4.3 金属的腐蚀与防护 讲义 2026-2027学年 高二上学期化学 人教版选择性必修1

本讲义聚焦金属的腐蚀与防护核心知识点，从腐蚀本质（金属原子失电子氧化）切入，系统梳理化学腐蚀与电化学腐蚀（吸氧、析氢）的分类及机理，分析金属性质与环境对腐蚀的影响，进而阐述改变内部结构、覆盖保护层、电化学防护等防护方法，构建完整知识支架。 资料亮点在于融合科学思维与科学探究，通过对比电化学与化学腐蚀速率培养分析能力，借助钢铁腐蚀实验装置图引导实证探究，课后作业结合暖贴、船舶防腐等实例强化科学态度与责任，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

4.3 金属的腐蚀与防护 一、金属的腐蚀 （一）定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而损耗的现象，其实质是金属原子失去电子被氧化的过程，即M - ne⁻ = Mⁿ⁺。 （二）分类 1.化学腐蚀 金属与接触到的物质（如O₂、Cl₂、SO₂等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如，铁在高温下与氧气反应生成氧化铁，铜在潮湿的空气中与氧气、二氧化碳和水反应生成铜绿（碱式碳酸铜）。化学腐蚀没有电流产生，反应速率与温度、反应物浓度等因素有关，温度越高、反应物浓度越大，腐蚀速率越快。 2.电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。这是金属腐蚀最普遍、最主要的形式。 （1）吸氧腐蚀：在中性或弱酸性环境中，钢铁表面形成的原电池，负极是Fe，反应为Fe - 2e⁻ = Fe²⁺；正极是C，反应为2H₂O + O₂ + 4e⁻ = 4OH⁻。总反应为2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂，Fe(OH)₂进一步被氧化为Fe(OH)₃，Fe(OH)₃脱水生成Fe₂O₃·xH₂O，即铁锈的主要成分。 （2）析氢腐蚀：在酸性较强的环境中，钢铁表面形成的原电池，负极是Fe，反应为Fe - 2e⁻ = Fe²⁺；正极是C，反应为2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑。总反应为Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑。 （三）影响金属腐蚀的因素 1.金属本身的化学性质：金属越活泼，越容易被腐蚀。例如，镁、铝等活泼金属比铜、银等不活泼金属更容易发生腐蚀。 2.外界环境：潮湿的环境、酸性或碱性环境、含有电解质的环境等都会加速金属的腐蚀。例如，在沿海地区，空气中含有较多的盐分，金属腐蚀速率比内陆地区快。 【对点练习】 （1） 易错辨析 1、在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法( ) 2、外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( ) 3、电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多( ) 4、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极( ) （二）选择题 1．化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．钢制船壳上镶嵌铜块减缓船体的腐蚀 B．电解氯化镁溶液可制备单质镁 C．铅酸蓄电池属于二次电池 D．使用加酶洗衣粉时，温度越高效果越好 2．下列关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．钢铁放置在潮湿空气中主要发生电化学腐蚀 B．镀锌铁利用的是牺牲阴极法保护铁制品 C．室外健身器材涂油漆等保护层可有效防止铁被腐蚀 D．钢闸门接外加电源的负极可防止钢闸门被腐蚀 3．下列说法不正确的是 A．一般而言，电化学腐蚀和化学腐蚀不能同时发生 B．盐酸与锌粉反应时，若加入少量溶液，能增大产生的速率 C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区 D．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 4．在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的损失。下列事实与金属电化学腐蚀无关的是 A．铁制器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．铁在潮湿土壤里比在干燥土壤里更易腐蚀 二、金属的防护 （一）改变金属的内部结构 在金属中加入其他元素制成合金，改变其内部结构，提高金属的抗腐蚀能力。例如，在钢铁中加入铬、镍等元素制成不锈钢，不锈钢具有很强的抗腐蚀能力，能够在多种恶劣环境下长期使用。 （二）在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖一层致密的物质，隔绝金属与外界环境的接触，从而防止金属腐蚀。常见的方法有： 1.涂漆：在金属表面涂上油漆、涂料等，形成一层保护膜。例如，汽车、桥梁等都需要定期涂漆来防止腐蚀。 2.镀金属：在金属表面镀上一层不易腐蚀的金属，如锌、锡、铬等。例如，镀锌铁（白铁），锌比铁活泼，在腐蚀时锌先被氧化，从而保护铁；镀锡铁（马口铁），锡比铁不活泼，当镀层破损后，铁会先被腐蚀。 3.形成氧化膜：通过化学或电化学方法在金属表面形成一层致密的氧化膜。例如，铝在空气中会自动形成一层致密的氧化铝薄膜，能够阻止内部的铝继续被氧化；工业上常用阳极氧化法处理铝制品，使其表面形成更厚、更致密的氧化膜。 （三）电化学防护 （1）牺牲阳极的阴极保护法——基于原电池工作原理 负极：活泼性高于被保护金属的金属材料； 正极：待保护的金属构件。 （2）外加电流阴极保护法——基于电解原理 阴极：待保护的金属构件； 阳极：惰性金属或石墨。 【对点练习】 1．