，pH增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为C＞A＞B。
1．钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为( )
A．Fe－2e－===Fe2＋ B．2H＋＋2e－===H2↑
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe－3e－===Fe3＋
答案 C
解析 钢铁在中性条件下发生吸氧腐蚀。
2．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是( )
A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
答案 A
解析 由原电池反应式知负极为Fe－2e－===Fe2＋，正极为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A对B错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C错；根据原电池原理钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，D错。
3．下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A．铝片不用特殊方法保护
B．轮船水线下的船体上装一定数量的锌块
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后速率增大
D．镀锌铁比镀锡铁耐用
答案 A
解析 铝能与空气中的O2化合生成致密的氧化膜，保护Al不受腐蚀。
4．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是( )
①有5.6 g金属被腐蚀 ②有6.5 g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24 L气体放出
④在标准状况下有1.12 L气体放出
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
答案 B
解析 在镀锌铁的析氧腐蚀中：负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，有0.2 mol e－转移时，有0.1 mol Zn溶解，即6.5 g；正极(Fe)：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2，标准状况下的体积为2.24 L。
5．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有( )
A．与石墨棒相连 B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与锌板相连
答案 BD
解析 本题考查金属腐蚀一种防护方法——电化学保护法。该方法的理论根据是：金属晶体(如Fe)中存在如下平衡：Fe,Fe2＋＋2e－。显然，铁接触到的物质若易失电子，使平衡向左移动，即铁不易失电子；否则，将加速Fe失电子被腐蚀，Zn比Fe活泼。
6．下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是( )
A．镀铝塑料 B．铁制食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章
答案 B
解析 关键是看，镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池时金属是否是负极。A项塑料不被腐蚀；B项Fe为原电池负极，锡为原电池的正极，加速Fe的腐蚀；C项Zn为原电池的负极，Fe为原电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，加速了铜的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失去电子，所以腐蚀最快的是B中的铁。
7．2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3 000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。但这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍熠熠生辉不生锈，下列对其主要原因的分析，最可能的是( )
A．它们的表面都镀上了一层耐腐蚀的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶液洗去
C．铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化
D．它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
答案 D
解析 由题意知，铜未被锈蚀，则铜受到保护做阴极，则A错，D正确。
8.
如图，缠上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到在金属条表面的溶液出现粉红色。该金属条可能是( )
A．铜 B．镁 C．铝 D．锌
答案 A
解析 出现粉红色说明金属条附近产生了OH－，发生了吸氧腐蚀，金属条作正极，其活泼性比铁要差。
9．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。
(1)请写出有关电极反应式：
①铁棒上电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1 碳棒上电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该图所表示的是
________________________________________________________________________
(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为________棒。
答案 (1)①2Fe－4e－===2Fe2＋
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)吸氧 (3)析氢 锌(或其它比Fe活泼的金属)
10．关于铁生锈的机理有人提出如下步骤：
①Fe(s)－2e－===Fe2＋；
②H＋＋e－===H；
③4H＋O2(g)===2H2O；
④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O===(2Fe2O3·xH2O)(s)＋8H＋
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( )
A．以上锈蚀过程是发生的化学腐蚀
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)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有( )
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)现有质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若测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，反应后铁件的质量为____g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x值为1)。
答案 (1)C (2)AD (3)33.6 1 066 g
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===2(Fe2O3·xH2O)(s)
可知为吸氧腐蚀。
(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。
(3)4Fe＋3O2＋2H2O===2(Fe2O3·H2O) 转移电子
3×22.4 L 12 mol
V(O2) 6 mol
V(O2)＝＝33.6 L
由差值法得Δm＝＝66 g，故反应后铁件质量为1 066 g。
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