4.3 金属的腐蚀与防护（知识清单）化学人教版选择性必修1

该高中化学知识清单系统梳理了金属的腐蚀与防护知识体系。从金属腐蚀的普遍性及危害切入，明确其本质是金属失电子氧化，分类为化学腐蚀与电化学腐蚀，重点分析钢铁电化学腐蚀中析氢与吸氧腐蚀的条件、电极反应及联系，进而学习改变金属组成、覆盖保护层、电化学保护法等防护措施。 知识链路按“现象-本质-分类-原理-实验-防护”逻辑展开，通过对比表格（科学思维）清晰呈现析氢与吸氧腐蚀差异，结合实验探究（科学探究与实践）验证电化学腐蚀普遍性及速率，联系桥梁、管道等实例（科学态度与责任）体现应用价值，习题设计注重原理理解与现象分析，助力构建系统认知。

第四章 化学反应与电能 第三节　金属的腐蚀与防护 一、金属的腐蚀 1．金属腐蚀的普遍性及危害 (1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。 举例说明日常生活中金属腐蚀的现象：铁制品生锈、铜制品产生铜绿等。 (2)金属腐蚀的危害 ①金属制品的外形、色泽及机械性能等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，甚至报废。 ②桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌。 ③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。 2．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 (2)本质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 (3)分类 金属腐蚀 3．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 4.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀 ①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快 结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更普遍； ②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。 二、金属的防护 1．改变金属材料的组成 如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 如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；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 4．电化学保护法实验探究 (1)实验探究一 实验操作：一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 实验现象 有关反应 实验结论 电流表：指针偏转 — 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀 阳极(负极区)：Zn溶解 Zn－2e－===Zn2＋ 阴极(正极区)：有气泡产生，试管中无蓝色沉淀生成 2H＋＋2e－===H2↑ (2)实验探究二 ①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围变红。 ②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。 结论：铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀。 特别提醒：金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。 归纳总结：金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)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，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 1.金属腐蚀本质是金属单质失电子发生氧化反应，分为化学腐蚀与电化学腐蚀，日常金属腐蚀绝大多数为电化学腐蚀。 2.化学腐蚀无电流产生，仅金属直接与氧化剂反应；电化学腐蚀形成原电池，有微弱电流，腐蚀速率远快于化学腐蚀。 3.钢铁析氢腐蚀发生在酸性较强环境，正极得电子生成；吸氧腐蚀发生在中性、弱酸性、碱性环境，正极得电子结合水生成，钢铁以吸氧腐蚀为主。 4.吸氧腐蚀最终生成铁锈，铁先被氧化为，再被氧气氧化为，最终水解形成氢氧化物脱水得到铁锈。 5.牺牲阳极法（牺牲负极保护法）属于原电池防护，被保护金属作正极，连接更活泼金属作负极，负极金属优先腐蚀，保护正极金属。 6.外加电流阴极保护法属于电解池防护，被保护金属连接电源负极作阴极，辅助阳极接电源正极，强制金属表面积累电子避免失电子腐蚀。 7.防护方法易错区分：牺牲阳极法无需外接电源，外加电流法必须外接直流电源，二者不可混用条件。 8.金属表面覆盖保护层（涂油漆、电镀、钝化）原理是隔绝空气、水，钝化仅适用于、遇冷浓硝酸、浓硫酸，生成致密氧化膜阻止腐蚀。 9.合金不一定抗腐蚀：不锈钢是添加铬、镍形成耐腐蚀合金，但并非完全不腐蚀，仅腐蚀速率大幅降低。 10.电解质环境加速电化学腐蚀：海水、潮湿土壤、酸雨等含电解质的环境，会加快金属原电池腐蚀；干燥空气仅发生缓慢化学腐蚀。 11.电极反应书写易错：析氢、吸氧腐蚀负极均为，不会直接生成。 12.牺牲阳极法中，两种金属活泼性差距越大，被保护金属防护效果越好；活泼性相近时防护作用微弱。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 化学反应与电能 第三节　金属的腐蚀与防护 一、金属的腐蚀 1．金属腐蚀的普遍性及危害 (1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。 举例说明日常生活中金属腐蚀的现象：__________________________等。 (2)金属腐蚀的危害 ①金属制品的______、______及________等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度______，甚至报废。 ②桥梁、建筑物的金属构架强度______而造成坍塌。 ③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。 2．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的__________发生________反应而引起损耗的现象。 (2)本质：金属原子______电子变为阳离子，金属发生______反应。 (3)分类 金属腐蚀 3．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 4.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释 导管中______ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成______，铁钉发生______腐蚀 ①试管中产生气泡的速率______ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成______，发生______腐蚀，产生气泡的速率更______ 结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更普遍； ②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。 二、金属的防护 1．改变金属材料的组成 如普通钢中加入______等制成不锈钢产品；______不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 如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；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、________、________等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作______。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作阴极，与电源的______相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 4．电化学保护法实验探究 (1)实验探究一 实验操作：一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 实验现象 有关反应 实验结论 电流表：指针______ — 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀 阳极(负极区)：Zn溶解 Zn－2e－===Zn2＋ 阴极(正极区)：有______产生，试管中______蓝色沉淀生成 2H＋＋2e－===H2↑ (2)实验探究二 ①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围______。 ②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围生成________，铜丝周围______。 结论：________________________________________。 特别提醒：金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。 归纳总结：金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)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，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 1.金属腐蚀本质是金属单质失电子发生氧化反应，分为化学腐蚀与电化学腐蚀，日常金属腐蚀绝大多数为电化学腐蚀。 2.化学腐蚀无电流产生，仅金属直接与氧化剂反应；电化学腐蚀形成原电池，有微弱电流，腐蚀速率远快于化学腐蚀。 3.钢铁析氢腐蚀发生在酸性较强环境，正极得电子生成；吸氧腐蚀发生在中性、弱酸性、碱性环境，正极得电子结合水生成，钢铁以吸氧腐蚀为主。 4.吸氧腐蚀最终生成铁锈，铁先被氧化为，再被氧气氧化为，最终水解形成氢氧化物脱水得到铁锈。 5.牺牲阳极法（牺牲负极保护法）属于原电池防护，被保护金属作正极，连接更活泼金属作负极，负极金属优先腐蚀，保护正极金属。 6.外加电流阴极保护法属于电解池防护，被保护金属连接电源负极作阴极，辅助阳极接电源正极，强制金属表面积累电子避免失电子腐蚀。 7.防护方法易错区分：牺牲阳极法无需外接电源，外加电流法必须外接直流电源，二者不可混用条件。 8.金属表面覆盖保护层（涂油漆、电镀、钝化）原理是隔绝空气、水，钝化仅适用于、遇冷浓硝酸、浓硫酸，生成致密氧化膜阻止腐蚀。 9.合金不一定抗腐蚀：不锈钢是添加铬、镍形成耐腐蚀合金，但并非完全不腐蚀，仅腐蚀速率大幅降低。 10.电解质环境加速电化学腐蚀：海水、潮湿土壤、酸雨等含电解质的环境，会加快金属原电池腐蚀；干燥空气仅发生缓慢化学腐蚀。 11.电极反应书写易错：析氢、吸氧腐蚀负极均为，不会直接生成。 12.牺牲阳极法中，两种金属活泼性差距越大，被保护金属防护效果越好；活泼性相近时防护作用微弱。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $