1.4 金属的腐蚀与防护(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

该高中化学导学案围绕金属的腐蚀与防护展开，核心知识点包括电化学腐蚀原理（吸氧腐蚀、析氢腐蚀）、防护措施（加保护层、电化学防护等）及应用（保暖贴、废水处理等）。通过铁钉在饱和食盐水和稀醋酸中的对比实验导入，衔接原电池知识，为后续防护措施学习搭建支架。 资料特色在于实验探究与归纳总结结合，如对比两种腐蚀类型、防护方法，联系保暖贴等实际应用。习题含模拟题和高考题，培养科学思维（证据推理）、科学探究与实践能力，提升解决实际问题的科学态度与责任。

第 4 节　金属的腐蚀与防护 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 2.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。 知识点一　金属电化学腐蚀的原理 1.金属腐蚀的概念和分类 2.化学腐蚀和电化学腐蚀 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与接触到的物质　　　反应引起的腐蚀 由于形成原电池而使金属发生的腐蚀 现象 金属被腐蚀 　　　金属被腐蚀 区别 无电流产生 有　　　电流产生 实质 与联系 （1）实质：都是金属原子　　　　　被氧化而损耗；（2）联系：化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但　　　　　　　更普遍 　某同学设计了下面2个实验： 【实验 1】　将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱和铁钉的变化，如图1所示。 【实验 2】　向100 mL烧杯中加入约50 mL稀醋酸后，插入两个玻璃筒（无底）；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，如图2所示。 【交流讨论】 1.图1实验导管中的水面上升，铁钉表面生锈。产生这种现象的原因是什么？ 2.图2实验碳棒表面有气泡产生。产生这种现象的原因是什么？ 归纳总结 钢铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 区别与联系 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 相同点 腐蚀的实质 金属作原电池负极，失去电子被氧化 负极电极反应 Fe－2e－Fe2＋ 不同点 条件 水膜呈很弱的酸性、中性或碱性 水膜酸性较强 正极电极反应 O2＋2H2O＋4e－4OH－ 2H＋＋2e－H2↑ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2 Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑　　 其他反应 Fe2＋＋2OH－Fe（OH）2↓ 4Fe（OH）2＋2H2O＋O24Fe（OH）3　 Fe（OH）3失去部分水转化为铁锈 名师点拨 （1）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件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。 （2）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失去电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 （3）一般情况下，只有在金属活动性顺序中处于氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 1.（2025•河北衡水模拟）如图所示，滤纸用含几滴酚酞试液、K3溶液的饱和食盐水浸泡过，金属片X包裹着一段铁钉，一段时间后，下列说法正确的是{已知：Fe2＋与K3反应生成深蓝色物质}（　　） A．若X是锌，则滤纸上铁钉附近首先变红色 B．若X是铜箔，则铁钉上的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－ C．若X是镁，则铁钉处首先会出现深蓝色物质 D．若X是锡，则铁钉会受到保护 2.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟： （1）写出有关电极反应 ①铁棒：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②碳棒：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）该图所表示的是　　　　（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。 （3）若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示　　　（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀原理。 知识点二　金属腐蚀的防护 1．加保护层 （1）涂油漆等，将金属与外界环境隔离开。 （2）电镀：一般电镀上一层比被保护金属更活泼的金属。 2．电化学防护 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 　　　　　原理 　　　　原理 措施 被保护的金属作　　极（　　　极），用一种活泼性较强的金属作　　极（　　　极） 被保护的金属作　　极，惰性电极作辅助　　极，连上　　　　电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 3．其他方法 可运用电化学方法将被保护金属与外加直流电源的　　　极相连使其成为阳极，并使电压维持在可使该金属发生　　　　作用的范围内，防止其发生腐蚀。 　大坝中的钢闸门因为长时间浸泡在水中，必须进行金属腐蚀的防护，一般采用图甲、图乙所示的两种方法。 【交流讨论】 1.你能给出防护方法的具体名称吗？ 2.在两种方法中钢闸门分别作什么电极？ 3.在两种方法中，钢闸门哪个保护的更好？ 归纳总结 1.金属腐蚀的防护措施 注：牺牲阳极保护法无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属；阴极电保护法，不更换金属，但消耗电能。 2.金属腐蚀快慢的判断方法 （1）对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中（浓度相同）。 （3）活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，二者形成原电池时，较活泼的金属腐蚀越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 1.下列各种情况中，Fe片腐蚀速率由慢到快的顺序是（　　） A．⑤②①③④　 B．⑤①②④③ C．④②①③⑤　 D．④③①②⑤ 2.（2026•北京丰台高二期中）下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是（　　） A．外加电流 B．牺牲阳极 C．表面镀铜 D．制成不锈钢 知识点三　电化学腐蚀原理的应用 1．铁腐蚀原理的应用 （1）消耗空气中的氧气——测定　　　　　　　　的含量。 （2）消耗空气中的氧气和水——食品包装袋中以　　　　为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期。 （3）腐蚀过程放热——制成　　　　　　。 2．保暖贴 原理：铁与氧气的反应是　　　　反应，当空气中的氧气进入后，活性炭成为正极材料，食盐溶入水成为离子导体，氧气与铁粉通过无数个微小的原电池快速反应放出热量。 3．微电解技术处理工业废水 　根据某品牌保暖贴的产品说明书探究其发热原理。 品　　名：一次性保暖贴 主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂 产品性能：平均温度为55 ℃，最高温度为63 ℃，发热时间在12小时以上 使用说明：使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴在需要取暖或热敷部位的内衣外侧；使用完后，从衣服上撕下即可［严禁直接接触皮肤］ 【实验 1】　取A、B两袋保暖贴，A袋打开外袋取出内袋；B袋不打开外袋。放置在同样的环境中。 实验现象：A袋保暖贴温度很快上升；B袋温度没有明显变化。 【实验 2】　一天后，从上述A、B两袋中各取少量袋内物质于两支试管中，分别加入适量稀盐酸。 实验现象：A袋内物质部分溶解，溶液呈黄色（已知：铁锈和稀盐酸反应后溶液变黄色）；B袋内物质部分溶解，产生无色气体，溶液变成浅绿色。 【交流讨论】 1.保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？ 2.为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？ 归纳总结 保暖贴的发热原理 1.利用原电池反应加快氧化反应速率，将化学能转化为热能。 负极反应：Fe－2e－Fe2＋；正极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－；总反应：2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3，2Fe（OH）3Fe2O3•nH2O＋（3－n）H2O，最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3•nH2O）。 2.使用蛭石作保温材料。通过透气膜的透氧速率控制放热的温度和时间。 1.（2026•黑龙江高二期中）暖贴主要由铁粉、活性炭、无机盐、水、蛭石、吸水性树脂等组成，如图所示，具有携带方便、发热快、持续时间久等优点。下列有关说法错误的是（　　） A．暖贴发热原理为铁的吸氧腐蚀 B．活性炭作为原电池正极材料 C．负极反应式为Fe－2e－Fe2＋ D．透气膜的透氧速率越快，暖贴的发热温度越高 2.利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不锈钢制品，缝隙处氧浓度比海水中低，易形成浓差电池而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．金属缝隙内表面为负极，外表面为正极 B．缝隙内溶液pH增大，加快了缝隙内腐蚀速率 C．为了维持电中性，海水中大量Cl－进入缝隙 D．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－ 1.（2026•山东烟台高二期中）钢铁的锈蚀会产生很多不利影响，下列有关说法正确的是（　　） A．“海葵一号”生产储油装置在其钢铁外壳镶嵌了锌块，此法为外加电流阴极保护法 B．纯铁在醋酸中会发生析氢腐蚀 C．如图所示：，图中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀 D．国产航母山东舰采用模块制造然后焊接组装而成的，焊接如图所示：，检验腐蚀区溶液中的Fe2＋，可取铁附近少量溶液滴加K3溶液 2.（2024•广东高考5题）我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是（　　） A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流阴极保护法 D．锌发生反应：Zn－2e－Zn2＋ 3.（2024•浙江6月选考13题）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： 　 下列说法正确的是（　　） A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－ C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 4.利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是（　　） A．a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－Fe2＋ 5.（人教版习题）下列两组实验中，烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液，向图1烧杯中滴加K3［Fe（CN）6］溶液后有蓝色沉淀{KFe［Fe（CN）6］}生成。取出少量图2铁附近的溶液并滴加K3［Fe（CN）6］溶液后无现象。 　 （1）图1中生成蓝色沉淀的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 图1中Fe是原电池的　　　　极，不参与反应，但是实验说明铁电极附近生成了Fe2＋，原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）取出少量图2铁附近的溶液并滴加K3［Fe（CN）6］溶液后无现象，说明Zn保护了Fe，若把Zn换作Sn，再重复图2中的实验发现有蓝色沉淀生成，原因是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）若在图2装置中Zn、Fe间接入电源时，将Fe连在电源的正极上，重复图2中小试管中实验，可以观察到　　　　　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 完成课后作业　第1章　第4节　 答案 第4节　金属的腐蚀与防护 知识点一　 1.氧化还原　氧化　吸氧　析氢　2.直接　较活泼　微弱　失去电子　电化学腐蚀 探究活动 交流讨论 1.提示：钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。电极反应，负极：2Fe－4e－2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－4OH－，由于盛铁钉的具支试管中不断消耗O2而使具支试管中压强减小，从而引起水的倒吸。 2.提示：发生了析氢腐蚀，负极：Fe－2e－Fe2＋，正极：2H＋＋2e－H2↑。 对点训练 1.A　若X是锌，锌比铁活泼（Zn＞Fe），则X（锌）为负极，铁钉为正极。正极发生吸氧腐蚀的还原反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，生成的OH－使铁钉附近酚酞变红，A正确；若X是铜箔，铜不如铁活泼（Fe＞Cu），则铁钉为负极，铜为正极，负极反应为铁失电子：Fe－2e－Fe2＋，B错误；若X是镁，镁比铁活泼（Mg＞Fe），则X（镁）为负极，铁钉为正极，正极生成OH－（酚酞变红），负极镁失电子生成Mg2＋，铁钉处无Fe2＋，不会与K3生成深蓝色物质，C错误；若X是锡，锡不如铁活泼（Fe＞Sn），则铁钉为负极，发生氧化反应被腐蚀，不能受到保护，D错误。 2.（1）①2Fe－4e－2Fe2＋ ②O2＋2H2O＋4e－4OH－ （2）吸氧 （3）析氢 解析：根据析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件先进行判断，再写出电极反应。 知识点二　 2.原电池　电解　正　阴　负　阳　阴　阳　直流　3.正　钝化 探究活动 交流讨论 1.提示：甲为牺牲阳极保护法，乙为阴极电保护法。 2.提示：甲中钢闸门作原电池的正极，乙中钢闸门作电解池的阴极。 3.提示：乙。 对点训练 1.D　根据装置图知，②③装置是原电池，在②中金属铁作负极被腐蚀，在③中金属铁作正极被保护，所以铁的腐蚀速率：②＞③；④⑤装置是电解池，④中金属铁为阴极被保护，⑤中金属铁为阳极被腐蚀，即铁的腐蚀速率：⑤＞④，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率大于电解池的阴极金属腐蚀速率，则铁腐蚀速率由慢到快的顺序为④③①②⑤。 2.A　此为外加电源阴极保护法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连作阴极，A错误；镁比铁活泼，此为牺牲阳极保护法，B正确；铁上镀铜，铁质镀件接电源负极发生反应：Cu2＋＋2e－Cu，铜接电源正极作阳极发生反应：Cu－2e－Cu2＋，硫酸铜作电镀液，C正确；制成不锈钢可以起到防护作用，D正确。 知识点三　 1.（1）空气中氧气　（2）铁粉　（3）一次性保暖贴　2.放热 探究活动 交流讨论 1.提示：活性炭作为正极材料，铁粉作为负极材料失去电子被氧化，食盐溶于水成为离子导体，空气中的氧气得到电子被还原，组成微小的原电池，发生原电池反应，放出热量。蛭石作为保温材料。 2.提示：保暖贴能稳定地发生原电池反应，利用原电池加快氧化反应速率，将化学能转变为热能，使用双层包装，外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成，通过透气膜的透氧速率控制反应速率，能持久稳定地提供热量。 对点训练 1.D　暖贴发热料中的铁粉、活性炭、无机盐及水之间能形成数目庞大的微小原电池，铁作负极，活性炭作正极，暖贴发热原理为铁的吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O＋4e－＋O24OH－，A正确；该装置为原电池装置，铁作负极，活性炭作原电池正极材料，B正确；铁为负极，负极反应式为Fe－2e－Fe2＋，C正确；透气膜的透氧速率可控制氧气浓度，故可控制暖贴的发热时间和温度，透气膜的透氧速率与发热温度无直接关系，D错误。 2.B　由题图知，氧气在金属缝隙外得电子发生还原反应生成氢氧根离子，所以金属缝隙外表面为正极，金属缝隙内表面Fe失电子，为负极，A正确；金属缝隙内表面为负极，Fe失电子生成Fe2＋，pH不增大，B错误；原电池中阴离子由正极向负极移动，大量Cl－进入缝隙维持电中性，C正确；正极上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，D正确。 【随堂演练】 1.D　钢铁外壳镶嵌锌块，锌比铁活泼，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，属于牺牲阳极保护法，而非外加电流阴极保护法，A错误；纯铁中无杂质，无法形成原电池，不能发生析氢腐蚀，仅发生化学腐蚀，B错误；铜板上铁铆钉形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极被腐蚀，Cu作正极被保护，铜板不易被腐蚀，C错误；焊接处Fe与Sn（锡）形成原电池，Fe活泼作负极失电子生成Fe2＋，Fe2＋与K3反应生成蓝色沉淀，可用于检验，D正确。 2.D　钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌块为负极，钢铁外壳为正极，A项错误；镶嵌的锌块为负极，发生氧化反应转化为Zn2＋，需要定期更换，B项错误；该法利用原电池原理，为牺牲阳极保护法，C项错误；锌为负极，发生反应：Zn－2e－Zn2＋，D项正确。 3.B　图1为牺牲阳极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，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，如海水中的Cl－，A不正确。图2中，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O2也会竞争放电，故可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确。图2为外加电流阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确。图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极上发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 4.C　a处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，A正确；a处发生吸氧腐蚀，消耗O2导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，B正确；a处发生吸氧腐蚀，铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子生成氢氧根离子，所以a处溶液pH增大，b处发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－H2↑，反应过程中消耗H＋，溶液的pH增大，C不正确；a、b两处的原电池中，铁都做负极，因此a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－Fe2＋，D正确。 5.（1）Fe2＋＋K＋＋［Fe（CN）6］3－KFe［Fe（CN）6］↓　正　K3［Fe（CN）6］可能将Fe氧化生成Fe2＋　（2）Fe比Sn活泼，Fe是负极被氧化生成Fe2＋与K3［Fe（CN）6］反应生成KFe［Fe（CN）6］蓝色沉淀　（3）生成蓝色沉淀　Fe连在电源的正极上，Fe作为电解池的阳极被氧化生成Fe2＋ 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $