4.3 金属的腐蚀与防护-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用Word(人教版)

本高中化学讲义聚焦金属的腐蚀与防护核心知识点，先通过自主预习填空梳理腐蚀的定义、本质及化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，再结合实验探究分析钢铁析氢与吸氧腐蚀的条件和电极反应，最后过渡到改变金属组成、覆盖保护层、电化学保护法等防护措施，形成完整知识脉络。 资料亮点在于以实验探究为核心，设计铁钉与食盐水、氯化铵溶液的对比实验培养科学探究能力，结合铁锅生锈、白铁皮防护等生活实例强化化学观念，通过自我诊断、课堂检测及分层练习题，助力教师课中教学与学生课后查漏补缺，体现科学思维与科学态度的培养。

第三节 金属的腐蚀与防护 【学习目标】1.认识金属腐蚀的严重性及危害，能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。 2.通过实验探究，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。 3.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 自主预习 新知构建 1．金属的腐蚀 （1）定义：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。 （3）分类 分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质（如、、等）直接反应 不纯的金属与电解质溶液接触发生原电池反应 区别 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼的金属被氧化 联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更大 【答案】氧化还原 2．钢铁的电化学腐蚀 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 钢铁表面吸附的水膜②_ _ _ _ _ _ _ _ 钢铁表面吸附的水膜_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，但溶有一定量的氧气 电极反应 负极 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 正极（C） _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 总反应 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 其他反应 ，失去部分水生成，它是铁锈的主要成分 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，即吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 【答案】酸性较强； 酸性很弱或呈中性； ； ； ； ； ； 学思用．在日常生活中，经常发现铁锅的底部存在锈迹，而中上部位基本没有。 （1） “锈迹”的产生属于_ _ _ _ _ _ _ _ （填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”）。 （2） 推测“底部存在锈迹，而中上部位基本没有”的原因：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 用化学方程式解释铁锈 的形成过程：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） 吸氧腐蚀 （2） 一般来说，中上部位较干燥，不易发生腐蚀或腐蚀较慢 （3） 、、、、 3．实验探究——电化学腐蚀 实验操作 实验现象 导管中⑩_ _ _ _ _ _ _ _ ①试管中产生气泡的速率比②试管中的⑪ 实验解释 铁钉和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生⑫_ _ 腐蚀 与反应生成，、和稀盐酸构成原电池，发生⑬_ _ _ _ _ _ 腐蚀，产生气泡的速率更⑭ 实验结论 电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多 【答案】液面上升； 大； 吸氧； 电化学； 大 自我诊断 （1） 无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，都是金属失电子被氧化的过程（ ） （2） 因为普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主（ ） （3） 铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀（ ） （4） 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有生成，后者有参加（ ） （5） 纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳，能形成原电池，发生电化学腐蚀（ ） 【答案】（1） √ （2） × （3） × （4） √ （5） √ 迁移应用 对点训练 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是（ ） A. 生产和生活中，化学腐蚀比电化学腐蚀普遍，危害更大 B. 大多数金属腐蚀的原因是发生氧化还原反应 C. 化学腐蚀的速率随着温度升高而增大 D. 化学腐蚀和电化学腐蚀过程中都产生电流 【答案】C 【解析】选。电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，危害更大，项错误；所有金属腐蚀的原因均为发生氧化还原反应，项错误；温度升高，化学反应速率增大，项正确；化学腐蚀过程中无电流产生，电化学腐蚀过程中有微弱电流产生，项错误。 2．某地区下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是 （ ） A. 该电化学腐蚀是析氢腐蚀 B. 正极反应为 C. 原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D. 负极反应为 【答案】A 【解析】选。铁制品中含有铁和碳，酸雨使水膜呈酸性，构成了原电池，会发生析氢腐蚀，故 正确；酸性环境中发生析氢腐蚀，正极反应为 ，故 错误；原电池反应会加快铁制品的腐蚀，故 错误；发生电化学腐蚀时金属铁被氧化为，负极反应为，故 错误。 3．常温下，某小组探究不同溶液中钢铁的腐蚀，结果见下表。下列说法不正确的是（ ） 溶液 溶液 溶液 溶液 溶液 腐蚀快慢 较快 慢 慢 较快 主要产物 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，钢铁越不易被腐蚀 D. 钢铁腐蚀的产物受到溶液酸碱性的影响 【答案】C 【解析】选。在 溶液中，酸性较强，主要发生的是析氢腐蚀，故 正确；在 溶液中，发生吸氧腐蚀，正极反应为，故 正确；溶液中腐蚀较快，说明溶液碱性越强，钢铁腐蚀越快，故 错误；分析题表信息可知，钢铁腐蚀的产物受到溶液酸碱性的影响，故 正确。 知识点二 金属的防护 自主预习 新知构建 1．改变金属材料的组成 在金属中添加①_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 可以制成性能优异的合金。例如，不锈钢、钛合金等。 【答案】其他金属或非金属 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（阴极保护法） 分类 牺牲阳极法 外加电流法 原理 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 示意图 电极要求 被保护的金属作为极，活泼性更强的金属作为极 被保护的金属作为极，与电源的极相连，惰性电极作为极，与电源的极相连 应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装镁合金或锌块 钢铁闸门、地下管道连接电源负极 【答案】原电池； 电解池； 正； 负； 阴； 负； 阳； 正 4．牺牲阳极法的实验探究 ［说明］的检验方法：与溶液（黄色）反应生成沉淀（带有特征蓝色）。 探究一 按如右图所示连接装置，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（铁氰化钾）溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 实验现象 电流表 阳极（负极区） 阴极（正极区） _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑪_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑫气泡产生，⑬蓝色沉淀生成 有关反应 - ⑭_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑮_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 实验结论 溶液中不含，铁作为正极未被腐蚀 探究二 在两个培养皿中分别放入含有的琼脂溶液，各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培养皿中，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。 实验装置 实验现象 铁钉周围⑯_ _ 铁钉周围生成⑰_ _ _ _ _ _ _ _ ，铜丝周围⑱_ _ 有关反应 ⑲_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑳_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 实验结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀 【答案】指针发生偏转； 电极逐渐溶解； 有； 无； ； ； 变红； 蓝色沉淀； 变红； ，； 、, 学思用．在日常生活中，我们常常会接触到白铁皮（镀锌钢板）和马口铁（镀锡钢板），如果镀层破损后，你认为谁更耐腐蚀？ 【答案】白铁皮更耐腐蚀。金属活动性：锌 铁 锡，镀层破损后，锌、铁与附着的电解质溶液形成原电池，铁作为正极被保护，而铁、锡与附着的电解质溶液形成原电池，铁作为负极被腐蚀。 迁移应用 对点训练 1．[（2025·丽江高二检测）]国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”、内河游轮、长江三峡船闸等都要用到大量金属材料。下列金属腐蚀防护技术中不涉及电化学的是（ ） A. 船体上镶嵌锌块 B. 钢闸门与电源、辅助阳极相连 C. 钢铁部件发蓝处理 D. 部件表层喷涂以锌粉为主的漆 【答案】C 【解析】选。锌的活泼性比铁强，船体上镶嵌锌块可形成原电池，锌作为负极，铁作为正极，船体被保护，是牺牲阳极法，与电化学有关，不符合题意；钢闸门与电源、辅助阳极相连，是外接电流法，钢闸门被保护，与电化学有关，不符合题意；钢铁部件发蓝处理是利用化学方法使钢铁部件表面生成致密的四氧化三铁薄膜，与电化学无关，符合题意；部件表层喷涂以锌粉为主的漆，可形成原电池，铁作为正极被保护，是牺牲阳极法，与电化学有关，不符合题意。 2．[（2025·青岛高二统考）]为探究金属腐蚀的原理，进行了如下实验。表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉和缠有锌皮的铁钉放置其中，如下图所示。下列说法错误的是（ ） A. 图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极法 B. 离子在半凝固态的琼脂内可定向移动 C. 图B中铁钉上的电极反应式： D. 图A中铁钉两端蓝色中间红色，图B中铁钉两端红色中间无色 【答案】C 【解析】选。根据题给条件可知，图A中形成原电池，其中铁钉为负极，电极反应式为，铜丝为正极，电极反应式为；图B中形成原电池，其中锌皮为负极，电极反应式为，铁钉为正极，电极反应式为。由分析可知，图B中铁钉为正极，锌皮为负极，是牺牲阳极法，正确。原电池中混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂起电解质溶液的作用，所以离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，正确。由分析可知，图B中铁钉上的电极反应式为，错误。由分析可知，图A中铁钉为负极，发生氧化反应，生成亚铁离子，亚铁离子与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，铜丝为正极，产物为氢氧根离子，故铁钉两端蓝色中间红色；图B中锌皮为负极生成锌离子，为无色，铁钉为正极，产物为氢氧根离子，使酚酞变红，故图B铁钉两端红色中间无色，正确。 3．如下图所示,各烧杯中均盛有,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ） A. ②①③④⑤⑥ B. ⑤④③①②⑥ C. ⑤④②①③⑥ D. ⑤③②④①⑥ 【答案】C 【解析】选。①是 在海水中发生的腐蚀,是化学腐蚀。②③④均为原电池,③中 为正极,被保护；②④中 为负极,均被腐蚀,但 和 的金属活动性差别大于 和 的,两个电极金属活动性差别越大,负极金属腐蚀越快,因此④中 被腐蚀得较快。⑤⑥均为电解池,⑤中 为阳极,加快了 的腐蚀；⑥中 为阴极,防止了 的腐蚀。综上，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。 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。 课堂检测 巩固落实 1．[（2024·湖北卷）]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是（ ） A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆 【答案】D 【解析】选。发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使金属表面形成一层极薄的氧化膜的材料保护技术，不符合题意；阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜，不符合题意；表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，不符合题意；喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面隔绝空气中的水蒸气和氧气，并没有在表面形成钝化膜，符合题意。 2．[（2025·茂名高二期末）]为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如下图所示的方法进行电化学保护。下列说法不正确的是（ ） A. 该方法将化学能转化成了电能 B. 该方法中钢管道为正极 C. 该方法称为牺牲阳极法 D. 镁块上发生的电极反应为 【答案】D 【解析】选。钢管道、镁块、潮湿的碱性土壤构成原电池，将化学能转化成了电能，故 正确；根据题图可知，该金属防护方法是牺牲阳极法，钢管道为正极，故、正确；镁块为负极，电极反应为，故 错误。 3．相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】选。项，食醋、铁勺和铜盆构成原电池，铁是活泼金属，为负极，被腐蚀；项，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，为负极，被腐蚀；项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；项，酸雨、铁铆钉和铜板构成原电池，铁为负极，被腐蚀。 4．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如右图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ） A. 通入保护电流使钢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 【答案】C 【解析】选。外加电流法是把被保护的钢管桩作为阴极，高硅铸铁作为辅助阳极，两者均放在海水中，外接直流电源，通电后，强制电子流向被保护的钢管桩，使钢管桩表面的腐蚀电流（指铁失去电子形成的电流）接近于0，、项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不被损耗，项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，项正确。 5．[（2025·三明高二月考）]钢铁很容易因生锈而被腐蚀。 Ⅰ．如下图所示的装置中，形管内为红墨水，、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;若红墨水柱两边的液面变为左低右高，则_ _ _ _ （填“”或“”）试管内盛有食盐水，试管中铁发生的是_ _ 腐蚀。 Ⅱ．甲、乙两图都是金属防护的例子。 （1） 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可以采用_ _ _ _ （从下面选项中选择，填字母），此方法叫做_ _ _ _ _ _ _ _ 。 A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨 （2） 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。 （3） 采取以上两种方法，（填“甲”或“乙”）方案能将铁闸门保护得更好。 【答案】Ⅰ 电化学；；吸氧 Ⅱ （1） C；牺牲阳极法 （2） 负 （3） 乙 【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 试管中生成氢气，试管中消耗氧气，因此 试管中盛有氯化铵溶液，铁发生析氢腐蚀，试管中盛有食盐水，铁发生吸氧腐蚀。 Ⅱ （1） 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 是比金属铁活动性强的金属，钠与水反应，不能用作电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极法。 （2） 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。 （3） 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。 学科网（北京）股份有限公司 $