下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是 A． B． C． D． 2．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应 B．金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生 C．钢铁在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．牺牲阳极法和外加电流法都需要采用辅助阳极 3．下列说法错误的是 A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+ B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极的电极反应为：O2＋4e-＋2H2O=4OH- C．破损后的镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀 D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，钢铁作原电池的负极 4．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆；②改变金属形状；③保持金属表面干燥；④在金属表面进行电镀；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤ 5．暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等，下列说法错误的是 A．暖贴工作时发生了吸氧腐蚀 B．食盐是电解质，铁粉作负极材料 C．正极反应式： D．暖贴使用后铁粉最终转化为 三、钢铁腐蚀 （一）析氢腐蚀 1.腐蚀环境：酸性条件； 2.电极反应式： 负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+ 正极（C）： 2H++2e- = H2↑ 总反应：Fe+ 2H+=Fe2+ +H2↑ 3.现象：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出。 （二）吸氧腐蚀 1.腐蚀环境：酸性很弱或呈中性； 2.负极：Fe－2e－＝Fe2＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ 总反应：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 ↓O2 Fe(OH)3 ↓ Fe2O3·xH2O 【对点练习】用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 一段时间后，左侧试管发热，导管口有气泡产生。 A．铁发生的电极反应： B．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能 C．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 D．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 【归纳总结】 【课后作业】 1．如下装置烧杯中均为稀硫酸，Fe的腐蚀速率由快到慢的是 A．①②③④⑤ B．②①③⑤④ C．③①②⑤④ D．③②⑤①④ 2．下列实验装置图正确且能达到相应实验目的的是 A．图甲装置验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙装置可在待镀铁件表面镀铜 C．图丙测定盐酸的浓度 D．图丁是牺牲阳极法防止钢闸门生锈 3．下列说法正确的是 A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故能用原电池原理来减缓金属的腐蚀 C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原 4．下列关于图示两个装置的叙述不正确的是 A．装置甲不可以在铁钉上持续地镀铜 B．装置甲电解过程中，电解质溶液的浓度保持不变 C．装置乙为电解精炼铜装置，则X电极为精铜 D．装置乙为电解精炼铜装置，当电路转移的电子时，X电极质量增加 5．下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为 6．下列说法与电化学腐蚀无关的是 A．镀锌铁(白铁板)耐用 B．纯镁粉与稀硫酸反应产生大量气泡 C．一段时间后，如图烧杯中的Fe片质量变小 D．铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久会出现红褐色锈斑 7．下列有关叙述中，错误的是 A．电解精炼铜时，阴极的电极反应为 B．工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气 C．碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为 D．船舶的外壳安装若干镁合金或锌块以防止其生锈，该法叫外加电流保护法 8．支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确的是        A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料 B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁 C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法 9．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是 A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+ B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2 C．整个过程发生的是析氢腐蚀 D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连 10．