第三单元 金属的腐蚀与防护（专项训练）化学苏教版2019选择性必修1

第三单元　金属的腐蚀与防护 题型01 金属腐蚀的分类 题型02 金属腐蚀快慢的比较 题型03 金属防护的方法 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 题型01 金属腐蚀的分类 1.分类 2.化学腐蚀和电化学腐蚀 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 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；(2)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 3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 (pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－ ===H2↑ O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 【典例1】如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大 【变式1-1】戍嗣子鼎是中国国家博物馆收藏的商代晚期青铜器。下列说法错误的是 A．若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，会加速铜的腐蚀 B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3] C．铜被腐蚀过程中，会发生吸氧腐蚀 D．保护青铜文物时，可用缓蚀剂抑制负极反应 【变式1-2】西周太保鼎堪称国之瑰宝，清朝道光、咸丰年间出土于山东寿张县。《考工记》记载：“六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。”下列说法错误的是 A．青铜属于金属材料 B．青铜的熔点比纯铜高，适合铸造大型器物 C．可用焦炭与孔雀石共热的方法来炼铜 D．青铜器表面青绿色的锈蚀是在潮湿环境中发生腐蚀的结果 【变式1-3】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)。下列相关描述中正确的是 A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe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”煅烧 题型02 金属腐蚀快慢的比较 1.影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： (1)就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 (2)同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 2.不同条件下金属腐蚀快慢的判断 条件 快慢顺序 腐蚀类 型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 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 同种电解 质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 【典例2】（24-25高二上·天津和平·期末）在下图装置的烧杯中均盛有溶液其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【变式2-1】（24-25高三下·广东·阶段练习）为了保护埋在地下的钢管道，常用下图设计减缓腐蚀。下列说法正确的是 A．装置中的钢管道作正极，发生电极反应： B．电子由镁块流出，经过潮湿的碱性土壤移动至钢管道 C．若将镁块替换成铜块，可减缓钢管道腐蚀速率 D．该金属保护方法为牺牲阳极保护法 【变式2-2】某小组同学研究“84”消毒液(有效成分为NaClO)对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉(铁碳合金)和纯铁粉分别浸入10mL“84”消毒液中，记录现象如下： 1小时 2小时 5小时 铁钉 无明显现象 铁钉表面出现少量红褐色物质 铁钉表面“生长”出大量红褐色物质 纯铁粉 无明显现象 无明显现象 无明显现象 下列说法不正确的是 A．铁钉主要发生的是电化学腐蚀 B．铁钉腐蚀后的溶液中c(Cl-)增大 C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为其表面积大 D．铁钉被腐蚀时发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 【变式2-3】（2025·广东惠州·一模）将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 题型03 金属防护的方法 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。 2.电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用实例 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块 土壤、海水及河水中的金属设备等 示意图 【典例3】（24-25高二上·河南洛阳·期中）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。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 【变式3-1】（24-25高二下·广东惠州·期中）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用两种方案(如图所示)，下列说法正确的是 A．甲中焊接在闸门上的固体材料R可以是铜 B．甲中铁闸门为负极 C．乙为外加电流法 D．乙中铁闸门应接电源正极 【变式3-2】城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镁块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．镁发生反应： 【变式3-3】（24-25高二上·辽宁抚顺·期末）下列说法错误的是 A．锅炉内壁安装若干锌块——牺牲阳极法保护锅炉内壁 B．精炼粗铜时，粗铜通常与电源的负极相连 C．钢铁在酸性条件下易发生析氢腐蚀 D．氯碱工业中，阳极的产物主要为氯气 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 1．实验探究1(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，右试管中现象是有气泡冒出。 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右试管中现象是导管内液面上升。 2．实验探究2 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 生铁片发生吸氧腐蚀，中心区域的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，边缘处的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，交界处发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 【典例4】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）用甲、乙两套装置分别做以下四组实验，一段时间后，下列有关四组实验的描述正确的是 甲 实验编号 试剂X 乙 实验编号 试剂Y ① 食盐水 ③ 生石灰 ② 0.1mol·L-1醋酸溶液 ④ 金属钠 A．实验①中红墨水左低右高 B．实验②中铁钉发生析氢腐蚀 C．实验③中红墨水左高右低 D．实验④中钠与水反应产生H2，对验证该反应是放热反应有影响 【变式4-1】（24-25高二上·浙江杭州·期末）某化学探究小组在水中滴加酚酞和铁氰化钾溶液，然后将1颗铁钉竖直浸在水中，几天后观察到铁钉A段部位周围的水变红色，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，如图所示，根据图示分析。下列说法正确的是 A．铁、炭、水构成大量的微小电池，在水面附近腐蚀最严重 B．铁钉A部位是负极： C．以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀 D．最终得到的铁锈能覆盖在铁钉的表面，防止腐蚀继续发生 【变式4-2】（24-25高二上·浙江杭州·期末）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 实验 Ⅰ Ⅱ 装置 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应： D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为： 【变式4-3】（24-25高二上·广西钦州·阶段练习）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)如图装置中，U形管内为红墨水，两试管内分别盛有稀盐酸和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 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。 ②a试管生铁中碳上发生的电极反应式为 。 (2)如图甲、乙都是金属防护的例子。 ①为了降低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)， A．铜    B．钠    C．锌    D．石墨 ②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，此方法叫 。 (3)装置丙可以用来制备氢氧化亚铁并且可以较长时间不被氧化，写出制备氢氧化亚铁的总反应式 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三单元　金属的腐蚀与防护 题型01 金属腐蚀的分类 题型02 金属腐蚀快慢的比较 题型03 金属防护的方法 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 题型01 金属腐蚀的分类 1.分类 2.化学腐蚀和电化学腐蚀 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 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；(2)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 3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 (pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－ ===H2↑ O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 【典例1】如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大 【答案】C 【分析】由题意可知，生铁片中的铁和碳在pH为4的雨水中构成原电池，生铁片开始发生析氢腐蚀，铁做负极发生氧化反应，碳做正极，氢离子在正极发生还原反应，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，生铁片将发生吸氧腐蚀，铁做负极发生氧化反应，碳做正极，氧气在正极发生还原反应。 【解析】A．生铁片中的碳是原电池的正极，A错误； B．雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后生铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误； C．墨水回升时，生铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，C正确； D．铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液c(OH-)都增大，D错误； 故选C。 【变式1-1】戍嗣子鼎是中国国家博物馆收藏的商代晚期青铜器。下列说法错误的是 A．若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，会加速铜的腐蚀 B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3] C．铜被腐蚀过程中，会发生吸氧腐蚀 D．保护青铜文物时，可用缓蚀剂抑制负极反应 【答案】A 【解析】A．戍嗣子鼎是青铜器，若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，由于金属活动性：铁＞铜，二者形成原电池，铁作负极被腐蚀，戍嗣子鼎被保护，因此不会加速铜的腐蚀，A错误； B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］，B正确； C．铜在潮湿环境中的发生腐蚀以吸氧腐蚀为主，C正确； D．