专题1 第3单元 金属的腐蚀与防护（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（苏教版 江苏专版）

本讲义聚焦金属的腐蚀与防护核心知识点，先阐述腐蚀的普遍性及危害，通过实验探究铁的电化学腐蚀原理，对比析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件、电极反应及总反应，再系统梳理金属防护方法，形成“现象-原理-应用”的学习支架。 该资料以实验探究为核心，通过铁的电化学腐蚀实验培养科学探究与实践能力，用对比表格明晰化学与电化学腐蚀区别发展科学思维，结合文物保护、轮船防护等实例渗透科学态度与责任。课中辅助教师实验教学，课后通过练习题和归纳总结帮助学生查漏补缺。

第三单元　金属的腐蚀与防护 [核心素养发展目标]　1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式，提高科学探究与创新意识。2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护，树立防止金属腐蚀的意识，培养科学态度与社会责任。 一、金属的电化学腐蚀 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。 思考　举例说明日常生活中金属腐蚀的现象。 提示　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。金属生产设备的腐蚀损坏会导致工厂停产。 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、金属船体损坏。 ④还会造成火灾、爆炸等危险。 2.金属腐蚀 实验探究铁的电化学腐蚀原理 实验装置 实验步骤 按图组装好仪器，几分钟后，打开止水夹 实验现象 两支具支试管中都有红褐色铁锈产生。a装置中的导管内红墨水水柱上升，水柱液面高于小试管中的液面，甚至有少量红墨水流到a装置的具支试管中。b装置中部分铁粉溶解，导管内红墨水水柱下降，水柱液面低于小试管中的液面，甚至有少量气泡从导管口冒出 实验结论 a装置的具支试管中气体压强减小，b装置的具支试管中气体压强增大，这是铁在两种不同的条件下发生不同的电化学腐蚀而引起的 3.钢铁的电化学腐蚀 类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜的酸性较强 水膜的酸性较弱或呈中性 负极反应式 Fe-2e-===Fe2+ 正极反应式 2H++2e-===H2↑ O2+4e-+2H2O===4OH- 总反应式 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·nH2O)，反应如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要) 定义 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 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 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 条件 金属与氧化性物质直接接触 水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性(吸氧腐蚀)或水膜酸性较强(析氢腐蚀) 本质 金属被氧化生成金属离子 区别 无电流产生 有微弱电流产生 (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属原子失去电子被氧化的过程(　　) (2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主(　　) (3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀(　　) (4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e-===Fe3+(　　) (5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈(　　) (6)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 1.“珍贵文物蕴含着璀璨文化和深远历史，记录着人类文明和社会进步”。下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是(　　) A.唐三彩陪葬俑 B.三国竹木简牍 C.清寿山石造像 D.中山王铁足铜鼎 答案　D 解析　唐三彩陪葬俑、清寿山石造像属于硅酸盐材料，竹木简牍属于有机材料，都不易发生电化学腐蚀，铜鼎属于合金，易发生电化学腐蚀，故选D。 2.下列现象与电化学腐蚀有关的是(　　) A.金属钠置于空气中表面变暗 B.银质物品久置表面变暗 C.钢铁在潮湿空气中发生腐蚀 D.输油钢管被原油中的硫化物腐蚀 答案　C 解析　钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，与电化学腐蚀无关，A错误；银和空气中微量的H2S直接反应生成硫化银，该过程为化学腐蚀，B错误；输油钢管被原油中的硫化物腐蚀，该过程为化学腐蚀，D错误。 二、金属的电化学防护 1.金属防护的原理 金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，应从金属腐蚀的化学反应原理、腐蚀的类型等方面来确定金属防护的具体方法。 2.金属防护的方法 (1)在金属表面覆盖保护层 ①涂层保护：如涂油、油漆或覆盖塑料等； ②镀层保护：在金属表面镀上一层不活泼金属； ③氧化膜保护：通过化学方法使金属表面生成一层致密的氧化膜。 (2)电化学防护法 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 形成原电池时，被保护金属作阴极(正极)；更活泼的金属作阳极(负极)参加反应 被保护金属与电源的负极相连，作阴极；另一惰性材料与电源的正极相连，作阳极 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 应用 保护一些钢铁设备，如石油管道、海轮外壳等 保护土壤、海水及河水中的金属设备 图示 (3)改变金属的组成或结构 ①原理：物质的结构决定了物质的性质，采取一定的措施可以使金属的组成或内部结构发生一定的变化，提高抗腐蚀能力。 ②应用：最常见的方法是在金属中添加其他元素制成耐蚀合金。如在铁中加入一定量的镍、铬等金属可制成不锈钢，这类合金的抗腐蚀性比铁要强很多倍。 (1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理(　　) (2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用(　　) (3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用(　　) (4)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 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。本题中，铁被腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。 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.(2025·南京期末)保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法不正确的是(　　) A.铁栅栏上涂上油漆 B.铁闸与直流电源正极相连 C.轮船底部镶嵌锌块 D.家用铁锅水洗后及时擦干 答案　B 解析　与直流电源正极相连的铁闸作电解池的阳极，会加快铁闸的腐蚀，保护方法不正确，故选B。 2.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 (1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于　　　　处，铁棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　，该种防护方法称为　　　　。  (2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，该电化学防护法称为　　　　。  答案　(1)N　2H2O+2e-===H2↑+2OH-　外加电流的阴极保护法　(2)O2+4e-+2H2O===4OH-　牺牲阳极的阴极保护法 课时对点练 [分值：100分] [1~4题，每小题6分；5~8题，每小题7分] 题组一　金属的腐蚀 1.(2025·南京建邺区期末)铁制文物在潮湿环境中，会受到严重的腐蚀。明代的三宝公铁矛出土时的外观如图。下列说法正确的是(　　) A.铁矛主要发生化学腐蚀 B.铁矛被腐蚀时会吸收能量 C.铁矛被腐蚀时，Fe-3e-===Fe3+ D.将铁制文物放在干燥处，可延缓腐蚀 答案　D 2.(2024·扬州市第一中学高二上学期期中)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。下列说法错误的是(　　) A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.断电时，锌环上的电极反应为Zn-2e-===Zn2+ D.断电时，则不能防止铁帽被腐蚀 答案　D 解析　通电时，锌环连接电源正极，锌为阳极，阳极发生氧化反应，故A正确；阴极为溶液中氢离子得电子，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，故B正确；断电时发生原电池反应，锌环失电子作负极，电极反应为Zn-2e-===Zn2+，故C正确；断电时锌作负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，可以防止铁帽被腐蚀，故D错误。 3.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.甲、乙相比，乙中铁被腐蚀得更严重 D.向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红 答案　B 解析　甲中铁片作负极发生反应而溶解，溶液中的氢离子在铜层上生成氢气，B正确；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，A、C错误。 4.用如图装置进行铁的电化学腐蚀实验，一段时间后，试管发热，导管口有气泡产生。下列说法正确的是(　　) A.铁发生的电极反应为Fe-3e-===Fe3+ B.铁腐蚀过程中，部分化学能转化为热能 C.碳粒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　铁发生的电极反应为Fe-2e-===Fe2+，A错误；铁腐蚀过程中，试管发热，说明部分化学能转化为热能，B正确；铁粉、碳粒、氯化钠溶液构成原电池，碳粒的存在加快铁腐蚀的速率，C错误；铁腐蚀过程中，具支试管内温度升高，气体膨胀，故导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀，D错误。 题组二　金属的防护 5.(2025·扬州大学附属中学高二月考)下列关于轮船嵌有锌块实施保护的判断不合理的是(　　) A.腐蚀的正极反应：2H2O+O2+4e-===4OH- B.可用镁合金块代替锌块进行保护 C.嵌入锌块后的负极反应：Fe-2e-===Fe2+ D.该方法采用的是牺牲阳极的阴极保护法 答案　C 解析　在海水中，轮船外壳的Fe、C、海水形成原电池，发生吸氧腐蚀，C作正极，正极反应：2H2O+O2+4e-===4OH-，A合理；镁的金属活动性比铁强，构成原电池时，Mg作负极，可阻止铁失电子，所以可用镁合金块代替锌块进行保护，B合理；嵌入锌块后，锌作负极，Fe作正极，负极Zn失电子，负极反应：Zn-2e-===Zn2+，C不合理；该方法锌失电子被腐蚀，发生氧化反应，铁作正极被保护，所以采用的是牺牲阳极的阴极保护法，D合理。 6.航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。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.舰艇腐蚀是因为形成了电解池 B.图甲是海水环境下的腐蚀情况 C.由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素 D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀 答案　D 解析　舰艇被腐蚀是因为形成了原电池，故A错误；海水中含有电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误；焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。 题组三　金属腐蚀和防护的综合考查 7.下列有关金属腐蚀的说法错误的是(　　) A.图a中，若将海水换为蒸馏水，则生铁的腐蚀速率减小 B.图b中，开关由M改置于N时，Cu⁃Zn合金的腐蚀速率减慢 C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D.图d中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的负极 答案　C 解析　图a中，水是弱电解质，蒸馏水的导电能力很弱，则生铁的腐蚀速率减小，A正确；图b中，开关由M改置于N时，合金作正极，锌作负极，所以合金的腐蚀速率减慢，B正确；图c中，接通开关时，Zn作负极，腐蚀速率增大，氢离子在铂上放电生成氢气，C错误；图d中，Mg的活泼性比Fe强，构成原电池时，Mg作负极，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，D正确。 8.在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A.原理图可理解为两个串联电解装置 B.溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色 C.溶液中铁丝左侧电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑ D.地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等) 答案　C 解析　由原理图可知，左侧铁棒与正极相连，为阳极，铁丝左侧应为阴极，形成电解装置，铁丝右侧为阳极，右侧铁棒为阴极又组成电解装置，所以可理解为两个串联电解装置，A项正确；左侧铁棒为阳极，电极反应为Fe-2e-===Fe2+，左侧铁丝为阴极，电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，OH-浓度增大，与阳极产生的Fe2+结合生成白色Fe(OH)2沉淀，后被氧化成灰绿色，B项正确，C项错误。 [9~10题，每小题7分] 9.(2024·苏州中学月考)某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂(凝固剂，不参与反应)的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞试液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中，观察现象如表。已知：K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+能产生蓝色沉淀，对有关实验现象及分析不正确的是(　　) ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉 A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速率ⅰ快 B.该实验证明，若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，则破损后依旧可以防护 C.培养皿ⅱ 中对铁钉的防护是牺牲阳极的阴极保护法 D.随着实验的进行，培养皿ⅰ和ⅱ中均出现红褐色浑浊 答案　D 解析　变红说明有OH-生成，则两个培养皿中都发生吸氧腐蚀，电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，培养皿ⅰ中铁钉为原电池的负极、铜为正极，培养皿ⅱ中锌为原电池的负极、铁钉为正极，铁钉被保护，所以培养皿ⅰ中铁钉腐蚀速率快，A项正确；若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，则破损后被保护金属作正极，依旧可以防护，B项正确；培养皿ⅱ中锌为负极，铁为正极，铁钉被保护，该防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，C项正确；培养皿ⅱ中铁钉受到保护，不会出现红褐色浑浊，培养皿ⅰ中铁钉为负极，失去电子生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2和O2、H2O反应生成Fe(OH)3，因此会出现红褐色浑浊，D项错误。 10.“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.孔内部若存在Cl-，对铁合金的腐蚀无影响 B.氧化0.2 mol Fe，需消耗2.24 L O2 C.铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3 D.为防止孔蚀发生，可以将外接电源负极与金属相连 答案　D 解析　未指明是否处于标准状况，不能用标准状况下气体的摩尔体积计算，B错误；铁合金腐蚀时先生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·nH2O，所以最终产物为Fe2O3·nH2O，C错误；为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属连接电源负极作电解池阴极，为外加电流的阴极保护法，D正确。 11.(18分)(2024·无锡期中)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问题。 (1)图1中被腐蚀的金属为　　　　，其腐蚀类型为　　　　(填字母，下同)。图2中金属腐蚀类型为　　　　。  A.化学腐蚀 B.电化学腐蚀 C.析氢腐蚀 D.吸氧腐蚀 (2)图1中Cu的作用是　　　　　　　　，结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)图2中铁的生锈过程为Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整：正极反应式为　　　　　　　　　，负极反应式为　　　　　　　，总反应式为　　　　　　　　　　　。  (4)下列防止铁制品生锈的措施合理的是　　　(填字母)。  A.在铁闸门表面涂油漆 B.在地下铁管道上安装若干镁合金 C.将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之钝化 答案　(1)Fe　BC　BD (2)作为正极材料，导电　铜作为正极，氢离子在内电路中移向正极，得到电子，生成氢气；铁作为负极，失去电子，电子通过外电路从负极移向正极，金属铁被腐蚀生成Fe2+ (3)O2+4e-+2H2O===4OH-　2Fe-4e-===2Fe2+　2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 (4)ABC 解析　(1)图1中SO2的水溶液作为电解质溶液，酸性较强，与铁、铜形成原电池，电化学腐蚀类型为析氢腐蚀；图2中电解质溶液显碱性，所发生电化学腐蚀类型为吸氧腐蚀。(3)图2中发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，在负极铁失电子，电极反应式为2Fe-4e-===2Fe2+，总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2。 12.(16分)某实验小组欲探究牺牲阳极的阴极保护法的原理，设计如图实验装置： 实验Ⅰ：向烧杯中加入一定量的饱和食盐水，插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流表连接后，再分别插入两个玻璃筒中，电流表指针发生偏转。 (1)锌棒上发生的电极反应为　　　　；  铁棒上发生的电极反应为　　　　　　　　。  (2)从铁棒附近取少量溶液于试管中，再向试管中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显现象，这说明该实验中无　　　　产生。  实验Ⅱ：该小组的同学将锌棒换为铜棒，并用导线将其与电流表连接。一段时间后，从插入铁棒的玻璃筒内取少量溶液于试管中，再向试管中滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。 (3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ　　　　(填“相同”或“相反”)。  (4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　。  (5)上述两个实验表明，活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时，一般是相对　　　　(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)2Zn-4e-===2Zn2+　2H2O+O2+4e-===4OH-　(2)Fe2+　(3)相反　(4)产生蓝色沉淀 溶液变红色　(5)不活泼　牺牲阳极的阴极保护法 解析　(1)锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的是吸氧腐蚀，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。(3)铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的也是吸氧腐蚀，铜作正极被保护，铁作负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反，所以电流表指针的偏转方向也相反。(4)铁作负极时，Fe失去电子生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜作正极，电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-，故在铜棒附近溶液变红色。(5)对比两个实验可知，一般情况下，发生吸氧腐蚀时，活泼金属被腐蚀，不活泼金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为牺牲阳极的阴极保护法。 学科网（北京）股份有限公司 $