第1章 第4节 金属的腐蚀与防护-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版·不定项）

本高中化学讲义聚焦金属的腐蚀与防护核心知识点，先阐述金属腐蚀的定义、分类及电化学腐蚀原理（化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应），再讲解防护方法（改变内部结构、加保护层、电化学防护），最后结合保暖贴、微电解处理废水等实例介绍原理应用，形成从原理到防护再到应用的完整学习支架。 该资料通过表格对比（如化学腐蚀与电化学腐蚀的条件、电流等）帮助学生构建知识体系，培养科学思维；结合暖宝宝、海轮防腐等实例设计习题，提升科学探究与实践能力。课中辅助教师清晰授课，课后学生可通过判断题、实验分析题等查漏补缺，强化对电化学原理的理解与应用。

第4节　金属的腐蚀与防护 【学习目标】　1.认识金属腐蚀的严重性及危害，能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。　2.了解金属腐蚀的本质，能书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应。　3.能根据电化学原理选择并设计金属防护的措施。 知识点一　金属电化学腐蚀的原理 1．金属腐蚀的定义和分类 2．化学腐蚀和电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 电流 无电流产生 有微弱电流产生 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 M－ne－===Mn＋ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生； ②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 3.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀 类别 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 示意图 条件 水膜酸性不强 水膜酸度较高 负极 反应式 Fe－2e－===Fe2+ 正极 反应式 O2＋4e－＋2H2O ===4OH－ 2H＋＋2e－=== H2↑ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O ===2Fe(OH)2 Fe＋2H＋=== Fe2+＋H2↑ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但前者更普遍 (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，都是金属失电子被氧化的过程(　　) (2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主(　　) (3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀(　　) (4)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加(　　) (5)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳，能形成原电池，发生电化学腐蚀(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 1．(2026·海口高二月考)下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A．银质物品久置表面变暗 B．船体上镶嵌锌块，船体不易被腐蚀 C．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 D．用锡焊接的铜质器件，焊接处易生锈 解析：选A。银质物品久置表面变暗，因为单质银与空气中的氧气或硫化氢反应，未形成原电池，A符合题意。 2．(2026·宁德高二统考)用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下。以下结论错误的是(　　) A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B．在酸性溶液中生铁有可能发生吸氧腐蚀 C．析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀快 D．两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2+ 解析：选C。生铁中铁为负极，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+；发生析氢腐蚀时，正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，气体压强增大，发生吸氧腐蚀时，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，气体压强减小。根据压强与时间关系图可知，pH＝2的溶液发生析氢腐蚀，pH＝4的溶液发生吸氧腐蚀，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，这说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，C错误。 3．如右图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。 (1)导管内液面下降时，发生______________(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”，下同)。 (2)红墨水回升时，发生____________，此时正极反应式为____________________________________________________。 (3)析氢腐蚀时消耗__________(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蚀时产生__________，具支试管中溶液pH逐渐________(填“增大”或“减小”)。 答案：(1)析氢腐蚀　 (2)吸氧腐蚀　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 (3)H＋　OH－　增大 　 (1)电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢之前的金属在较强酸性条件下才发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属一般发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。 (2)吸氧腐蚀不一定发生在中性或碱性介质中，在较弱的酸性介质中，也可发生吸氧腐蚀。 (3)根据介质的酸碱性可判断发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀。潮湿的空气中、弱酸性和中性溶液中均发生吸氧腐蚀；酸性溶液中发生析氢腐蚀。 知识点二　金属腐蚀的防护 1．防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2．防护方法 (1)改变金属内部结构，如制成合金等。 (2)加保护层，保护层可以是耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶等。 (3)电化学防护方法 电化学 防护 牺牲阳极保护法 外加电流 阴极保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作为正极，以一种活动性较强的金属作为负极 被保护的金属作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，连接直流电源 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 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 (1)在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极保护法(　　) (2)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈(　　) (3)钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法(　　) (4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用(　　) (5)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，能够减缓金属的腐蚀(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ 1．如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(　　) A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 解析：选C。①是纯Fe在海水中发生的腐蚀，是化学腐蚀。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，两个电极金属活动性差别越大，负极金属腐蚀越快，因此④中Fe被腐蚀得较快。⑤⑥均为电解池，⑤是Fe连接电源正极作为阳极，Cu连接电源负极作为阴极的电化学腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe连接电源负极作为阴极，Cu连接电源正极作为阳极的电化学腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据金属被腐蚀快慢的顺序可知，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。 　 金属腐蚀快慢的判断方法 (1)同一种金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下： (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，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 2．(2026·延边高二期末)金属的腐蚀与防护和生活密切相关。下列有关说法正确的是(　　) A．铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀 B．如上图装置，一段时间后向三颈烧瓶中加入KSCN溶液，溶液未变红，说明铁被保护 C．如上图装置，开始一段时间内压强传感器测得压强几乎未发生变化，说明镀锌铁皮未发生腐蚀 D．采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流阴极保护法 解析：选D。铜的还原性非常弱，不能与酸反应产生H2，铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是吸氧腐蚀，A错误；若铁被腐蚀生成的是Fe2+，用KSCN溶液无法检验，B错误；压强传感器测得压强几乎未发生变化，可能是析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，C错误；采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流阴极保护法，D正确。 3．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转化等方面应用广泛。 (1)图1中，为减缓钢闸门的腐蚀，材料B可以选择________(填“Zn”或“Cu”)。这种防护方法称为________________。 (2)图2为钢铁防护模拟实验装置，铁是__________________________极，这种防护方法称为__________________________________。 检测钢铁保护效果的方法是取少量铁电极附近的溶液于试管中，________________________________________________________________________________________________________，说明保护效果好。 (3)图2中铁与外加电源的正极相连作为阳极时也可以得到防护，只不过应使外加电源电压维持在________________________范围内。 答案：(1)Zn　牺牲阳极保护法　(2)阴　外加电流阴极保护法　先滴加新制氯水，再加KSCN溶液，若溶液不变红色　(3)可使铁发生钝化作用的 知识点三　电化学腐蚀原理的应用 1．认识保暖贴 (1)制作保暖贴的原料 市场上一次性保暖贴的主要成分是铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂，该保暖贴使用的是双层包装，外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。 (2)一次性保暖贴工作原理 铁与氧气的反应是一个放热反应，这个反应在自然条件下进行得很慢，但当它以电池反应的形式发生时则会变得很快，并放出大量的热。 电极 负极 正极 电极材料 铁粉 活性炭 电极反应 Fe－2e－===Fe2+ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 离子导体 食盐水 使用后固 体主要成分 炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐 2.微电解技术处理工业废水 电极 负极 正极 电极材料 铁屑中的铁 铁屑中的碳 电极 反应 Fe－2e－===Fe2+ O2＋2H2O＋4e－===4OH－(碱性或中性条件) 2H＋＋2e－===H2↑(酸性条件) 离子导体 工业废水 原理 新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的 1．制作“暖宝宝”的主要原料有铁粉、活性炭、水、食盐等，其中活性炭是原电池的电极之一，食盐的作用是溶于水形成电解质溶液。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是(　　) A．“暖宝宝”使用前要密封保存，使之与空气隔绝 B．“暖宝宝”放出的热量是铁粉与O2反应时产生的 C.活性炭的作用是作为原电池的正极，加快铁粉的腐蚀 D．活性炭最终转化为CO2 解析：选D。铁粉、活性炭、水、食盐等可以构成原电池，发生的是铁的吸氧腐蚀，故“暖宝宝”应在使用前隔绝空气，密封保存，A项正确；铁粉与O2通过无数个微小的电池发生反应，放出大量的热，B项正确；构成原电池会加快铁的腐蚀，C项正确；活性炭作为原电池的正极，不参与反应，D项错误。 2．铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如下图所示。若上端开口关闭，则可得到强还原性的H·(氢原子)；若上端开口打开，并鼓入空气，则可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法正确的是(　　) A．无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3+ B．鼓入空气时，每生成1 mol·OH有2 mol电子发生转移 C．不鼓入空气时，正极的电极反应式为H＋＋e－===H· D．处理含有C2O的污水时，上端开口应关闭 解析：选C。在原电池中，铁为负极，电极反应式是Fe－2e－===Fe2+，故A错误；鼓入空气时，氧气在正极发生的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===2·OH，每生成1 mol·OH有1 mol电子发生转移，故B错误；不鼓入空气时，正极发生的电极反应为H＋＋e－===H·，故C正确；C2O具有还原性，需要用氧化剂把C2O氧化为CO2，所以上端开口应打开，生成具有强氧化性的·OH，故D错误。 1．(2026·张家口高二月考)下列关于金属腐蚀与防护的描述正确的是(　　) A．铁器上连接锌片可减缓铁器腐蚀速率 B．干燥的空气中铁器更易被腐蚀 C．与纯金属相比，合金的腐蚀速率一定快 D．将铁器与直流电源的正极相连可对铁器形成保护 解析：选A。干燥的空气中缺乏电解质(如水)，铁器腐蚀速率较慢，潮湿环境更易腐蚀，故B错误；合金的腐蚀速率不一定比纯金属快，如不锈钢(合金)比纯铁更耐腐蚀，故C错误；将铁器与直流电源正极相连会使铁器成为阳极，会加速腐蚀，正确做法是将铁器与更活泼的金属相连或与直流电源的负极相连，故D错误。 2．(2026·锦州高二检测)还原铁粉、氯化钠、炭粉组成的脱氧剂，可以用于糕点等食品的保存，其脱氧原理与铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是(　　) A．脱氧过程中炭粉作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ B．脱氧过程中铁作负极，电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ C．脱氧原理为吸热反应，可以降低温度，从而延长糕点保质期 D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收224 mL(标准状况)O2 解析：选A。脱氧过程中炭粉作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，与吸氧腐蚀的正极反应一致，A正确；脱氧过程中铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；脱氧原理为原电池反应，属于放热反应，C错误；1.12 g铁粉的物质的量为0.02 mol，若铁最终被氧化为Fe3＋，则共失去0.06 mol电子，对应氧气的物质的量为 mol＝0.015 mol，标准状况下体积为336 mL，D错误。 3．(双选)(2026·德州高二月考)在海水中，金属接缝处氧气浓度比海水低，易形成浓度差而发生缝隙腐蚀，机理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属接缝处溶液pH减小 C．金属外表面为负极，内表面为正极 D．大量的氯离子进入缝隙 解析：选BC。负极铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极氧气得电子发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；由正极电极反应式可知，金属接缝处溶液pH增大，B错误；金属外表面为正极，内表面为负极，C错误；阴离子由正极向负极移动，所以大量Cl－进入缝隙维持电中性，D正确。 4．(2026·厦门高二月考)将缠有铜丝和锌皮的铁钉放入图中表面皿，一段时间后，下列说法错误的是(　　) A．图甲中铜丝上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B．图甲中会出现蓝色和红色两种颜色 C．图乙中的锌皮保护铁钉未发生腐蚀，为阴极电保护法 D．图甲和图乙均发生吸氧腐蚀 解析：选C。根据题中条件可知，图甲中发生吸氧腐蚀形成原电池，其中铁为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，铜为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；图乙中发生吸氧腐蚀形成原电池，其中锌为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，铁为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。图甲中铁放电生成的Fe2+遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，正极上O2放电生成OH－，遇酚酞变红色，所以图甲中会出现蓝色和红色两种颜色。图乙中铁为正极，锌为负极，是牺牲阳极保护法。 5．钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题： (1)生活中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生化合反应的化学方程式是______________________ __________________________________________________________________________________。 (2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是________(填字母)。 (3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜以防止腐蚀，装置如右图所示。 ①A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极上发生的电极反应是____________________________________________________。 ②若电镀前铁、铜两电极质量相同，电镀完成后将它们取出、洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子的物质的量为________mol。 解析：(1)铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe发生化合反应生成FeCl2。(2)铁被保护的装置：原电池中，铁作为正极；电解池中，铁作为阴极。(3)①电镀池中，镀层铜为阳极。②根据阳极电极反应Cu－2e－===Cu2+、阴极电极反应Cu2+＋2e－===Cu可知，电镀完成后两电极质量相差5.12 g时，阳极被氧化的铜和阴极析出的铜的质量相等，即均为2.56 g，转移电子的物质的量为×2＝0.08 mol。 答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　(2)BD (3)①铜　Cu2+＋2e－===Cu　②0.08 学科网（北京）股份有限公司 $