缓蚀剂通过抑制负极反应(金属的氧化反应)减缓金属腐蚀，D正确； 故合理选项是A。 【变式1-2】西周太保鼎堪称国之瑰宝，清朝道光、咸丰年间出土于山东寿张县。《考工记》记载：“六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。”下列说法错误的是 A．青铜属于金属材料 B．青铜的熔点比纯铜高，适合铸造大型器物 C．可用焦炭与孔雀石共热的方法来炼铜 D．青铜器表面青绿色的锈蚀是在潮湿环境中发生腐蚀的结果 【答案】B 【解析】A．青铜是铜锡合金，属于金属材料，A正确； B．合金的熔点通常低于纯金属，青铜熔点应比纯铜低，B错误； C．孔雀石（碱式碳酸铜）受热分解生成氧化铜，焦炭可将其还原为铜，C正确； D．青铜锈蚀（铜绿）是铜在潮湿环境中与O2、H2O、CO2反应的结果，D正确； 故选B。 【变式1-3】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)。下列相关描述中正确的是 A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe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”煅烧 【答案】D 【分析】由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe﹣2e﹣═Fe2+，说明Sn元素的金属性弱于Fe元素，对比甲乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可采用牺牲阳极的阴极保护法据此分析解答。 【解析】A．由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe-2e-=Fe2＋，说明Sn元素的金属性弱于Fe元素，故A错误； B．对比甲乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，故B错误； C．由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe-2e-=Fe2＋，故C错误； D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用比铁活泼性强的金属锌块打“补丁”煅烧，锌比铁活泼做负极，铁比锌不活泼做正极被保护，故D正确； 选D。 题型02 金属腐蚀快慢的比较 1.影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： (1)就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 (2)同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 2.不同条件下金属腐蚀快慢的判断 条件 快慢顺序 腐蚀类 型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 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 同种电解 质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 【典例2】（24-25高二上·天津和平·期末）在下图装置的烧杯中均盛有溶液其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极 【解析】A．Fe发生化学腐蚀； B．该装置为原电池，Fe作原电池的正极被镁保护； C．该装置为原电池，Fe作原电池的负极加速被腐蚀； D．该装置为电解池，Fe作电解池的阳极加速被腐蚀； 综上所述，铁片最易被腐蚀的是电解池的阳极，故选D。 【变式2-1】（24-25高三下·广东·阶段练习）为了保护埋在地下的钢管道，常用下图设计减缓腐蚀。下列说法正确的是 A．装置中的钢管道作正极，发生电极反应： B．电子由镁块流出，经过潮湿的碱性土壤移动至钢管道 C．若将镁块替换成铜块，可减缓钢管道腐蚀速率 D．该金属保护方法为牺牲阳极保护法 【答案】D 【分析】由图可知，该金属保护方法为牺牲阳极保护法，镁块是原电池的负极，碱性条件下镁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化镁，钢管道为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。 【解析】A．由分析可知，钢管道为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—，故A错误； B．由分析可知，镁块是原电池的负极，钢管道为正极，则电子的流向为电子由镁块流出，经过金属连接片移动至钢管道，故B错误； C．若将镁块替换成铜块，钢管道做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，导致加快钢管道腐蚀速率加快，故C错误； D．由分析可知，该金属保护方法为牺牲阳极保护法，故D正确； 故选D。 【变式2-2】某小组同学研究“84”消毒液(有效成分为NaClO)对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉(铁碳合金)和纯铁粉分别浸入10mL“84”消毒液中，记录现象如下： 1小时 2小时 5小时 铁钉 无明显现象 铁钉表面出现少量红褐色物质 铁钉表面“生长”出大量红褐色物质 纯铁粉 无明显现象 无明显现象 无明显现象 下列说法不正确的是 A．铁钉主要发生的是电化学腐蚀 B．铁钉腐蚀后的溶液中c(Cl-)增大 C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为其表面积大 D．铁钉被腐蚀时发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 【答案】C 【解析】A．铁钉为铁碳合金，主要发生的是电化学腐蚀，A正确； B．铁钉腐蚀后，次氯酸根离子转化为氯离子，溶液中c(Cl-)增大，B正确； C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为纯铁粉与次氯酸钠不发生电化学腐蚀，与其表面积无关，C错误； D．铁钉发生电化学腐蚀，Fe失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2＋，D正确； 故答案为：C。 【变式2-3】（2025·广东惠州·一模）将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 【答案】C 【分析】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中，则能够形成原电池反应，Fe比Sn活泼，则Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Sn作正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，Fe作原电池负极，A错误； B．