1.3金属的腐蚀与防护 导学案 -2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

该高中化学导学案围绕“金属的腐蚀与防护”展开，引导学生认识金属腐蚀的危害与类型，通过实验探究电化学腐蚀的本质，理解吸氧腐蚀和析氢腐蚀原理，掌握防护措施，构建从现象到本质再到应用的学习支架。 资料以活动驱动学习，设计具支试管对比实验培养科学探究与实践能力，通过原理分析与表格对比发展科学思维，习题结合教材与真题强化真实情境应用，助力学生形成化学观念，提升解决实际问题的能力。

1.3金属的腐蚀与防护 学习目标 1. 知道金属腐蚀的危害。 2. 知道金属腐蚀的两种类型为化学腐蚀和电化学腐蚀。 3. 了解金属发生电化学腐蚀的本质。 4. 了解防护金属腐蚀的措施、方法。 活动方案 活动一：知道金属腐蚀的危害 1. 金属腐蚀所带来的损失非常严重，阅读教材，了解金属腐蚀会带来的严重后果。 2. 了解金属腐蚀造成的经济损失程度。 活动二：了解金属腐蚀的分类 1. 什么是金属腐蚀？ 2. 阅读教材，什么是化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？钢铁在空气中生锈属什么腐蚀？日常生活中哪一种腐蚀现象更严重？ 活动三：探究金属的电化学腐蚀 根据环境的不同，钢铁的电化学腐蚀又可以分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。向铁粉中加入少量炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管(分别标记为a、b)中，按如图组装好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱(在水中滴加几滴红墨水)的变化和试管中的现象，回答下列问题。 1. 向铁粉中加入炭粉的作用是什么？ 2. 两个实验的现象有何差异？产生差异的可能原因是什么？ 3. 铁的电化学腐蚀种类有哪些？ 活动四：理解铁的两种电化学腐蚀原理 1. 阅读教材，理解通常情况下铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀的类型与基本原理，分析发生的电极反应与总反应，写出相应的电极反应式与总反应，讨论铁锈是如何生成的？ 钢铁吸氧腐蚀的原理示意图 2. 下图是钢铁析氢腐蚀的原理示意图。 讨论钢铁析氢腐蚀的电解质溶液的条件，写出电极反应式和总反应的离子方程式。思考：钢铁析氢腐蚀一段时间后铁会生锈吗？说明原因。 3. 讨论金属电化学腐蚀的本质是什么？ 活动五：讨论金属的电化学防护原理与方法 1. 观察生活、参观走访、实地调查、查阅资料，讨论小结有哪些方法可防止金属生锈？ 2. 阅读教材，讨论两种化学保护法的差异，填写下表。 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 __________原理 ________原理 被保护金属 作________极 作________极 示意图 相似点 被保护的金属都因为电子的流________(填“出”或“入”)而免遭腐蚀 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 3. 阅读教材，金属腐蚀原理有哪些合理应用？ 课堂反馈 1. [鲁科版教材习题]四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中，烧杯中均盛有0.1 mol/L NaCl溶液，则锌片腐蚀最快的是(　　) A B C D 2. 下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A. 用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B. 在金属中加入一些铬或者镍制成合金 C. 在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D. 在金属表面喷漆 3. [人教版教材习题]下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A. 生铁比纯铁容易生锈 B. 银质物品久置表面变暗 C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 D. 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 4. 埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A. 金属棒X的材料可能为铜 B. 金属棒X的材料可能为钠 C. 钢管附近土壤的pH可能会下降 D. 这种方法称为牺牲阳极法 5. [2025苏州四校联考]港珠澳大桥设计使用寿命120年，需对桥体钢构件采取防腐措施。下列说法错误的是(　　) A. 采用外加电流保护钢构件时，需在钢构件上焊接锌块 B. 防腐主要避免发生的反应是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 C. 钢构件表面喷涂环氧树脂涂层是为了隔绝空气、海水等 D. 钢构件可多采用不锈钢材料以减缓腐蚀速率 6. [鲁科版教材习题]结合图示，下列叙述正确的是(　　) 　　 A. (a)和(b)中正极均被保护 B. (a)和(b)中负极反应均为Fe－2e－===Fe2+ C. (a)和(b)中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D. (a)和(b)中Na＋均向铁电极方向移动 7. 为了保护舰艇(主要是铁合金材料)在舰体表面镶嵌金属块。下列说法不正确的是(　　) A. 这种保护舰体的方法叫作牺牲阳极法 B. 金属块可能是镁或锌 C. 海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀 D. 正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 8. [2025淮安期中]在日常生活中，金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的。回答下列问题。 (1) 钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀： ①在酸性环境中，主要发生的腐蚀称为________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，此时正极反应式为__________________________。 ②发生吸氧腐蚀时，每转移0.2 mol电子，消耗气体的体积为________mL(标准状况下)。 (2) 钢铁的保护法如图所示： 图1 图2 ①图1为____________(填“牺牲阳极法”或“外加电流法”)，此时锌板上发生的电极反应为____________________________________。 ②图2中，a为电源的________(填“正”或“负”)极，判断的理由为______ ______________________。 【活动方案】 活动一： 略 活动二： 1. 金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 2. 化学腐蚀是指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，腐蚀过程中无电流产生。电化学腐蚀是指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。钢铁在空气中的生锈是典型的电化学腐蚀，日常生活中电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 活动三： 1. 铁粉中加入炭粉可形成原电池，炭粉作原电池的正极。 2. a实验导气管中液面上升，b实验导气管中液面下降。产生差异的原因是a中铁腐蚀消耗了氧气，b中铁腐蚀生成了氢气。 3. 铁的电化学腐蚀可能有两种类型，一种是吸氧腐蚀，另一种是析氢腐蚀。 活动四： 1. 由于通常情况下钢铁表面吸附的水膜溶解有氧气，它与铁、碳形成了原电池，发生电化学腐蚀时，氧气参加电极反应，所以发生吸氧腐蚀。 负极：2Fe－4e－===2Fe2+； 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－； 总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。 最终生成的铁锈主要成分为Fe2O3·nH2O， 反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。 2. 电解质溶液酸性较强时，铁发生析氢腐蚀。 负极：Fe－2e－===Fe2+； 正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。 会生锈。因为随着氢气的析出，水膜的pH增大，Fe2+与OH－结合生产Fe(OH)2，Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3，进而形成铁锈。 3. 金属电化学腐蚀本质上是金属原子失去电子而被氧化的过程。一般情况下，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率也大得多。 活动五： 1. (1) 加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。(2) 改变金属内部结构，如制成合金等。(3) 电化学防护，利用原电池原理来保护金属，或用外加电流来保护金属。 2. 原电池　电解池　正　阴　入 3. 寻找更合适的方法防止金属腐蚀，如金属表面生成致密的氧化膜，可防止金属生锈；利用金属腐蚀原理造福人类，服务生活，如印刷电路的制作、电化学刻蚀、等离子刻蚀技术等都是金属腐蚀原理在生产技术中的应用。常用的“暖贴”正是利用吸氧腐蚀的原理制造的。 【课堂反馈】 1. C　金属腐蚀的速率：电解池阳极>原电池负极(C)>正常腐蚀(A)>原电池正极(B)>电解池阴极(D)。故选C。 2. C　在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。故选C。 3. B　银质物品长期放置后表面变暗，是由于金属银和空气中的成分发生反应，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B符合题意。 4. D　金属棒X的活泼性应强于铁，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故金属棒X的材料不可能是铜和钠，A、B错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C错误；图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D正确。 5. A　采用外加电流保护钢构件时，不需要牺牲阳极，将锌块换成导电的惰性电极即可，A错误。 6. A　原电池中，正极均被保护，A正确；(a)中锌作负极，被氧化，负极反应为Zn－2e－===Zn2+，B错误；(b)中溶液呈酸性，电极反应式中不应出现OH－，C错误；原电池中，阳离子向正极移动，则(b)中Na＋向铜电极方向移动，D错误。 7. C　在舰体表面镶嵌金属块，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块的活动性比铁强，金属块作负极，钢铁作正极，这种方法叫作牺牲阳极法，A正确；金属块比铁活泼，金属块可能是镁或锌，B正确；在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，在酸性溶液中才发生析氢腐蚀，C错误；吸氧腐蚀的正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。 8. (1) ①析氢　2H＋＋2e－===H2↑　②1 120 (2) ①牺牲阳极法　Zn－2e－===Zn2+　②负　与电源负极相连的电极为阴极 解析：(1) ②发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，每转移4 mol电子，消耗 1 mol O2，现转移0.2 mol电子，则消耗0.05 mol O2，消耗气体的体积＝0.05 mol×22.4×103 mL/mol＝1 120 mL。(2) ②图2为外加电流法保护钢闸门，钢闸门作电解池的阴极，与电源负极相连的电极为阴极，故a为电源的负极。 学科网（北京）股份有限公司 $