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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护精品学案及答案
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护精品学案及答案，文件包含第20讲45金属的腐蚀与防护教师版-2024年高中化学同步精品讲义选择性必修一docx、第20讲45金属的腐蚀与防护学生版-2024年高中化学同步精品讲义选择性必修一docx等2份学案配套教学资源，其中学案共39页， 欢迎下载使用。
02
预习导学
自主梳理
一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀
(1)概念：金属与周围的气体或液体物质发生 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 反应)：M－ne－===Mn＋。
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
（1）化学腐蚀
①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。
②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。
（2）电化学腐蚀
含义：不纯的金属发生 反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
②条件：接触到 溶液。
二、钢铁的电化学腐蚀
1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
2.实质：发生原电池反应，铁作 极，碳作 极。
三、金属的防护
1．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法：利用 原理，让被保护金属作 极，另找一种活泼性较强的金属作 极。如图所示：
(2)外加电流的阴极保护法：利用 原理，把被保护的钢铁设备作为 极，用惰性电极作为辅助 极，在电解质溶液里，接外加 。如图所示：
2．金属的其他保护方法
(1)把金属制成防腐的 ，如不锈钢。
(2)加保护层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。
预习检测
1．下列说法不正确的是
A．生活中金属构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C．钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
2．下列有关金属腐蚀的说法不正确的是
A．镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)更易被腐蚀
B．海水中钢铁水闸与外加直流电源的负极相连可减缓其腐蚀
C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板
D．铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝
3．常温下，某小组探究不同溶液中钢铁的腐蚀，结果如下。下列说法不正确的是
A．在溶液中，主要发生的是析氢腐蚀
B．在溶液中，发生腐蚀时正极反应为：
C．由实验可知，溶液碱性越强，钢铁腐蚀越困难
D．钢铁腐蚀的产物受到溶液酸碱性的影响
4．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表。下列说法正确的是
A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快
B．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快
C．pH为14，其负极反应为
D．pH＜4，发生析氢腐蚀
5．下列关于金属腐蚀与防护的说法中正确的是
A．牺牲阳极的阴极保护法是一种基于电解原理的金属防护法
B．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式相同
C．生铁在河水中比在海水中腐蚀更快
D．将变黑后的银器(表面被氧化为Ag2S)放入盛有食盐溶液的铝质容器中，黑色褪去是因为生成了AgCl
6．用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是
A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极
D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法
探究提升
03
►环节一 金属腐蚀
【情境材料】
实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。
图1 图2
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检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。
【问题探究】
1．实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。
2．实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的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式。
3．若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。
4．根据上述实验，我们对金属如何防护？
要点归纳
1．化学腐蚀和电化学腐蚀
2．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀：
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。
(2)析氢腐蚀和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。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
典例精讲
【例1】（2023·高二课时练习）下列说法正确的是
A．金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被还原的过程
B．镀层破损后，白铁皮(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更易腐蚀
C．钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法等方法防止其腐蚀
D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极发生的反应不相同
【例2】（2022秋·广东广州·高二广东番禺中学校考期末）利用如图装置实验，开始时，a、b管中液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管内液面高于b管内液面
C．b管内溶液的pH减小
D．a、b管内具有的相同的电极反应式为Fe-2e- =Fe2+
►环节二 金属的防护
【情境材料】
1．实验目的
通过实验认识金属电化学防护的方法。
2．实验装置
3．实验步骤
(1)以Fe作保护电极，以Zn作辅助电极，以经过酸化的3% NaCl溶液作电解质溶液，按上图所示连接装置。观察电流表指针的变化以及烧杯中两个电极附近发生的现象；
(2)过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。
4．实验现象
(1)电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生；(2)向试管中滴入K3[Fe(CN)6]溶液未出现特殊蓝色沉淀。
【问题探究】
1．该实验装置是电化学装置中的原电池还是电解池？指出装置中的电极名称并写出电极反应式。
2．一段时间后，从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液的目的是什么？若铁电极区域有Fe2＋存在，会出现什么现象？写出反应的离子方程式。
3．通过上述实验得出的实验结论是什么？为什么要向船体上镶嵌锌块？该保护船体方法的名称是什么？
4．常见的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面上镀上一层锡，若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，白铁皮和马口铁中的铁哪一种更容易受到腐蚀？其原因是什么？
要点归纳
1．金属腐蚀的快慢比较
(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。
(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
2．金属的防护
(1)金属的防护措施
(2)金属的电化学防护
(1)金属表面覆盖保护层的其他方法
①用化学方法对钢铁部件进行发蓝处理(生成一层致密的Fe3O4薄膜)。
②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。
(2)Fe2＋能与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－＋K＋===KFe[Fe(CN)6]↓，此反应可用于检验Fe2＋。
典例精讲
【例3】（2022秋·广东茂名·高二统考期末）为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是
A．该方法是将化学能转化成了电能
B．该方法中钢管道作正极
C．该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法”
D．镁块上发生的电极反应为
【例4】（2023春·四川德阳·高二四川省广汉中学校考阶段练习）利用如图装置，完成很多电化学实验，下列有关此装置的叙述中正确的是
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度减小
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，钢棒质量增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
04
课堂总结
05
强化训练探究提升
一、单选题
1．（2023秋·浙江金华·高二统考期末）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀
C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大
D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀
2．（2023秋·河南驻马店·高二统考期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧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图。下列说法正确的是
A．溶解氧随着溶液酸性减弱而增大
B．pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气
C．整个过程中，负极电极反应式为：Fe-3e-=Fe3+
D．pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀
3．（2023·高二课时练习）港珠澳大桥设计寿命为120年，桥体钢构件防腐是使用过程中面临的重要问题，下列说法错误的是
A．海水的pH一般在8.0~8.5，则钢构件的腐蚀主要是析氢腐蚀
B．钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀
C．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等
D．后期采用牺牲阳极的阴极保护法时，可使用铝作为负极
4．（2023秋·山东日照·高二统考期末）实验室可利用钢铁腐蚀的原理测定空气中氧气含量，将滤纸袋用不同电解质溶液润湿，对应的左侧液面上升时间如下表，下列说法错误的是
A．由上述实验可知吸氧腐蚀速率与Cl-浓度有关
B．在弱酸性环境下能发生吸氧腐蚀，且速率较快
C．若电解质溶液为1 ml·L稀硫酸，则右侧液面可能上升
D．碱性溶液中吸氧腐蚀速率低的原因可能是
5．（2023·高二课时练习）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．（2023春·江苏徐州·高二统考期中）下列方程式不能合理解释实验现象或事实的是
A．醋酸溶液中存在电离平衡：
B．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：
C．用饱和碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙：
D．电解精炼铜的阴极反应：
7．（2023春·北京丰台·高二北京市第十二中学校考期中）下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是
A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B．①中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝
C．②中变红是因为发生反应发生了还原反应
D．①和②中发生负极反应均可表示为(M代表锌或铁)
8．（2023春·海南海口·高二海南中学校考期中）“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。下列有关说法正确的是
A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+
B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2
C．整个过程发生的是析氢腐蚀
D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连
9．（2023秋·山东威海·高二统考期末）下列有关金属腐蚀及防护的说法错误的是
A．图1中，铁钉发生析氢腐蚀
B．图2中，铁钉发生吸氧腐蚀，向插石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，溶液变红
C．图3中，开关K置于M处促进铁腐蚀，K置于N处抑制铁腐蚀
D．图4中，燃气灶中的铁在高温下主要发生化学腐蚀
10．（2023春·江苏镇江·高二统考期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是
A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀
C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌D．阴极的电极反应式为
11．（2022·上海·高二统考学业考试）浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列选项错误的是
A．金属贮存罐可用钢制材料B．电子沿导线流入辅助电极
C．贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连D．电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀
12．（2023·高二课时练习）“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是
A．两种保护法中都要采用辅助电极B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极
C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀
二、填空题
13．（2023春·上海长宁·高二上海市延安中学校考开学考试）钢铁很容易生锈腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。因此，该小组同学又进行了钢铁腐蚀探究，希望能找到防止钢铁腐蚀的好办法。如图，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。红墨水柱两边液面变为：左低、右高。
(1)请猜测a试管中铁发生的是 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(2)b管中生铁中碳上发生的电极反应式 。
14．（2022秋·福建南平·高二南平市建阳第二中学校考阶段练习）对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：
以铝材为阳极，在溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)利用下图装置可以模拟铁的两种电化学防护的方法：若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 (填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于 (同上)处，该电化学保护法称为 。