由分析可知，Sn为正极，原电池中电解质溶液中阴离子移向负极，即溶液中的Cl⁻向铁极移动，B错误； C．原电池一般能够加快反应速率，铁片上镀有锡时构成原电池，且Fe作负极，而未镀锡时Fe只能发生化学腐蚀，故铁片腐蚀速率比未镀锡时更快，C正确； D．由分析可知，Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，D错误； 故答案为：C。 题型03 金属防护的方法 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。 2.电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用实例 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块 土壤、海水及河水中的金属设备等 示意图 【典例3】（24-25高二上·河南洛阳·期中）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。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=4OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 【答案】B 【解析】A．图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，钢闸门作为原电池的正极，O2在正极得到电子生成OH-，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，A正确； B．图1为牺牲阳极法，腐蚀电流为零可能意味着牺牲阳极消耗完毕，需更换，图2为外加电流保护法，腐蚀电流为零可能表示保护电流恰好使钢闸门处于完全保护状态，无需更换材料，B错误； C．图2为外加电流法，海水成分、温度、流速等环境因素会影响腐蚀速率，需调整保护电流强度以维持有效保护，C正确； D．图1中是牺牲阳极法，保护钢闸门用比Fe活泼性强的金属做负极，即牺牲阳极，Zn的活泼性大于Fe，可以用Zn做阳极材料，图2为外加电流法，高硅铸铁（耐腐蚀）适合做不溶性辅助阳极，D正确； 故选B。 【变式3-1】（24-25高二下·广东惠州·期中）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用两种方案(如图所示)，下列说法正确的是 A．甲中焊接在闸门上的固体材料R可以是铜 B．甲中铁闸门为负极 C．乙为外加电流法 D．乙中铁闸门应接电源正极 【答案】C 【分析】甲装置中无电源，为牺牲阳极法（原电池），要求 R比Fe更活泼（如Zn）；乙装置：有电源，为外加电流法（电解池），Fe需作阴极（接电源负极，被保护），据此回答。 【解析】A．若R为Cu，Cu比Fe不活泼，Fe作负极被腐蚀（加速腐蚀），A错误； B．甲中，若R比Fe活泼，Fe作正极（被保护），B错误； C．乙装置含电源，属于外加电流法，C正确； D．乙中Fe作阴极，应接电源负极（接正极则Fe作阳极，被氧化腐蚀），D错误； 故选C。 【变式3-2】城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镁块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．镁发生反应： 【答案】D 【解析】A．钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg>Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，Mg失去电子，电极反应式为，钢铁在正极被保护，能延缓其腐蚀，A项错误； B．Mg失去电子，发生氧化反应，镶嵌的镁块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，B项错误； C．由分析得，该方法为牺牲阳极法，C项错误； D．Mg失去电子，发生氧化反应：，D项正确； 故选D。 【变式3-3】（24-25高二上·辽宁抚顺·期末）下列说法错误的是 A．锅炉内壁安装若干锌块——牺牲阳极法保护锅炉内壁 B．精炼粗铜时，粗铜通常与电源的负极相连 C．钢铁在酸性条件下易发生析氢腐蚀 D．氯碱工业中，阳极的产物主要为氯气 【答案】B 【解析】A．锌比铁活泼，在腐蚀过程中作为阳极被消耗（牺牲），从而保护锅炉（铁制）作为阴极不被腐蚀，这属于牺牲阳极的阴极保护法，A项正确； B．在电解精炼粗铜过程中，粗铜应作为阳极（发生氧化反应），与电源的正极相连，B项错误； C．在酸性环境中，钢铁腐蚀的阴极反应为，产生氢气，属于析氢腐蚀，C项正确； D．氯碱工业电解食盐水（NaCl溶液），阳极发生反应，主要产物为氯气，D项正确； 故选B。 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 1．实验探究1(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，右试管中现象是有气泡冒出。 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右试管中现象是导管内液面上升。 2．实验探究2 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 生铁片发生吸氧腐蚀，中心区域的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，边缘处的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，交界处发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 【典例4】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）用甲、乙两套装置分别做以下四组实验，一段时间后，下列有关四组实验的描述正确的是 甲 实验编号 试剂X 乙 实验编号 试剂Y ① 食盐水 ③ 生石灰 ② 0.1mol·L-1醋酸溶液 ④ 金属钠 A．实验①中红墨水左低右高 B．实验②中铁钉发生析氢腐蚀 C．实验③中红墨水左高右低 D．实验④中钠与水反应产生H2，对验证该反应是放热反应有影响 【答案】B 【解析】A．实验①中左侧盛有食盐水，为中性环境，形成吸氧腐蚀，吸收氧气，气体压强减小，导致红墨水左高右低，A错误； B．实验②中醋酸为酸性环境，则铁钉发生析氢腐蚀，B正确； C．实验③中生石灰和水反应放出大量热，大试管中气体膨胀，导致右侧U形管中红墨水左低右高，C错误； D．实验④中钠与水反应产生H2，生成氢气从小试管中逸出，对验证该反应是放热反应没有影响；由于反应放热，导致右侧U形管中红墨水左低右高，能验证该反应是放热反应，D错误； 故选B。 【变式4-1】（24-25高二上·浙江杭州·期末）某化学探究小组在水中滴加酚酞和铁氰化钾溶液，然后将1颗铁钉竖直浸在水中，几天后观察到铁钉A段部位周围的水变红色，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，如图所示，根据图示分析。下列说法正确的是 A．铁、炭、水构成大量的微小电池，在水面附近腐蚀最严重 B．铁钉A部位是负极： C．以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀 D．最终得到的铁锈能覆盖在铁钉的表面，防止腐蚀继续发生 【答案】C 【分析】水变红色说明反应生成氢氧根离子，蓝色沉淀是亚铁离子和铁氰化钾溶液反应产生的，则说明铁钉在溶解有氧气的中性溶液中发生了吸氧腐蚀:铁钉下端(B部位)铁失去电子被氧化为亚铁离子被腐蚀；水中溶解氧从铁钉A段部位的碳上结合电子被还原为氢氧根离子，氢氧根和亚铁离子结合成氢氧化亚铁，并进一步形成铁锈。 【解析】A．金属的腐蚀为金属原子失去电子被氧化变成离子的过程，已知铁钉A段部位周围的水变红色，则A端水中溶解氧从铁钉的碳上结合电子被还原为氢氧根离子、为正极，铁钉下端(B部位)产生蓝色沉淀，则B端铁失去电子生成亚铁离子被腐蚀，故铁钉下端(B部位)腐蚀最严重，A项错误； B．据分析，铁钉B部位是负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁钉A段部位为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误； C．根据分析，以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀，故C正确； D．铁锈通常疏松多孔，不能有效阻止腐蚀继续发生，故D错误； 选C。 【变式4-2】（24-25高二上·浙江杭州·期末）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 实验 Ⅰ Ⅱ 装置 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应： D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为： 【答案】B 【解析】A．实验Ⅰ中为酸性环境，发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中为中性环境，发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保护，实验Ⅱ中Fe为负极，腐蚀加快，则铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ，A正确； B．验I中锌为负极，铁为正极被保护，溶液中不存在Fe2+，实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处不会出现蓝色，B错误； C．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，Cu为正极，正极O2得电子生成OH-，发生电极反应：，Fe2+向铜片移动，铜片附近得到的Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀， C正确； D．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，产生的 Fe2+扩散到铁钉附近与 K3[Fe(CN)6]中的 [Fe(CN)6]3-结合，形成蓝色沉淀，离子方程式为：，D正确； 故选B。 【变式4-3】（24-25高二上·广西钦州·阶段练习）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)如图装置中，U形管内为红墨水，两试管内分别盛有稀盐酸和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 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。 ②a试管生铁中碳上发生的电极反应式为 。 (2)如图甲、乙都是金属防护的例子。 ①为了降低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)， A．铜    B．钠    C．锌    D．石墨 ②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，此方法叫 。 (3)装置丙可以用来制备氢氧化亚铁并且可以较长时间不被氧化，写出制备氢氧化亚铁的总反应式 。 【答案】(1) b (2) C 外接电源的阴极保护法 (3)Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑ 【解析】（1）①导致U型管内红墨水左低右高，左边试管内气体的压强变大，右边试管内气体的氧气减小，所以左边试管中是酸性溶液氯化铵（显酸性），发生析氢腐蚀，右边试管中是中性溶液食盐水，发生吸氧腐蚀，即b试管内盛有食盐水； ②由上述分析可知，a试管中装有酸性HCl溶液，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故该电极上发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑； （2）①铜比铁更不活泼，与铁组成原电池时Fe作负极，加快Fe的腐蚀，石墨为惰性电极，与铁组成原电池时Fe作负极，加快Fe的腐蚀，金属钠能直接和水反应，只有锌比铁更活泼，与铁组成原电池时Fe作正极，能够减慢Fe的腐蚀； 故答案为：C； ②由题干图示信息可知，图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，此方法叫外接电源的阴极保护法； （3）由题干装置丙可知，Fe与电源正极相连，是阳极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，石墨电极与电源负极相连，作阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴极产生的OH-和阳极产生的Fe2+结合生成Fe(OH)2，苯能够隔绝空气中的O2，故利用该装置可以用来制备氢氧化亚铁并且可以较长时间不被氧化，该方法制备氢氧化亚铁的总反应式为：Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$