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀 C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大 D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀 11．用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是 A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌 C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极 D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法 12．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法正确的是 A．溶解氧随着溶液酸性减弱而增大 B．pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气 C．整个过程中，负极电极反应式为：Fe-3e-=Fe3+ D．pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀 13．利用如图装置实现钢铁的化学防护，下列说法正确的是 A．连，极发生还原反应 B．连，称牺牲阳极法 C．K连，为时，铁不易被腐蚀 D．连，铁上电极反应为 14．在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是 A．甲和乙烧杯中的铁均被保护 B．甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生气泡 C．相比甲，乙中镀锌铁片中的铁被腐蚀得更严重 D．向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红 15．根据所学电化学知识填空。 (1)如图为锌铜原电池的装置示意图，其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题： ①Zn电极为电池的_______(填“正极”或“负极”)。 ②写出电极反应式：Zn电极_______，Cu电极_______。 ③盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_______(填离子符号)。 (2)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： ①图1中被腐蚀的金属为_______(填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于_______(填字母)。 A．化学腐蚀            B．析氢腐蚀                C．吸氧腐蚀 ②图2中铁的生锈过程中正极反应式为_______。 16．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 (1)如图1中的铁棒为纯铁，则其腐蚀过程属于 腐蚀。 (2)如图1中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越 (选填“轻微”、“严重”)。该实验说明 因素会影响铁的腐蚀速率。腐蚀时正极的电极反应式为 。(已知：海水pH约为8.1) (3)用图2研究铁的腐蚀过程。预测恒温条件下反应一段时间后，U形管内液面的变化情况。(已知：起始时两管内液面相平，实验过程中铁丝始终不接触溶液，选填“左高右低”、“左低右高”或“几乎不变”) 溶液X 浓硫酸 浓盐酸 稀硫酸 液面情况 (4)用图3所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合 (填“”、“”或“”下同)； ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 ，该防护法称为 ； ③只闭合，石墨电极附近的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 (5)图4为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是 (填“a”、“b”或“c”)； ②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化腐蚀并最终生成的总离子方程式为 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 金属的腐蚀与防护 一、金属的腐蚀 （一）定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而损耗的现象，其实质是金属原子失去电子被氧化的过程，即M - ne⁻ = Mⁿ⁺。 （二）分类 1.化学腐蚀 金属与接触到的物质（如O₂、Cl₂、SO₂等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如，铁在高温下与氧气反应生成氧化铁，铜在潮湿的空气中与氧气、二氧化碳和水反应生成铜绿（碱式碳酸铜）。化学腐蚀没有电流产生，反应速率与温度、反应物浓度等因素有关，温度越高、反应物浓度越大，腐蚀速率越快。 2.电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。这是金属腐蚀最普遍、最主要的形式。 （1）吸氧腐蚀：在中性或弱酸性环境中，钢铁表面形成的原电池，负极是Fe，反应为Fe - 2e⁻ = Fe²⁺；正极是C，反应为2H₂O + O₂ + 4e⁻ = 4OH⁻。总反应为2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂，Fe(OH)₂进一步被氧化为Fe(OH)₃，Fe(OH)₃脱水生成Fe₂O₃·xH₂O，即铁锈的主要成分。 （2）析氢腐蚀：在酸性较强的环境中，钢铁表面形成的原电池，负极是Fe，反应为Fe - 2e⁻ = Fe²⁺；正极是C，反应为2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑。总反应为Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑。 （三）影响金属腐蚀的因素 1.金属本身的化学性质：金属越活泼，越容易被腐蚀。例如，镁、铝等活泼金属比铜、银等不活泼金属更容易发生腐蚀。 2.外界环境：潮湿的环境、酸性或碱性环境、含有电解质的环境等都会加速金属的腐蚀。例如，在沿海地区，空气中含有较多的盐分，金属腐蚀速率比内陆地区快。 【对点练习】 （1） 易错辨析 1、在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法(×) 2、外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极(×) 3、电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多( √ ) 4、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极( √ ) （二）选择题 1．化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．钢制船壳上镶嵌铜块减缓船体的腐蚀 B．电解氯化镁溶液可制备单质镁 C．铅酸蓄电池属于二次电池 D．使用加酶洗衣粉时，温度越高效果越好 【答案】C 【详解】A．钢（主要成分是铁，比铜活泼）与铜接触形成原电池，钢作为负极被加速腐蚀，A错误； B．电解氯化镁溶液时，优先放电生成，而非析出Mg，应电解熔融制备单质镁，B错误； C．铅酸蓄电池可充电重复使用，属于二次电池，C正确； D．高温会使酶变性失活，加酶洗衣粉需适宜温度而非越高越好，D错误； 故选C。 2．下列关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．钢铁放置在潮湿空气中主要发生电化学腐蚀 B．镀锌铁利用的是牺牲阴极法保护铁制品 C．室外健身器材涂油漆等保护层可有效防止铁被腐蚀 D．钢闸门接外加电源的负极可防止钢闸门被腐蚀 【答案】B 【详解】A．钢铁在潮湿空气中表面形成电解质溶液，构成微电池，发生电化学腐蚀，A正确； B．镀锌铁中锌比铁活泼，锌作为阳极被腐蚀，保护铁（阴极），应为“牺牲阳极法”，B错误； C．涂油漆隔绝金属与氧气、水接触，属于物理防护，C正确； D．钢闸门接外加电源负极，作为阴极被保护，属于外加电流的阴极保护法，D正确； 故选B。 3．下列说法不正确的是 A．一般而言，电化学腐蚀和化学腐蚀不能同时发生 B．盐酸与锌粉反应时，若加入少量溶液，能增大产生的速率 C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区 D．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 【答案】A 【详解】A．电化学腐蚀与化学腐蚀可能共存，如潮湿环境中的电化学腐蚀与高温下的化学腐蚀可同时发生，A错误； B．Zn与CuSO4反应生成Cu，形成Zn-Cu微电池，加速Zn与H+反应，H2生成速率增大，B正确； C．电解精炼时，比Cu活泼的金属(如Fe、Zn)优先溶解，而活泼性弱的金属(如Ag、Au)不溶解，成为阳极泥，C正确； D．牺牲阳极法(活泼金属作阳极)和外加电流法(阴极保护)均可用于钢铁防腐，D正确； 答案选A。 4．在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的损失。下列事实与金属电化学腐蚀无关的是 A．铁制器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．铁在潮湿土壤里比在干燥土壤里更易腐蚀 【答案】B 【详解】A．铁、铜接触，与周围环境提供的电解质溶液会形成原电池，铁作负极发生氧化反应被腐蚀，属于电化学腐蚀，A不选； B．金属钠在空气中被氧化生成氧化钠，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B选； C．铜锌合金与周围环境提供的电解质溶液形成原电池，锌作负极被腐蚀，铜作正极被保护，不易形成铜绿，与电化学腐蚀有关，C不选； D．潮湿土壤提供电解质溶液，与铁（铁作负极，其他杂质如碳作正极）形成原电池，加速铁的腐蚀，属于电化学腐蚀，D不选； 故答案选B。 二、金属的防护 （一）改变金属的内部结构 在金属中加入其他元素制成合金，改变其内部结构，提高金属的抗腐蚀能力。例如，在钢铁中加入铬、镍等元素制成不锈钢，不锈钢具有很强的抗腐蚀能力，能够在多种恶劣环境下长期使用。 （二）在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖一层致密的物质，隔绝金属与外界环境的接触，从而防止金属腐蚀。常见的方法有： 1.涂漆：在金属表面涂上油漆、涂料等，形成一层保护膜。例如，汽车、桥梁等都需要定期涂漆来防止腐蚀。 2.镀金属：在金属表面镀上一层不易腐蚀的金属，如锌、锡、铬等。例如，镀锌铁（白铁），锌比铁活泼，在腐蚀时锌先被氧化，从而保护铁；镀锡铁（马口铁），锡比铁不活泼，当镀层破损后，铁会先被腐蚀。 3.形成氧化膜：通过化学或电化学方法在金属表面形成一层致密的氧化膜。例如，铝在空气中会自动形成一层致密的氧化铝薄膜，能够阻止内部的铝继续被氧化；工业上常用阳极氧化法处理铝制品，使其表面形成更厚、更致密的氧化膜。 （三）电化学防护 （1）牺牲阳极的阴极保护法——基于原电池工作原理 负极：活泼性高于被保护金属的金属材料； 正极：待保护的金属构件。 （2）外加电流阴极保护法——基于电解原理 阴极：待保护的金属构件； 阳极：惰性金属或石墨。 【对点练习】 1．下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】在含有金属材料作电极的原电池中，负极加速被腐蚀、正极被保护；在电解池中，如果金属材料作阳极，则加速被腐蚀，阴极被保护，且金属材料作阳极被腐蚀速率大于作原电池负极的金属材料，据此分析解答。 