15．（2022秋·天津河西·高二统考期末）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，分析其原理．按要求回答下列问题．
(1)甲同学设计如图所示对比实验。
当a中滴入CuSO4溶液后，观察到其中产生气泡的速率较b中的 。其原因是 。
(2)乙同学将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。
①时，碳粉表面生成的气体为 。
②时，碳粉表面发生的电极反应式为 。
③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为 。
(3)丙同学研读如下一次性保暖贴说明书，并分析暖贴工作原理。
①暖贴工作时，铁粉发生的反应为 (填“氧化反应”或“还原反应”)。
②写出使用暖贴时的注意事项： 。
③暖贴发热时，正极材料为 ；食盐的作用为 。
④当暖贴放热结束时，铁粉转化成的物质中可能含有 。
16．（2022秋·福建·高二校联考阶段练习）某研究性学习小组设计了如图装置探究钢铁的腐蚀与防护。
(1)装置A的保护方法称为 ；装置B中总反应的离子方程为 。
(2)为验证装置A的保护方法，实验小组进行了如下实验(烧杯内均为经过酸化的3％溶液)。
查阅资料：
①铁氰化钾俗称赤血盐钾，可溶于水，其水溶液中含有铁氰根配离子。
②(蓝色沉淀)
实验a：Fe表面生成蓝色沉淀
实验b：试管无明显变化
实验a中，蓝色沉淀出现，证明溶液中存在 (填微粒化学符号)。
实验小组对该微粒来源进行了探究。
假设一：
假设二： (用文字表述即可)
对比a和b两组实验，可推断假设一不成立。
将Zn换成Cu， (填“能”或“不能”)直接以实验a判断比活泼。
为了进一步验证装置A的保护方法，实验小组进行了实验c。
实验c：
请参照实验a、实验b以文图形式完善实验c 。
课程标准
学习目标
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现象。
2．知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。
1．能根据实验现象辨识金属腐蚀的类型及反应原理，从金属的宏观特征和微观结构角度解释金属发生电化学腐蚀的规律及现象。
2．能依据电化学原理分析金属发生电化学腐蚀的本质，设计合理的防腐措施，建构相应的理论模型。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
联系
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
溶液
腐蚀快慢
较快
慢
慢
较快
主要产物
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属与接触到的物质直接反应
不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
实质与
联系
①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
形成条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
腐蚀速度
一般较快
一般较慢
相互关系
析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍
电化学防护
牺牲阳极保护法
外加电流阴极保护法
原理
原电池原理
电解原理
措施
被保护的金属作正极(阴极)，以一种活动性较强的金属作负极(阳极)
被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连上直流电源
应用
如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备
如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等
示意图
电解质溶液
浓度/ml·L-1
液面上升4cm所需时间/min
NaCl
1
11
(NH4)2SO4
0.5
10
Na2SO4
1
15
Na2CO3
0.5
60
NH4Cl
1
8
操作
现象
一段时间后：①中……：②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
品名：一次性保暖贴
主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂
产品性能：平均温度，最高温度，发热时间12小时以上
02
预习导学
自主梳理
一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀
(1)概念：金属与周围的气体或液体物质发生 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 反应)：M－ne－===Mn＋。
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
（1）化学腐蚀
①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。
②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。
（2）电化学腐蚀
含义：不纯的金属发生 反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
②条件：接触到 溶液。
二、钢铁的电化学腐蚀
1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
2.实质：发生原电池反应，铁作 极，碳作 极。
三、金属的防护
1．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法：利用 原理，让被保护金属作 极，另找一种活泼性较强的金属作 极。如图所示：
(2)外加电流的阴极保护法：利用 原理，把被保护的钢铁设备作为 极，用惰性电极作为辅助 极，在电解质溶液里，接外加 。如图所示：
2．金属的其他保护方法
(1)把金属制成防腐的 ，如不锈钢。
(2)加保护层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。
预习检测
1．下列说法不正确的是
A．生活中金属构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C．钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
2．下列有关金属腐蚀的说法不正确的是
A．镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)更易被腐蚀
B．海水中钢铁水闸与外加直流电源的负极相连可减缓其腐蚀
C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板
D．铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝
3．常温下，某小组探究不同溶液中钢铁的腐蚀，结果如下。下列说法不正确的是
A．在溶液中，主要发生的是析氢腐蚀
B．在溶液中，发生腐蚀时正极反应为：
C．由实验可知，溶液碱性越强，钢铁腐蚀越困难
D．钢铁腐蚀的产物受到溶液酸碱性的影响
4．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表。下列说法正确的是
A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快
B．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快
C．pH为14，其负极反应为
D．pH＜4，发生析氢腐蚀
5．下列关于金属腐蚀与防护的说法中正确的是
A．牺牲阳极的阴极保护法是一种基于电解原理的金属防护法
B．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式相同
C．生铁在河水中比在海水中腐蚀更快
D．将变黑后的银器(表面被氧化为Ag2S)放入盛有食盐溶液的铝质容器中，黑色褪去是因为生成了AgCl
6．用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是
A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极
D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法
探究提升
03
►环节一 金属腐蚀
【情境材料】
实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。
图1 图2
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检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。
【问题探究】
1．实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。
2．实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的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式。
3．若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。
4．根据上述实验，我们对金属如何防护？
要点归纳
1．化学腐蚀和电化学腐蚀
2．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀：
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。
(2)析氢腐蚀和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。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
典例精讲
【例1】（2023·高二课时练习）下列说法正确的是
A．金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被还原的过程
B．镀层破损后，白铁皮(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更易腐蚀
C．钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法等方法防止其腐蚀
D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极发生的反应不相同
【例2】（2022秋·广东广州·高二广东番禺中学校考期末）利用如图装置实验，开始时，a、b管中液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管内液面高于b管内液面
C．b管内溶液的pH减小
D．a、b管内具有的相同的电极反应式为Fe-2e- =Fe2+
►环节二 金属的防护
【情境材料】
1．实验目的
通过实验认识金属电化学防护的方法。
2．实验装置
3．实验步骤
(1)以Fe作保护电极，以Zn作辅助电极，以经过酸化的3% NaCl溶液作电解质溶液，按上图所示连接装置。观察电流表指针的变化以及烧杯中两个电极附近发生的现象；
(2)过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。
4．实验现象
(1)电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生；(2)向试管中滴入K3[Fe(CN)6]溶液未出现特殊蓝色沉淀。
【问题探究】
1．该实验装置是电化学装置中的原电池还是电解池？指出装置中的电极名称并写出电极反应式。
2．一段时间后，从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液的目的是什么？若铁电极区域有Fe2＋存在，会出现什么现象？写出反应的离子方程式。
3．通过上述实验得出的实验结论是什么？为什么要向船体上镶嵌锌块？该保护船体方法的名称是什么？
4．常见的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面上镀上一层锡，若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，白铁皮和马口铁中的铁哪一种更容易受到腐蚀？其原因是什么？
要点归纳
1．金属腐蚀的快慢比较
(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。
(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
2．金属的防护
(1)金属的防护措施
(2)金属的电化学防护
(1)金属表面覆盖保护层的其他方法
①用化学方法对钢铁部件进行发蓝处理(生成一层致密的Fe3O4薄膜)。
②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。
(2)Fe2＋能与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－＋K＋===KFe[Fe(CN)6]↓，此反应可用于检验Fe2＋。
典例精讲
【例3】（2022秋·广东茂名·高二统考期末）为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是
A．该方法是将化学能转化成了电能
B．该方法中钢管道作正极
C．该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法”
D．镁块上发生的电极反应为
【例4】（2023春·四川德阳·高二四川省广汉中学校考阶段练习）利用如图装置，完成很多电化学实验，下列有关此装置的叙述中正确的是
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度减小
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，钢棒质量增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
04
课堂总结
05
强化训练探究提升
一、单选题
1．（2023秋·浙江金华·高二统考期末）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀
C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大
D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀
2．（2023秋·河南驻马店·高二统考期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧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图。下列说法正确的是
A．溶解氧随着溶液酸性减弱而增大
B．pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气
C．整个过程中，负极电极反应式为：Fe-3e-=Fe3+
D．pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀
3．（2023·高二课时练习）港珠澳大桥设计寿命为120年，桥体钢构件防腐是使用过程中面临的重要问题，下列说法错误的是
A．海水的pH一般在8.0~8.5，则钢构件的腐蚀主要是析氢腐蚀
B．钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀
C．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等
D．后期采用牺牲阳极的阴极保护法时，可使用铝作为负极
4．（2023秋·山东日照·高二统考期末）实验室可利用钢铁腐蚀的原理测定空气中氧气含量，将滤纸袋用不同电解质溶液润湿，对应的左侧液面上升时间如下表，下列说法错误的是
A．由上述实验可知吸氧腐蚀速率与Cl-浓度有关
B．在弱酸性环境下能发生吸氧腐蚀，且速率较快
C．若电解质溶液为1 ml·L稀硫酸，则右侧液面可能上升
D．碱性溶液中吸氧腐蚀速率低的原因可能是
5．（2023·高二课时练习）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．（2023春·江苏徐州·高二统考期中）下列方程式不能合理解释实验现象或事实的是
A．醋酸溶液中存在电离平衡：
B．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：
C．用饱和碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙：
D．电解精炼铜的阴极反应：
7．（2023春·北京丰台·高二北京市第十二中学校考期中）下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是
A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B．①中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝
C．②中变红是因为发生反应发生了还原反应
D．①和②中发生负极反应均可表示为(M代表锌或铁)
8．（2023春·海南海口·高二海南中学校考期中）“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。下列有关说法正确的是
A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+
B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2
C．整个过程发生的是析氢腐蚀
D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连
9．（2023秋·山东威海·高二统考期末）下列有关金属腐蚀及防护的说法错误的是
A．图1中，铁钉发生析氢腐蚀
B．图2中，铁钉发生吸氧腐蚀，向插石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，溶液变红
C．图3中，开关K置于M处促进铁腐蚀，K置于N处抑制铁腐蚀
D．图4中，燃气灶中的铁在高温下主要发生化学腐蚀
10．（2023春·江苏镇江·高二统考期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是
A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀
C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌D．阴极的电极反应式为
11．（2022·上海·高二统考学业考试）浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列选项错误的是
A．金属贮存罐可用钢制材料B．电子沿导线流入辅助电极
C．贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连D．电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀
12．（2023·高二课时练习）“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是
A．两种保护法中都要采用辅助电极B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极
C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀
二、填空题
13．（2023春·上海长宁·高二上海市延安中学校考开学考试）钢铁很容易生锈腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。因此，该小组同学又进行了钢铁腐蚀探究，希望能找到防止钢铁腐蚀的好办法。如图，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。红墨水柱两边液面变为：左低、右高。
(1)请猜测a试管中铁发生的是 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(2)b管中生铁中碳上发生的电极反应式 。
14．（2022秋·福建南平·高二南平市建阳第二中学校考阶段练习）对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：
以铝材为阳极，在溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)利用下图装置可以模拟铁的两种电化学防护的方法：若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 (填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于 (同上)处，该电化学保护法称为 。
15．（2022秋·天津河西·高二统考期末）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，分析其原理．按要求回答下列问题．
(1)甲同学设计如图所示对比实验。
当a中滴入CuSO4溶液后，观察到其中产生气泡的速率较b中的 。其原因是 。
(2)乙同学将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。
①时，碳粉表面生成的气体为 。
②时，碳粉表面发生的电极反应式为 。
③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为 。
(3)丙同学研读如下一次性保暖贴说明书，并分析暖贴工作原理。
①暖贴工作时，铁粉发生的反应为 (填“氧化反应”或“还原反应”)。
②写出使用暖贴时的注意事项： 。
③暖贴发热时，正极材料为 ；食盐的作用为 。
④当暖贴放热结束时，铁粉转化成的物质中可能含有 。
16．（2022秋·福建·高二校联考阶段练习）某研究性学习小组设计了如图装置探究钢铁的腐蚀与防护。
(1)装置A的保护方法称为 ；装置B中总反应的离子方程为 。
(2)为验证装置A的保护方法，实验小组进行了如下实验(烧杯内均为经过酸化的3％溶液)。
查阅资料：
①铁氰化钾俗称赤血盐钾，可溶于水，其水溶液中含有铁氰根配离子。
②(蓝色沉淀)
实验a：Fe表面生成蓝色沉淀
实验b：试管无明显变化
实验a中，蓝色沉淀出现，证明溶液中存在 (填微粒化学符号)。
实验小组对该微粒来源进行了探究。
假设一：
假设二： (用文字表述即可)
对比a和b两组实验，可推断假设一不成立。
将Zn换成Cu， (填“能”或“不能”)直接以实验a判断比活泼。
为了进一步验证装置A的保护方法，实验小组进行了实验c。
实验c：
请参照实验a、实验b以文图形式完善实验c 。
课程标准
学习目标
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现象。
2．知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。
1．能根据实验现象辨识金属腐蚀的类型及反应原理，从金属的宏观特征和微观结构角度解释金属发生电化学腐蚀的规律及现象。
2．能依据电化学原理分析金属发生电化学腐蚀的本质，设计合理的防腐措施，建构相应的理论模型。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
联系
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
溶液
腐蚀快慢
较快
慢
慢
较快
主要产物
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属与接触到的物质直接反应
不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
实质与
联系
①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
形成条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
腐蚀速度
一般较快
一般较慢
相互关系
析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍
电化学防护
牺牲阳极保护法
外加电流阴极保护法
原理
原电池原理
电解原理
措施
被保护的金属作正极(阴极)，以一种活动性较强的金属作负极(阳极)
被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连上直流电源
应用
如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备
如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等
示意图
电解质溶液
浓度/ml·L-1
液面上升4cm所需时间/min
NaCl
1
11
(NH4)2SO4
0.5
10
Na2SO4
1
15
Na2CO3
0.5
60
NH4Cl
1
8
操作
现象
一段时间后：①中……：②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
品名：一次性保暖贴
主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂
产品性能：平均温度，最高温度，发热时间12小时以上
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