4.3 金属的腐蚀与防护（讲义）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，从金属腐蚀的本质（原子失电子氧化）切入，系统梳理化学腐蚀与电化学腐蚀的分类及差异，重点解析钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应原理，进而阐述改变金属组成、覆盖保护层、电化学保护法等防护措施，构建从原理到应用的完整学习支架。 资料通过实验探究（如铁氰化钾检验Fe²+）、对比分析（化学与电化学腐蚀）及题型应用（如发蓝处理、外加电流防护），培养学生科学思维与探究能力。结合腐蚀危害与防护实例，渗透科学态度与责任，课中辅助教师实验教学，课后助力学生通过练习巩固知识、查漏补缺。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 课标要点 1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 学习重难点 重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。 难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。 知识点 金属腐蚀 1．金属腐蚀 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。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： (1)化学腐蚀： ①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。 (2)电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 ②条件：接触到电解质溶液。 3．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 教材延伸 不能以为干燥环境下金属完全不会腐蚀，实际上干燥高温的工况中，金属会和氧气、硫化物发生直接化学反应，引发化学腐蚀，并非只有潮湿环境才会出现腐蚀。 随学随练 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 【答案】B 【解析】金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。 2．下列现象与电化学腐蚀无关的是( ) A．铝片可以露置在空中保存 B．铜线和铝线不能直接对接 C．固定铜板的铁螺丝易生锈 D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热 【答案】A 【解析】A.铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜，与电化学无关，A项符合题意；B.铜、铝、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，B项不符合题意；C.铁、铜、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，C项不符合题意；D.“暖宝宝”中铁粉、碳粉、氯化钠、水构成原电池，反应放热，属于电化学腐蚀，D项不符合题意；故选A。 知识点 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀(重点) 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 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 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 特别提醒 1．化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。 2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 3．钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 随学随练 1．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( ) A．碳表面发生还原反应 B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主 D．图②中，正极反应式为O2+4e－+2H2O═4OH－ 【答案】D 【解析】A项，碳是正极，表面发生还原反应，A正确；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为氧化铁，B错误；C项，图①为析氢腐蚀，电解质溶液呈酸性，生活中钢铁制品的腐蚀以图②吸氧腐蚀为主，C错误；D项，图②为吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－，D正确。故选 D。 2．用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应：Fe-3e－===Fe3＋ 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 【解析】A．铁发生的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；B．铁腐蚀过程中，试管发热，说明化学能转化为热能，故B正确；C．铁粉、炭粉、氯化钠溶液构成原电池，炭粉的存在加快铁腐蚀的速率，故C错误；D．铁腐蚀过程中，试管内温度升高，气体膨胀，导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀，故D错误；选B。 3．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 【答案】B 【解析】a试管中为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b试管中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。 知识点 金属的防护 金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、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 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理 要求：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 要求：被保护的金属作为阴极，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。 特别提醒 外加电流阴极保护时被保护金属必须接电源负极，严禁接反。 随学随练 1．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　) A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属 B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀 C．铁与电源正极连接可实现电化学保护 D．阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法 【答案】A 【解析】A项，四氧化三铁的致密保护膜可防止腐蚀，正确；B项，由于金属活动性Zn>Fe>Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误。 2．(2026·湖北黄石高二期中)下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法正确的是( ) A．防腐效果：金属表面发蓝处理甲乙 B．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜或合金 C．图甲的防腐原理是外加电流法 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可能发生O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】D 【解析】图甲为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，它作为原电池的负极，失去电子被氧化，钢闸门作为原电池的正极被保护；图乙为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，钢闸门作为电解池的阴极被保护。A项，金属表面发蓝处理的防腐效果最弱，外加电流法(乙)的防腐效果通常优于牺牲阳极法(甲)，因此防腐效果排序应为乙 > 甲 > 金属表面发蓝处理，A错误；B项，图乙中，辅助阳极材料若选用铜或合金，铜或合金会在阳极失电子被氧化，无法持续起到辅助阳极的作用，理想的辅助阳极应是惰性材料，如石墨等，只传递电子，自身不被大量消耗，所以辅助阳极材料通常不选用铜或合金，B错误；C项，图甲为牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D项，图乙中，钢闸门接电源负极，为阴极，发生还原反应，当外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的氧气也会竞争放电，故可发生：O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；故选D。 3．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．若d为石墨，则铁片腐蚀加快 B．若d为石墨，则石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．若d为锌块，则铁片不易被腐蚀 D．若d为锌块，则铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 【答案】D 【解析】A项，由于活动性Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，与没有形成原电池时相比，铁片的腐蚀速率加快，正确；B项，d为石墨，由于电解质溶液为中性环境，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨电极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C项，d为锌块，由于金属活动性Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，Fe得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质溶液为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，铁片上电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。 拓展 实验探究金属腐蚀与防护 1．实验探究——电化学腐蚀 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 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，形成电化学腐蚀，速率更快 2．实验探究——电化学防护 实验探究一： 如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 结论 溶液中不含Fe2＋ ，铁作正极未被腐蚀 实验探究二： 培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。 实验 装置 现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红 结论 铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀 活学活用 1．(2026·广东河源高二期末)某同学用如图的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法正确的是( ) A．最先观察到变红的区域是① B．铁片发生氧化反应，①和③处可看到蓝色沉淀 C．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH- D．若将多孔石墨均换成锌片，保持其他操作不变，观察到的现象相同 【答案】A 【解析】A项，左边铁片为电解池阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，OH-使酚酞变红，电解反应速率远快于右边原电池的吸氧腐蚀速率，故最先观察到变红的区域是①，A正确；B项，左边铁片作阴极被保护，不发生氧化反应，无Fe2+生成，①处不会出现蓝色沉淀，只有③处(右边铁片作原电池负极，失电子生成Fe2+)出现蓝色沉淀，B错误；C项，右边为铁的吸氧腐蚀，④处多孔石墨为正极，电极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-，不是析氢反应，C错误；D项，若将多孔石墨换成锌片，锌比铁活泼，锌作负极失电子，铁作正极被保护，③处无Fe2+生成，不会出现蓝色沉淀，现象不同，D错误；故选A。 2．某同学进行下列实验 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是(　　) A．生铁片发生吸氧腐蚀 B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋ 【答案】D 【解析】生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋，故D项不合理。 14．表面皿都中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(图A)和缠有锌片的铁钉(图B)放置其中，如图所示，一段时间后b处和c处出现变红现象 已知：Fe2+和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀。下列说法不正确的是( ) A．发生氧化反应的是a处和d处 B．图A中a处出现蓝色沉淀 C．b处和c处电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．对铁钉腐蚀起防护作用的是图B 【答案】C 【解析】A项，根据前面分析b、c处发生还原反应，则说明发生氧化反应的是a处和d处，故A正确；B项，a处是铁失去电子变为亚铁离子，Fe2+和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀，因此图A中a处出现蓝色沉淀，故B正确；C项，根据前面分析b、c处发生还原反应即b处和c处电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，故C错误；D项，A中铁为负极，铜为正极，对铁有腐蚀性，而B中铁为正极，锌为负极，因此对铁钉腐蚀起防护作用的是图B，是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确。故选C。 拓展 金属腐蚀快慢的比较 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 活学活用 1．下列各容器中盛有海水，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是( ) A．④＞②＞①＞③＞⑤＞⑥ B．⑤＞④＞②＞③＞①＞⑥ C．④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤ D．⑥＞③＞⑤＞②＞④＞① 【答案】C 【解析】由题图可知，④中铁作电解池的阳极，被腐蚀的速率最快；②、⑥中铁作原电池的负极，铁被腐蚀，且两电极金属的活泼性相差越大，负极金属越容易被腐蚀，则铁被腐蚀的速率：⑥＞②；①中铁发生化学腐蚀；⑤中铁作电解池的阴极，铁被保护，被腐蚀的速率最慢；③中铁作原电池的正极，铁被保护，但被腐蚀的速率大于⑤。综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢的原序为④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤，C项符合题意。故选C。 2．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。 3．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是__________。 【答案】④>②>①>③ 【解析】当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。 题型 金属腐蚀原理综合应用 ▌例1 (2026·河南洛阳高二期末)为减少钢铁的腐蚀，可在钢铁部件表面进行发蓝处理。某种发蓝处理过程中铁的转化如下，过程中同时产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。 下列说法错误的是( ) A．钢铁腐蚀过程中，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2＋ B．发蓝处理可减少钢铁腐蚀的主要原因是钢铁表面生成一层致密的 Fe3O4薄膜 C．Ⅰ中反应的离子方程式为3Fe+4H2O+NO2-=3FeO22-+2NH3↑+5H+ D．除发蓝处理外，还可以用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌达到防护的目的 【答案】C 【解析】A项，钢铁腐蚀时Fe作负极，失去电子生成Fe2+，电极反应式书写正确，A不符合题意；B项，发蓝处理会在钢铁表面生成一层致密的 Fe3O4薄膜，隔绝空气和水，从而减少钢铁腐蚀，B不符合题意；C项，过程Ⅰ的反应体系为强碱性NaOH溶液，不能大量存在H+，给出的离子方程式产物中出现H+不符合反应环境，正确的离子方程式为：3Fe+5OH-+NO2-=3FeO22-+2NH3↑+H2O，C符合题意；D项，锌的活泼性强于铁，镀锌层即使破损，形成原电池时锌作负极被腐蚀，铁仍被保护，因此电镀镀锌可达到防护钢铁的目的，D不符合题意；故选C。 解题贴士 1．金属腐蚀的类型 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－＝Mn＋ M－ne－＝Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 2．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－＝Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－＝H2↑ O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 ▌对点练1-1 结合下图判断，下列叙述正确的是(　　) A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀 【答案】A 【解析】两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知：原电池的正极金属受到保护，A正确；Ⅰ中负极为活泼金属Zn，B错误；Ⅱ中是酸性溶液，电极反应中不能有OH－生成，C错误；Ⅰ中无Fe2＋生成，不能生成铁氰化亚铁沉淀，D错误。 ▌对点练1-2 国产航母福建舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池 B．甲是海水环境下的腐蚀情况 C．被腐蚀时正极反应式为Fe-2e—＝Fe2＋ D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀 【答案】D 【解析】A项，由图可知，舰艇腐蚀是因为形成了原电池，加快了腐蚀的速率，错误；B项，海水环境下电解质浓度较大，腐蚀更严重，乙是在海水环境下的腐蚀情况，错误；C项，两种环境下，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，错误；D项，锌可以和铁形成原电池，但是此时锌为负极，保护了舰体不被腐蚀，正确。 题型 金属防护原理综合应用 ▌例2 (2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)海港、码头的钢制管桩长期受海水(呈弱碱性，含Cl-，SO42-等)的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护(装置如图)，高硅铸铁为惰性直流电源辅助阳极。下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁做惰性阳极，仅起导电作用不会被损耗 B．阳极主要发生的反应是Cl-被还原为Cl2 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．外加电压偏高时，钢制管桩表面可能发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】B 【解析】A项，高硅铸铁是惰性阳极，本身不参与反应，仅起到导电作用，不会被损耗，A正确；B项，阳极发生失电子的氧化反应，Cl-失去电子被氧化为Cl2，B错误；C项，海水环境条件，如离子浓度、温度等，发生变化时，腐蚀速率会改变，因此保护电流需要根据环境调整，C正确；D项，海水中溶解有氧气，钢制管桩作阴极，外加电压偏高时，氧气可在阴极表面得电子，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；故选B。 解题贴士 1．金属的电化学防护 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 被保护金属作正极(阴极)；活泼金属作负极(阳极)。阳极要定期予以更换 将被保护金属与电源的负极相连作阴极；另一附加电极与电源的正极相连作阳极 实例示意图 2．金属的其他防护方法 (1)加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 (2)改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的不锈钢。 ▌对点练2-1 金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法不正确的是 A．图乙所示钢闸门的防腐效果比图甲好 B．图甲中，阳极材料需应定期更换 C．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】C 【解析】图甲为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，它作为原电池的负极，失去电子被氧化，钢闸门作为原电池的正极被保护；图乙为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，钢闸门作为电解池的阴极被保护，据此解题。A．图甲是牺牲阳极的阴极保护法，利用较活泼的金属被腐蚀，保护钢闸门；图乙是外加电流的阴极保护法，钢闸门接电源负极，被保护效果更稳定、更好，A正确；B．图甲中，阳极材料会不断被腐蚀消耗，因此需定期更换，B正确；C．图乙中，辅助阳极材料若选用铜，铜会在阳极失电子被氧化，无法持续起到辅助阳极的作用，理想的辅助阳极应是惰性材料，如石墨等，只传递电子，自身不被大量消耗，所以辅助阳极材料通常不选用铜，C错误；D．图乙中，钢闸门接电源负极，为阴极，当外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的氧气也会竞争放电，故可发生：O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；故选C。 ▌对点练2-2 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可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 【答案】C 【解析】图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D项错误；X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜、钠，A、B项错误；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项正确。 基础通关 1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀 B．银质物品久置表面变黑 C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈 D．生铁比纯铁更容易生锈 【答案】B 【解析】A．铜锌合金中，金属锌为负极，金属铜为正极，Cu被保护，不易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，A错误；B．银质物品长期放置表面变黑是因为金属银和空气中氧气发生反应生成氧化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B正确；C．铁制品附有银制配件时，在接触处形成原电池，其中铁为负极，易生锈，和电化学腐蚀有关，C错误；D．铁、碳和电解质溶液构成原电池，Fe作负极失电子加速腐蚀，纯铁和电解质溶液发生化学腐蚀，所以生铁比纯铁更容易生锈，与电化学腐蚀有关，D错误；故选B。 2．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　) A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 【答案】C 【解析】金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子：M－ne－===Mn＋，A项错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，则铁先被腐蚀，B项错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C项正确，D项错误。 3．下列铁制品防护的装置或方法中错误的是(　　) A B C D A．外加电流法 B．牺牲阳极法 C．表面镀铜 D．表面喷漆 【答案】A 【解析】A．外加电流法，被保护的金属钢制管桩应与电源负极相连，A项错误；B．镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，B项正确；C．铁上镀铜，铁质镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜作电镀液，C项正确；D．在铁表面喷漆能与空气、水隔开，D项正确；故选A 4．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 【答案】C 【解析】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。 5． 下列有关金属的保护方法的说法中正确的是(　　) 6． A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 【答案】C 【解析】A．涂层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行保护，A错误；B．镀层破损后由于锌的金属性比铁强，和铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀，B错误；C．装锌块是牺牲阳极的阴极保护法，C正确；D．应是用沥青作涂层的涂层保护法，D错误；故选C。 6．(2026·福建漳州高二期中)我国最新研发的海洋气象漂流观测仪备受瞩目，其上部安装有太阳能电池板以供气象仪工作，水下装备刷油漆和安装锌块。下列说法正确的是( ) A．刷油漆和钢铁表面发蓝处理的目的相同 B．太阳能电池与原电池的工作原理相同 C．安装锌块的保护法为外加电流法 D．锌块为负极，电极反应式为Zn+2e-=Zn2＋ 【答案】A 【解析】A项，刷油漆可隔绝金属与氧气、水接触，钢铁表面发蓝处理是在金属表面形成致密氧化膜阻碍腐蚀，二者目的都是防止金属腐蚀，A正确；B项，太阳能电池是将光能转化为电能，原电池是将化学能转化为电能，二者工作原理不同，B错误；C项，锌比铁活泼，安装锌块的保护法为牺牲阳极的阴极保护法，外加电流法需要外接电源才能实现，C错误；D项，锌块为负极，发生失电子的氧化反应，正确电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋，选项给出的反应为得电子的还原反应，D错误；故选A。 7．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 【答案】B 【解析】金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误，C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故D正确。 8．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是(　　) A．若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液 B．若A为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变 C．可能产生Fe2O3·nH2O D．腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 【答案】C 【解析】析氢腐蚀的总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，使B处液面下降，则A溶液不可能是酸性溶液，A项错误；若A为NaCl溶液，则发生吸氧腐蚀，B处液面上升，B项错误；发生吸氧腐蚀，2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水，氧化产物变为Fe2O3·nH2O，C项正确；如果是析氢腐蚀，总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D项错误。 9．将Zn块连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法不正确的是(　　) A．该装置设计利用了原电池原理 B．Zn的金属性比Fe的金属性强 C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn 【答案】D 【解析】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故Ａ正确；B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故Ｂ正确；C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故C正确；D．原电池中电子由负极流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故D错误；故选D。 10．“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是(　　) A．两种保护法中都要采用辅助电极 B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极 C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理 D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀 【答案】C 【解析】A．“外加电流法”采用辅助电极作阳极，“牺牲阳极法”采用辅助电极作负极，故都要采用辅助电极，A正确；B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极，作阴极，被保护，B正确；C．“牺牲阳极法”利用了原电池原理，C错误；D．钢铁在潮湿空气中会形成原电池，故生锈发生了电化学腐蚀，D正确；故选C。 11．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是(　　) A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 【答案】B 【解析】A．破损后铁直接暴露在空气中容易发生电化学腐蚀，搪瓷层破损不能起到防止生锈的作用， A错误；B．镀锌层破坏后，锌作原电池的负极，失电子，铁作正极，锌继续保护铁，B正确；C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，锌失电子被腐蚀，但是铁得到了保护，此法是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是在金属表面覆盖保护层，不属于电化学保护法，D错误；故选B。 12．(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 【答案】D 【解析】因Zn比Fe活泼，锌环与铁帽构成原电池时，锌环为负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的铁帽被保护起来，该保护铁帽的方法是牺牲阳极法。A项，由分析可知，该保护铁帽的方法是牺牲阳极法，A正确；B项，由分析可知，铁帽为正极，O2被还原生成生成OH-，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，外加电流法是通过外部电源将被保护金属(铁帽)作为阴极，强制电子流向被保护的铁冒，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护，C正确；D项，把锌环换成锡环后，因铁比锡活泼，构成原电池时，锡环作正极，铁帽作负极而被腐蚀，所以把锌环换成锡环后，不能防止铁帽被腐蚀，D错误；故选D。 13．铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 【答案】B 【解析】铁铆钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。 14．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是( ) A．该装置能够将电能转化为化学能 B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe-2e-Fe2+ C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 【答案】B 【解析】A项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B项，左端为阳极，其腐蚀速率较右端快，错误；C项，如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，正确。 15．(2023·河北省邢台市九师联盟高三联考)利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的条件下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效转化，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．工作过程中，铁极为正极 B．在强酸性污水中处理效果更好 C．富氧时，碳极电极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－=4OH－ D．工作过程中电子从铁极流出，通过溶液被运输至碳极表面 【答案】C 【解析】铁极上铁失电子产生亚铁离子，碳极上主要发生吸氧腐蚀，氧气得电子产生氢氧根离子。A项，工作过程中，铁极为负极，A错误；B项，强酸性污水中难以形成絮凝剂，效果不佳，B错误；C项，富氧时，氧气放电，碳极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C正确；D项，电子不能在溶液中传导，D错误；故选C。 16．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是( ) A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀 B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+ D．图中生成铁锈最多的是乙区域 【答案】D 【解析】A项，海水溶液为弱碱性，发生吸氧腐蚀，A错误；B项，将铁闸与石墨相连，铁比碳活泼，铁作负极失电子，可以加快海水对铁闸的腐蚀，B错误；C项，铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁离子，电极反应式：Fe-2e−=Fe2+，C错误；D项， 在乙处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，故D正确；故选D。 17．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 【答案】B 【解析】要防止钢铁输水管被腐蚀，可以采用两种电化学防腐方法：一为原电池原理：牺牲阳极法，将钢铁输水管设计为原电池的正极被保护，负极采用活波金属被消耗用来保护正极钢铁输水管；二为电解原理：外加电流法，将钢铁输水管与外接电源的负极相连接，用惰性电极作阳极，通过电解原理将钢铁输水管保护起来。A．钢铁发生腐蚀的负极为铁元素，被氧化失去电子转化为Fe2+，电极反应式为：Fe - 2e- = Fe2+，A正确；B．导线与Cu块连接，钢铁输水管的Fe比Cu活波，形成原电池后Fe作负极失去电子被腐蚀，起不到保护钢铁输水管作用，B错误；C．将导线与Zn块连接，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法，C正确；D．导线与Zn块连接时，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，原电池中电子由负极流向正极，则电子从Zn块流向钢铁输水管，D正确；故选B。 18．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答下列问题： (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，写出该腐蚀过程中的电极反应式：负极： ， 正极：_____________________________。 (2)为了降低某水库铁闸门的腐蚀速率，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R可以采用________(填字母)。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 (3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极上。 【答案】(1)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)C　(3)负 【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接比较活泼的金属时，活泼的金属作负极被氧化，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极法。Na与水会剧烈反应，本题应该选用锌。(3)图乙所示方案属于外加电流法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极上。 素养提升 19．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，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀 C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的阴极 【答案】C 【解析】A项，水面附近的铁接触的氧气多，容易腐蚀，错误；B项，铁作为阴极受保护，不容易腐蚀，错误；C项，高温下铁被氧化，正确；D项，镁块为原电池的负极，生活中一般用锌块，因为镁容易形成致密氧化膜，错误。 20．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　) A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 【答案】B 【解析】Ⅱ中铁钉与铜丝相连，金属活动性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C选项正确；Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及Ⅱ，由于均发生了2H＋＋2e－===H2↑，Ⅰ和Ⅱ中均生成了气体，液面都会下降，装置Ⅱ的左侧液面比装置Ⅰ的左侧液面低，A选项正确，B选项错误；Ⅲ中浓硫酸吸水，从而使铁钉处在干燥空气中几乎不腐蚀，D选项正确。 21．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　) A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成 C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4．48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ 【答案】C 【解析】根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；潮湿环境中的Cl－与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=== Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。 22．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ① ② ③ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　) A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 【答案】D 【解析】②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。 23．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是(　　) A．pH=6.0时，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH– B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–3e-=Fe3+ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2．0时，压强随时间变化的曲线走势与铁基本相同 【答案】C 【解析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答；A．由图可知，pH=6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压减小，也说明有吸氧腐蚀；因此正极电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，A错误；B．整个过程中，锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，B错误；C．若pH=4．0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的气体压强会有下降，而图中pH=4．0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明图中反应除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，C正确；D．pH=2．0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，D错误；故选C。 迁移创新 24．下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是(　　) A．若X为碳棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处，均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑ 【答案】D 【解析】A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，A不符合题意；B．若X为锌棒，开关K置于A处时形成电解池，Fe作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，均可减缓铁的腐蚀，B不符合题意；C．若X为锌棒，开关K置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，C不符合题意；D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，D符合题意；故选D。 25．(2026·山东青岛一模)海洋工程中，钢铁设备在海水环境中常发生缝隙腐蚀。缝隙处因氧气难以扩散而导致氧浓度远低于自由表面，形成氧浓差电池，加速局部腐蚀。Fe2+扩散至缝隙外，与自由表面的氧气接触，形成铁锈，机理如图。下列说法正确的是( ) A．缝隙内表面为氧浓差电池的正极 B．随电池反应进行，自由表面附近的海水pH升高 C．海水中Cl-向自由表面迁移 D．若有1 mol氧气参与反应，金属内部转移4 mol电子 【答案】B 【解析】该腐蚀属于氧浓差原电池腐蚀：氧气浓度更高的自由表面为原电池正极，氧气浓度低的缝隙内为负极。A项，缝隙处氧气浓度低，Fe在缝隙处失电子发生氧化反应，是氧浓差电池的负极，A错误；B项，自由表面是正极，正极的电极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-，反应生成OH-，使自由表面附近氢氧根浓度增大，pH升高，B正确；C项，原电池中阴离子向负极迁移，负极是缝隙内，因此Cl-向缝隙内迁移，而非自由表面，C错误；D项，O2参与反应时，每个O原子从0价变为-2价，1 mol O2共得到4 mol电子，但转移的4 mol电子并非全部用于金属内部的转移(电极反应)，还包括外部F2+与自由表面的氧气接触，形成铁锈的过程，D错误；故选B。 26．多年来，国家对北洋水师的考古调查从来没有停止过，北洋水师的“经远舰”在沉没124年后被打捞出来。已知：正常海水呈弱碱性。 (1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为_______。 (2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行了处理。 ①下列说法不正确的是________。 A．锌块发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+ B．舰体有电子流入，可以有效减缓腐蚀 C．若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源正极相连 D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同 ②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，舰体上正极的电极反应式为_________。 (3)船上有些器皿是铜制品，表面有铜锈。 ①据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。 下列说法正确的是________ A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈 B．Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液 C．青铜器表面涂一层食盐水可以做保护层 D．用HNO3溶液除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧” ②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为______。 (4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施保护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：________。 【答案】(1)Fe-2e-=Fe2+ (2)①C ②O2+4e-+2H2O=4OH- (3)①A ②4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl- (4)脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀 【解析】(1)舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。故选：Fe-2e-=Fe2+；(2)①A．锌比铁活泼，锌块先发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，故A正确；B．舰体为正极，是电子流入的一极，正极被保护，可以有效减缓腐蚀，故B正确；C．采用外加电流的阴极保护法保护金属时，被保护的金属作阴极，若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源负极相连，故C错误；D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同，都是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；故选C；②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，正极是氧气得电子发生还原反应，舰体上正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。故选：O2+4e-+2H2O=4OH-；(3)①A．由图片信息可知，Cu2(OH)3Cl疏松、易吸收水，会使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散，所以属于有害锈，故A正确；B．Cu2(OH)2CO3能溶于盐酸但不能溶于氢氧化钠溶液，故B错误；C．青铜器表面涂一层食盐水提供形成原电池的电解质溶液，加快铜的腐蚀，故C错误；D．HNO3溶液具有强氧化性，加快铜的腐蚀，故D错误；故选A；②将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-；(4)从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀。 27．钢铁在自然界中的腐蚀比较普遍。 (1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_____腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的____(填“正”或“负”)极相连。 (2)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中的正极反应式为____。 (3)铁器深埋地下，也会发生严重的电化学腐蚀，原因是一种称为硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，将土壤中的还原为S2-，试写出该电化学腐蚀的正极反应式____。 (4)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_____处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____。 【答案】(1) 吸氧腐蚀     负 (2)ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH- (3)SO42-+8e-+4H2O=S2-+8OH- (4) N     牺牲阳极的阴极保护法 【解析】(1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；原电池中的正极和电解池中的阴极得到电子，被保护，所以为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的负极相连；(2)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液构成原电池，铁作负极，碳作正极，正极上次氯酸根离子得电子生成氯离子和氢氧根离子，电极反应式为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-；(3)将土壤中的SO42-还原为S2-，可知得到电子，该电化学腐蚀的正极反应式为SO42-+8e-+4H2O=S2-+8OH-；(4)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此进K应置于N处；若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。 28．铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理铝件表面，优化氧化膜结构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化膜厚度，操作步骤如下： (1)铝片预处理 铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：_______；再用10％(质量分数)的HNO3溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68％(质量分数)的浓硝酸配制该化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有_______、_______、玻璃棒和胶头滴管。 (2)电解氧化 取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06A，用直流电源在5～6mol/L硫酸中电解。其中铝片接电源_______极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所示)，C阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为_____，A阶段电压逐渐增大的原因是_____。 (3)氧化膜质量检验 取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液(3gK2Cr2O7+75mL水+25mL浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3+)所需时间，可判断氧化膜的耐腐蚀性。写出该变色反应的离子方程式：_______。 (4)氧化膜厚度测定 ①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4．0cm2，洗净吹干，称得质量为0.7654g； ②将铝片浸于60℃的溶膜液中煮沸10分钟进行溶膜处理； ③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.7442g。 已知氧化膜的密度为2．7g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为_____μm(1μm=1×10-4cm)。 【答案】(1) Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O     烧杯     量筒 (2)  正     2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+、Al2O3+6H+=Al3++3H2O     电流不变时，氧化膜覆盖阳极表面，电阻增大 (3)2Al+ Cr2O72- +14H+=2Cr3++2Al3++7H2O (4)19.6 【解析】(1)铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，即Al2O3与NaOH溶液反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O，用浓硝酸配制一定量的10％(质量分数)的HNO3溶液，需要的实验步骤为：计算、量取、稀释、装瓶，需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒和胶头滴管；(2)本电解的目的是将铝片电解氧化生成致密的氧化物保护膜，电解池中阳极发生氧化反应，则其中铝片接电源正极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所示)，C阶段多孔层产生孔隙即生成有Al2O3保护膜，同时又被生成的H+消耗掉一部分Al2O3，从而形成多孔层产生空隙，该过程的离子反应方程式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+、Al2O3+6H+=Al3++3H2O，随着电解的进行氧化膜覆盖阳极表面厚度加厚，电阻增大，则为了保持电流不变，则A阶段电压需逐渐增大；(3)该变色反应即K2Cr2O7转化为了Cr3+，被还原，即Al参与该反应转化为Al3+，根据氧化还原反应配平可得，该反应的离子方程式为：2Al+ Cr2O72- +14H+=2Cr3++2Al3++7H2O；(4)由题干可知，氧化膜的质量为：0.7654g-0.7442g=0.0212g，则氧化膜的体积为：=0.00785cm3，则氧化膜的厚度为：=0.00196cm=19.6μm。 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 课标要点 1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 学习重难点 重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。 难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。 知识点 金属腐蚀 1．金属腐蚀 金属或合金与周围的____________发生________反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子________电子变为阳离子，金属发生________反应。 2．金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： (1)化学腐蚀： ①含义：金属直接发生________而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如____________________等，________液体，如石油。 (2)电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生________反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 ②条件：接触到________溶液。 3．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 教材延伸 不能以为干燥环境下金属完全不会腐蚀，实际上干燥高温的工况中，金属会和氧气、硫化物发生直接化学反应，引发化学腐蚀，并非只有潮湿环境才会出现腐蚀。 随学随练 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 知识点 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀(重点) 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较____ 水膜酸性________________ 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 ________________ ________________ 总反应 ________________ ________________ 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：________________________________________________ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 特别提醒 1．化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。 2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 3．钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 随学随练 1．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( ) A．碳表面发生还原反应 B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主 D．图②中，正极反应式为O2+4e－+2H2O═4OH－ 2．用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应：Fe-3e－===Fe3＋ 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 3．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 知识点 金属的防护 金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、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 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理 要求：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 要求：被保护的金属作为阴极，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。 特别提醒 外加电流阴极保护时被保护金属必须接电源负极，严禁接反。 随学随练 1．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　) A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属 B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀 C．铁与电源正极连接可实现电化学保护 D．阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法 2．(2026·湖北黄石高二期中)下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法正确的是( ) A．防腐效果：金属表面发蓝处理甲乙 B．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜或合金 C．图甲的防腐原理是外加电流法 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可能发生O2+2H2O+4e-=4OH- 3．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．若d为石墨，则铁片腐蚀加快 B．若d为石墨，则石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．若d为锌块，则铁片不易被腐蚀 D．若d为锌块，则铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 拓展 实验探究金属腐蚀与防护 1．实验探究——电化学腐蚀 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 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，形成电化学腐蚀，速率更快 2．