【解析】A．该电解池中Fe作阳极而加速被腐蚀，A不符合题意； B．该电解池中Fe作阴极而保护，B符合题意； C．该原电池中Fe作负极而加速被腐蚀，C不符合题意； D．该装置没有形成原电池或电解池，正常腐蚀，D不符合题意； 故选B。 2．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应 B．金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生 C．钢铁在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．牺牲阳极法和外加电流法都需要采用辅助阳极 【答案】C 【解析】A．金属腐蚀的实质是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应，A项正确； B．金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，B项正确； C．在原电池中，铁只能失去电子，转化为亚铁离子，C项错误； D．牺牲阳极法和外加电流法都需要采用辅助阳极，将被保护的金属做阴极，D项正确； 答案选C。 3．下列说法错误的是 A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+ B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极的电极反应为：O2＋4e-＋2H2O=4OH- C．破损后的镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀 D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，钢铁作原电池的负极 【答案】D 【解析】A．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，A正确； B．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，B正确； C．在原电池中，镀锌铁板中锌作负极，铁作正极而被保护，镀锡铁板中铁作负极而被腐蚀，C正确； D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，牺牲阳极作原电池负极，被保护的钢铁作原电池正极，D错误；故选D。 4．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆；②改变金属形状；③保持金属表面干燥；④在金属表面进行电镀；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤ 【答案】B 【解析】防止金属生锈的方法有：牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法、喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其它方法使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀；所以：①金属表面涂抹油漆；③保持金属表面清洁干燥；④在金属表面进行电镀；⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，均能对金属起到防护或减缓腐蚀作用，故选B。 5．暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等，下列说法错误的是 A．暖贴工作时发生了吸氧腐蚀 B．食盐是电解质，铁粉作负极材料 C．正极反应式： D．暖贴使用后铁粉最终转化为 【答案】D 【分析】根据暖贴的成分可知，铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池，铁做负极，碳做正极，铁发生吸氧腐蚀，铁电极反应为：2Fe-4e-=2Fe2+，碳极的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，铁发生吸氧腐蚀放出热量，据此分析。 【解析】A．由于氯化钠溶液呈中性，故暖贴工作时发生了吸氧腐蚀，A正确； B．在形成的原电池中，食盐是电解质，铁粉作负极材料，电极反应为：2Fe-4e-=2Fe2+， B正确； C．由分析可知，正极反应式：，C正确； D．总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2不稳定，最终与氧气、水反应生成Fe(OH)3，然后氢氧化铁受热分解为Fe2O3，D错误；故答案为D。 三、钢铁腐蚀 （一）析氢腐蚀 1.腐蚀环境：酸性条件； 2.电极反应式： 负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+ 正极（C）： 2H++2e- = H2↑ 总反应：Fe+ 2H+=Fe2+ +H2↑ 3.现象：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出。 （二）吸氧腐蚀 1.腐蚀环境：酸性很弱或呈中性； 2.负极：Fe－2e－＝Fe2＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 ↓O2 Fe(OH)3 ↓ Fe2O3·xH2O 【对点练习】用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 一段时间后，左侧试管发热，导管口有气泡产生。 A．铁发生的电极反应： B．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能 C．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 D．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 【答案】B 【详解】A．铁、碳粉、氯化钠溶液形成原电池，Fe作负极失电子，铁发生的电极反应：，A错误； B．该过程化学能转化为电能，同时有热量产生，部分化学能转化为热能，B正确； C．碳作正极，Fe、C和氯化钠溶液形成原电池，加速铁的腐蚀速度，C错误； D．氯化钠溶液为电解质，此过程发生吸氧腐蚀，D错误； 【归纳总结】 【课后作业】 1．如下装置烧杯中均为稀硫酸，Fe的腐蚀速率由快到慢的是 A．①②③④⑤ B．②①③⑤④ C．③①②⑤④ D．③②⑤①④ 【答案】D 【解析】①中Fe为正极，②中Fe为负极，③中铁为阳极，④中Fe为阴极，⑤为化学腐蚀，同一电解质溶液中金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：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，综上所述故选D。 2．下列实验装置图正确且能达到相应实验目的的是 A．图甲装置验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙装置可在待镀铁件表面镀铜 C．图丙测定盐酸的浓度 D．图丁是牺牲阳极法防止钢闸门生锈 【答案】A 【解析】A．食盐水为中性溶液，易发生吸氧腐蚀，A正确； B．电镀时，镀层应该在阳极，镀件在阴极，图中待镀件应该连在电源负极，B错误； C．氢氧化钠为碱性溶液，应该放在碱式滴定管中，C错误； D．要保护钢闸门，应该将其与外接电源负极相连，做阴极以实现外加电源的阴极保护，该方法为外加电流的阴极保护法，D错误； 故答案为A。 3．下列说法正确的是 A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故能用原电池原理来减缓金属的腐蚀 C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原 【答案】B 【解析】A．不锈钢和铝合金等耐腐蚀，所以合金也可能耐腐蚀，故A错误； B．金属作原电池的正极被保护，所以可以用原电池原理来减缓金属的腐蚀，故B正确； C．酸性较强时Fe主要发生析氢腐蚀，中性或弱酸性发生吸氧腐蚀，所以钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同，故C错误； D．金属被腐蚀实质是金属失电子，所以无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化，故D错误。故选B。 4．下列关于图示两个装置的叙述不正确的是 A．装置甲不可以在铁钉上持续地镀铜 B．装置甲电解过程中，电解质溶液的浓度保持不变 C．装置乙为电解精炼铜装置，则X电极为精铜 D．装置乙为电解精炼铜装置，当电路转移的电子时，X电极质量增加 【答案】B 【解析】A．由图可知，两个装置都是电解装置，在电解装置中，和电源正极相连的是阳极，发生氧化反应，和电源负极相连的是阴极，发生还原反应。电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，装置甲不可以在铁钉上持续镀铜，故A正确； B．装置甲电解过程中，阳极反应为，阴极反应为，电解质溶液的浓度减小，故B错误； C．装置乙中Y为阳极，X为阴极，电解精炼铜装置中，粗铜作阳极，精铜作阴极，则X电极为精铜，故C正确； D．阴极得电子，所以当电路转移的电子时，X电极增加质量为，故D正确。 故选B。 5．下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为 【答案】B 【解析】A．铜板打上铁铆钉，铜、铁和水膜构成原电池，铁做负极易被腐蚀，铜作正极不易腐蚀，A错误； B．金属表面钝化处理，可在金属表面形成致密的氧化膜，防止内部的金属与空气等反应，可防止金属腐蚀，B正确； C．连接锌棒后，锌作负极，电子从锌流向铁导管，C错误； D．阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，废铁是阳极，发生反应为Fe-2e-=Fe2+，D错误； 故答案选B。 6．下列说法与电化学腐蚀无关的是 A．镀锌铁(白铁板)耐用 B．纯镁粉与稀硫酸反应产生大量气泡 C．一段时间后，如图烧杯中的Fe片质量变小 D．铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久会出现红褐色锈斑 【答案】B 【解析】A．镀锌铁中锌、铁和电解质组成了原电池，而锌更活泼作为负极发生反应，而铁作为正极不发生反应，故白铁板更耐用，A项有关； B．镁粉活泼能与稀硫酸制H2，但没有形成原电池，B项无关； C．烧杯中铁和Cu与电解质形成原电池为铁的吸氧腐蚀，铁极Fe-2e-=Fe2+，C项有关； D．铁锅为合金与残液组合形成原电池加快生锈，D项有关； 故选B。 7．下列有关叙述中，错误的是 A．电解精炼铜时，阴极的电极反应为 B．工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气 C．碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为 D．船舶的外壳安装若干镁合金或锌块以防止其生锈，该法叫外加电流保护法 【答案】D 【解析】A．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，阴极铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，A正确； B．工业电解饱和食盐水时，阴极水电离出的氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极区的钠离子通过阳离子交换膜移向阴极，因此阴极区获得NaOH溶液和氢气，B正确； C．碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确； D．船舶的外壳安装若干镁合金或锌块以防止其生锈，利用的是原电池原理，该法叫牺牲阳极的阴极保护法，D错误；故选D。 8．支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确的是        A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料 B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁 C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法 【答案】C 【解析】A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，作用为传递电流，没有作损耗阳极材料，A错误； B．高硅铸铁为阳极，通电后，电子从阳极（高硅铸铁）经导线流向电源正极，负极流向阴极（钢管柱），B错误； C．钢管桩为电解池的阴极，没有被损耗，其表面腐蚀电流接近为零，C正确； D．在电流的作用下，该装置为外接电源的阴极保护法，D错误； 故选C。 9．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是 A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+ B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2 C．整个过程发生的是析氢腐蚀 D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连 【答案】D 【解析】A．在负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，在正极，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，A不正确； B．铁合金腐蚀，起初产物为Fe(OH)2，Fe(OH)2很快被空气中O2氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3分解生成Fe2O3，B不正确； C．整个过程中，O2为主要反应物，发生的是吸氧腐蚀，C不正确； D．将铁合金与外接电源的负极相连，能阻止铁失电子，从而防止孔蚀发生，D正确； 故选D。 10．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀 C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大 D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀 【答案】B 【解析】A．插入海水中的铁棒，越靠近底端，海水中氧气的浓度越小，越不易腐蚀，故A错误； B．由图可知，铁和铜在酸化的氯化钠溶液中构成原电池，金属铁是负极，失电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子与滴入的铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故B正确； C．由图可知，开关由M改置于N时，锌为原电池的负极，铜锌合金为正极被保护，则合金的腐蚀速率减慢，故C错误； D．由图可知，保护钢铁管道的方法为牺牲阳极的阴极保护法，不是外加直流电源的阴极保护法，故D错误；故选B。 11．用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是 A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌 C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极 D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法 【答案】D 【分析】可以利用牺牲阳极法和外加电流法保护金属。 【解析】A．当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁做正极，X做负极，发生氧化反应，故A正确； B．当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁做正极，X做负极，X需要的是一种活泼性比铁强的金属，可以是锌，故B正确； C．当a、b与外接电源相连时，铁需要被保护，则铁做阴极，a应连接电源的负极，故C正确； D．当a、b与外接电源相连时，利用电解原理保护金属铁，其方法是外加电流法，故D错误； 故选D。 12．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法正确的是 A．溶解氧随着溶液酸性减弱而增大 B．pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气 C．整个过程中，负极电极反应式为：Fe-3e-=Fe3+ D．pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀 【答案】B 【解析】A．溶液酸性减弱，铁发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致溶解氧减少，A错误； B．pH=2时，溶液酸性较强，氢离子与铁反应生成氢气，导致烧瓶内压强增大，B正确； C．整个过程中，锥形瓶中的Fe与C粉构成原电池，Fe为原电池负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，C错误； D．pH=4时，烧瓶内压强几乎不变，发生吸氧腐蚀消耗氧气导致压强减小，发生析氢腐蚀产生氢气导致压强增大，故说明pH=4时，吸氧腐蚀和析氢腐蚀同时发生，D错误； 故答案选B。 13．利用如图装置实现钢铁的化学防护，下列说法正确的是 A．连，极发生还原反应 B．连，称牺牲阳极法 C．K连，为时，铁不易被腐蚀 D．连，铁上电极反应为 【答案】C 【解析】A．连，则形成电解池，则极做阳极发生氧化反应，铁电极做阴极，发生还原反应，保护铁不被氧化，故A不正确； B．连，则形成电解池，铁做阴极被保护，故称外加电流法，故B不正确； C．连，形成原电池，铁需做正极，故需要比铁活泼，为时，锌失电子，铁不易被腐蚀，故C正确； D．K连，形成原电池，做负极被腐蚀，铁电极是氧气得电子，电极上的反应式为：，故D不正确； 故选C。 14．在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是 A．甲和乙烧杯中的铁均被保护 B．甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生气泡 C．相比甲，乙中镀锌铁片中的铁被腐蚀得更严重 D．向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红 【答案】B 【分析】甲中铜作正极，铁作负极；乙中铁作正极，锌作负极； 【解析】A．甲中铁作负极，被腐蚀，A错误； B．根据分析，甲中铁片为负极发生反应溶解，溶液中的氢离子在铜层上生成氢气，B正确； C．甲中铁作负极，被腐蚀，乙中铁作正极，被保护，甲中铁腐蚀更严重，C错误； D．乙中的铁被保护，溶液不会变红，D错误； 故答案为：B。 15．根据所学电化学知识填空。 (1)如图为锌铜原电池的装置示意图，其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题： ①Zn电极为电池的_______(填“正极”或“负极”)。 ②写出电极反应式：Zn电极_______，Cu电极_______。 ③盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_______(填离子符号)。 (2)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题： ①图1中被腐蚀的金属为_______(填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于_______(填字母)。 A．化学腐蚀            B．析氢腐蚀                C．吸氧腐蚀 ②图2中铁的生锈过程中正极反应式为_______。 【答案】(1) 负极 K+ (2) Fe C 【解析】（1）铜锌形成的原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为：，Cu作正极；发生还原反应，电极反应式为：；Cu作正极，在原电池中，阳离子移向正极，故盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是K+； （2）图1中，Fe和Cu形成原电池的两极，Fe比Cu活泼，Fe作负极，被腐蚀；图2在碱性条件下，有O2参与反应，为吸氧腐蚀；O2作正极，发生还原反应，电极反应式为： 16．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 (1)如图1中的铁棒为纯铁，则其腐蚀过程属于 腐蚀。 (2)如图1中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越 (选填“轻微”、“严重”)。该实验说明 因素会影响铁的腐蚀速率。腐蚀时正极的电极反应式为 。(已知：海水pH约为8.1) (3)用图2研究铁的腐蚀过程。预测恒温条件下反应一段时间后，U形管内液面的变化情况。(已知：起始时两管内液面相平，实验过程中铁丝始终不接触溶液，选填“左高右低”、“左低右高”或“几乎不变”) 溶液X 浓硫酸 浓盐酸 稀硫酸 液面情况 (4)用图3所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合 (填“”、“”或“”下同)； ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 ，该防护法称为 ； ③只闭合，石墨电极附近的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 (5)图4为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是 (填“a”、“b”或“c”)； ②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化腐蚀并最终生成的总离子方程式为 。 【答案】(1)化学 (2) 轻微 氧气的浓度 (3) 几乎不变 左低右高 左高右低 (4) 外加电流阴极保护法 变大 (5) c 【详解】（1）由于铁棒为纯铁，将铁棒插入海水中，其腐蚀过程属于化学腐蚀； （2）Fe、C和海水构成原电池，铁棒发生电化学腐蚀。海水pH约为8.1，在碱性或中性条件下，铁棒发生吸氧腐蚀。插入海水中的铁棒，越靠近水面，氧气的浓度越大，腐蚀越严重，越靠近烧杯底部，氧气的浓度越小，腐蚀就越轻微，这说明氧气的浓度影响铁的腐蚀速率。发生吸氧腐蚀时，正极上得电子发生还原反应生成，其电极反应式为； （3）浓硫酸具有吸水性，使得铁丝周围氧气较干燥，不易发生腐蚀，U形管两端液面几乎不变；浓盐酸具有挥发性，使铁丝处在酸性环境下，易发生析氢腐蚀，生成氢气，导致U形管内左侧的压强变大，液面左低右高；稀硫酸中水挥发使铁周围环境潮湿，则铁丝易发生吸氧腐蚀，氧气减少，导致U形管内左侧的压强变小，液面左高右低； （4）①关闭，铁棒作阳极，被腐蚀。关闭，铁棒作阴极，被保护。关闭，铁棒作原电池的负极，被腐蚀。根据腐蚀速率大小关系：阳极>负极>正极>阴极，所以铁腐蚀的速度最快的是只闭合； ②为减缓铁的腐蚀，应使铁作正极或阴极，所以只闭合就可以减缓铁的腐蚀；该防护法称为外加电流阴极保护法； ③只闭合，铁棒作原电池的负极，石墨作正极，电解质溶液是NaCl溶液，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为，由于生成，使得石墨电极附近的pH变大； （5）①青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀，Cu失电子发生氧化反应，作负极，故答案为c； ②根据图示，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，则总的离子方程式为。 学科网（北京）股份有限公司 $