12-第4章 第三节 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课件(人教版)

第三节 金属的腐蚀与防护 1 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。 返回导航 学习目标 2 1 知识点一 金属的腐蚀 2 知识点二 金属的防护 3 课堂检测 巩固落实 3 PART 01 知识点一 金属的腐蚀 4 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 。 氧化还原 返回导航 5 （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 返回导航 6 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 酸性较强 酸性很弱或呈中性 返回导航 7 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 电极 反应 负极 _________________ _________________ 正极 （C） ___________________ __________________________ 总反应 __________________ __________________ __________________________ ____________________ 续表 返回导航 8 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 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 续表 返回导航 9 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”）。 吸氧腐蚀 返回导航 10 （2）推测“底部存在锈迹，而中上部位基本没有”的原因：_____________ _____________________________________。 一般来说，中上部位较干燥，不易发生腐蚀或腐蚀较慢 （3）用化学方程式解释铁锈 的形成过程： ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ _____________________________________ 。 、 、 、 、 返回导航 11 3.实验探究——电化学腐蚀 实验操作 ________________________________________ _________________________________ 返回导航 12 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 液面上升 大 吸氧 电化学 大 续表 返回导航 13 （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( ) √ 返回导航 14 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 解析：选C。电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，危害更大，A项错误；所有金 属腐蚀的原因均为发生氧化还原反应，B项错误；温度升高，化学反应速 率增大，C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，D项错误。 √ 返回导航 15 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 解析：选A。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A正确；酸性环境中发生析氢腐蚀，正极反应为 ，故B错误；原电池反应会加快铁制品的腐蚀，故C 错误；发生电化学腐蚀时金属铁被氧化为 ，负极反应为 ，故D错误。 √ 返回导航 16 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 返回导航 17 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 解析：选C。在 溶液中，酸性较强，主要发生的是析氢腐蚀，故A正确； 在溶液中，发生吸氧腐蚀，正极反应为 ， 故B正确； 溶液中腐蚀较快，说明溶液碱性越强，钢铁 腐蚀越快，故C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D正确。 √ 返回导航 18 PART 02 知识点二 金属的防护 19 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。 其他金属或非金属 返回导航 20 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。 返回导航 21 （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。 返回导航 22 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 ______________________________________________ ______________________________________________ 原电池 电解池 返回导航 23 分类 牺牲阳极法 外加电流法 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 正 负 阴 负 阳 正 续表 返回导航 24 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。 返回导航 25 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 指针发生偏转 电极逐渐溶解 有 无 返回导航 26 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 ______________________________________________ ______________________________________________ 返回导航 27 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 变红 蓝色沉淀 变红 ， 、, 续表 返回导航 28 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。 返回导航 29 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 √ 返回导航 30 解析：选C。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，A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，B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，C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，D不符合题意。 返回导航 31 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 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 钉放置其中，如下图所示。下列说法错误的是( ) √ 返回导航 32 解析：选C。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，A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，B正确。由分析可知，图B中铁钉上的电极反应式为 返回导航 33 ，C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，D正确。 返回导航 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 √ 返回导航 35 解析：选C。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 。 返回导航 36 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。 返回导航 37 PART 03 课堂检测 巩固落实 38 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 解析：选D。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，A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，B 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，C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，D符合题意。 √ 返回导航 39 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 √ 返回导航 40 解析：选D。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A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B、C正确；镁块为负极，电极反应为 ，故D错误。 返回导航 41 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. 解析：选C。A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；B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；C项，铜镀层 将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D项，酸雨、铁铆钉和铜 板构成原电池，铁为负极，被腐蚀。 √ 返回导航 42 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 √ 返回导航 43 解析：选C。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， A、B项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不被损耗，C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，D项正确。 返回导航 44 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。 电化学 吸氧 返回导航 45 解析：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。 返回导航 46 Ⅱ.甲、乙两图都是金属防护的例子。 返回导航 47 （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 C 牺牲阳极法 解析：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。 返回导航 48 （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。 负 解析：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）采取以上两种方法，____（填“甲”或“乙”）方案能将铁闸门保护得更好。 乙 解析：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。 返回导航 49 $