实验探究——电化学防护 实验探究一： 如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 结论 溶液中不含Fe2＋ ，铁作正极未被腐蚀 实验探究二： 培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。 实验 装置 现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红 结论 铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀 活学活用 1．(2026·广东河源高二期末)某同学用如图的装置探究金属的腐蚀情况。下列说法正确的是( ) A．最先观察到变红的区域是① B．铁片发生氧化反应，①和③处可看到蓝色沉淀 C．④处多孔石墨上发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH- D．若将多孔石墨均换成锌片，保持其他操作不变，观察到的现象相同 2．某同学进行下列实验 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是(　　) A．生铁片发生吸氧腐蚀 B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋ 14．表面皿都中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(图A)和缠有锌片的铁钉(图B)放置其中，如图所示，一段时间后b处和c处出现变红现象 已知：Fe2+和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀。下列说法不正确的是( ) A．发生氧化反应的是a处和d处 B．图A中a处出现蓝色沉淀 C．b处和c处电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．对铁钉腐蚀起防护作用的是图B 拓展 金属腐蚀快慢的比较 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 活学活用 1．下列各容器中盛有海水，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是( ) A．④＞②＞①＞③＞⑤＞⑥ B．⑤＞④＞②＞③＞①＞⑥ C．④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤ D．⑥＞③＞⑤＞②＞④＞① 2．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 3．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是__________。 题型 金属腐蚀原理综合应用 ▌例1 (2026·河南洛阳高二期末)为减少钢铁的腐蚀，可在钢铁部件表面进行发蓝处理。某种发蓝处理过程中铁的转化如下，过程中同时产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。 下列说法错误的是( ) A．钢铁腐蚀过程中，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2＋ B．发蓝处理可减少钢铁腐蚀的主要原因是钢铁表面生成一层致密的 Fe3O4薄膜 C．Ⅰ中反应的离子方程式为3Fe+4H2O+NO2-=3FeO22-+2NH3↑+5H+ D．除发蓝处理外，还可以用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌达到防护的目的 解题贴士 1．金属腐蚀的类型 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－＝Mn＋ M－ne－＝Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 2．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－＝Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－＝H2↑ O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 ▌对点练1-1 结合下图判断，下列叙述正确的是(　　) A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀 ▌对点练1-2 国产航母福建舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池 B．甲是海水环境下的腐蚀情况 C．被腐蚀时正极反应式为Fe-2e—＝Fe2＋ D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀 题型 金属防护原理综合应用 ▌例2 (2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)海港、码头的钢制管桩长期受海水(呈弱碱性，含Cl-，SO42-等)的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护(装置如图)，高硅铸铁为惰性直流电源辅助阳极。下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁做惰性阳极，仅起导电作用不会被损耗 B．阳极主要发生的反应是Cl-被还原为Cl2 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．外加电压偏高时，钢制管桩表面可能发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 解题贴士 1．金属的电化学防护 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 被保护金属作正极(阴极)；活泼金属作负极(阳极)。阳极要定期予以更换 将被保护金属与电源的负极相连作阴极；另一附加电极与电源的正极相连作阳极 实例示意图 2．金属的其他防护方法 (1)加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 (2)改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的不锈钢。 ▌对点练2-1 金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法不正确的是 A．图乙所示钢闸门的防腐效果比图甲好 B．图甲中，阳极材料需应定期更换 C．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- ▌对点练2-2 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可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 基础通关 1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀 B．银质物品久置表面变黑 C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈 D．生铁比纯铁更容易生锈 2．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　) A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 3．下列铁制品防护的装置或方法中错误的是(　　) A B C D A．外加电流法 B．牺牲阳极法 C．表面镀铜 D．表面喷漆 4．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 5． 下列有关金属的保护方法的说法中正确的是(　　) A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 6．(2026·福建漳州高二期中)我国最新研发的海洋气象漂流观测仪备受瞩目，其上部安装有太阳能电池板以供气象仪工作，水下装备刷油漆和安装锌块。下列说法正确的是( ) A．刷油漆和钢铁表面发蓝处理的目的相同 B．太阳能电池与原电池的工作原理相同 C．安装锌块的保护法为外加电流法 D．锌块为负极，电极反应式为Zn+2e-=Zn2＋ 7．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 8．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是(　　) A．若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液 B．若A为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变 C．可能产生Fe2O3·nH2O D．腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 9．将Zn块连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法不正确的是(　　) A．该装置设计利用了原电池原理 B．Zn的金属性比Fe的金属性强 C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn 10．“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是(　　) A．两种保护法中都要采用辅助电极 B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极 C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理 D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀 11．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是(　　) A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 12．(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 13．铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 14．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是( ) A．该装置能够将电能转化为化学能 B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe-2e-Fe2+ C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 15．(2023·河北省邢台市九师联盟高三联考)利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的条件下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效转化，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．工作过程中，铁极为正极 B．在强酸性污水中处理效果更好 C．富氧时，碳极电极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－=4OH－ D．工作过程中电子从铁极流出，通过溶液被运输至碳极表面 16．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是( ) A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀 B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+ D．图中生成铁锈最多的是乙区域 17．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 18．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答下列问题： (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，写出该腐蚀过程中的电极反应式：负极： ， 正极：_____________________________。 (2)为了降低某水库铁闸门的腐蚀速率，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R可以采用________(填字母)。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 (3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极上。 素养提升 19．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，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀 C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的阴极 20．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　) A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 21．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　) A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成 C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4．48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ 22．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ① ② ③ 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　) A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 23．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法正确的是(　　) A．pH=6.0时，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH– B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–3e-=Fe3+ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2．0时，压强随时间变化的曲线走势与铁基本相同 迁移创新 24．下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是(　　) A．若X为碳棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处，均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑ 25．(2026·山东青岛一模)海洋工程中，钢铁设备在海水环境中常发生缝隙腐蚀。缝隙处因氧气难以扩散而导致氧浓度远低于自由表面，形成氧浓差电池，加速局部腐蚀。Fe2+扩散至缝隙外，与自由表面的氧气接触，形成铁锈，机理如图。下列说法正确的是( ) A．缝隙内表面为氧浓差电池的正极 B．随电池反应进行，自由表面附近的海水pH升高 C．海水中Cl-向自由表面迁移 D．若有1 mol氧气参与反应，金属内部转移4 mol电子 26．多年来，国家对北洋水师的考古调查从来没有停止过，北洋水师的“经远舰”在沉没124年后被打捞出来。已知：正常海水呈弱碱性。 (1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为_______。 (2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行了处理。 ①下列说法不正确的是________。 A．锌块发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+ B．舰体有电子流入，可以有效减缓腐蚀 C．若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源正极相连 D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同 ②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，舰体上正极的电极反应式为_________。 (3)船上有些器皿是铜制品，表面有铜锈。 ①据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。 下列说法正确的是________ A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈 B．Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液 C．青铜器表面涂一层食盐水可以做保护层 D．用HNO3溶液除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧” ②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为______。 (4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施保护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：________。 27．钢铁在自然界中的腐蚀比较普遍。 (1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_____腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的____(填“正”或“负”)极相连。 (2)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中的正极反应式为____。 (3)铁器深埋地下，也会发生严重的电化学腐蚀，原因是一种称为硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，将土壤中的还原为S2-，试写出该电化学腐蚀的正极反应式____。 (4)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_____处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____。 28．铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理铝件表面，优化氧化膜结构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化膜厚度，操作步骤如下： (1)铝片预处理 铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：_______；再用10％(质量分数)的HNO3溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68％(质量分数)的浓硝酸配制该化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有_______、_______、玻璃棒和胶头滴管。 (2)电解氧化 取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06A，用直流电源在5～6mol/L硫酸中电解。其中铝片接电源_______极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图所示)，C阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为_____，A阶段电压逐渐增大的原因是_____。 (3)氧化膜质量检验 取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液(3gK2Cr2O7+75mL水+25mL浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3+)所需时间，可判断氧化膜的耐腐蚀性。写出该变色反应的离子方程式：_______。 (4)氧化膜厚度测定 ①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4．0cm2，洗净吹干，称得质量为0.7654g； ②将铝片浸于60℃的溶膜液中煮沸10分钟进行溶膜处理； ③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.7442g。 已知氧化膜的密度为2．7g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为_____μm(1μm=1×10-4cm)。 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $