4.3 金属的腐蚀与防护（举一反三题型专练，北京专用）化学人教版选择性必修1

第三节金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三) ■题型01金属腐蚀的类型 【典例01】C 【变式1-1】C 【变式12】D 【变式1-3】0 Ⅱ题型02析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【典例o2】C 【变式2-1】B 【变式2-2】D 【变式2-3】B 1题型03金属腐蚀快慢的比较 【典例03】C 【变式3-1】A 【变式32】A 【变式3-3】D ■题型04电化学保护法的原理与比较 【典例04】C 【变式41】B 【变式4-2】B 【变式4-3】B ■题型05金属腐蚀与防护的综合应用 【典例05】C 【变式5-1】C 【变式5-2】C 【变式5-3】1)ab (2)负极 (3) [Cu(NH3),7"+2e-=Cu+4NH,c (4)形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属腐蚀的类型 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 题型03 金属腐蚀快慢的比较 题型04 电化学保护法的原理与比较 题型05 金属腐蚀与防护的综合应用 ▌题型01 金属腐蚀的类型 1．金属腐蚀是指金属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。根据腐蚀原理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 2．化学腐蚀：金属直接与干燥气体（如O₂、Cl₂、SO₂等）或非电解质液体接触，发生氧化还原反应，不产生电流。例如铁在高温下与氧气反应生成铁锈，铜在氯气中燃烧等。 3．电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，活泼金属被氧化而腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大。 4．电化学腐蚀的条件：①不纯金属（或合金），②表面有电解质溶液（如水膜），③能形成原电池。 5．铁生锈是电化学腐蚀的典型例子。铁制品的表面常有一层水膜，水中溶解有O₂、CO₂等，形成电解质溶液，Fe为负极被氧化，Fe₂O₃（铁锈的主要成分）是最终产物。 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列现象中属于化学腐蚀的是 A．铁制菜刀生锈 B．铜制文物表面产生铜绿 C．铝在空气中表面形成氧化膜 D．银器变黑 【答案】C A．铁生锈是电化学腐蚀，Fe与杂质形成原电池，故A错误。 B．铜绿是铜在潮湿空气中与CO₂和H₂O反应，属电化学腐蚀，故B错误。 C．铝在空气中直接与O₂反应生成Al₂O₃氧化膜，属于化学腐蚀，且形成的氧化膜具有保护作用，故C正确。 D．银器变黑是银与空气中的H₂S反应生成Ag₂S，属于化学腐蚀，D也正确。但C更典型。故正确答案是C。 【变式1-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列有关金属腐蚀的说法正确的是 A．金属腐蚀的实质是金属被还原 B．化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍 C．电化学腐蚀过程中有电流产生 D．铁生锈是化学腐蚀 【答案】C A．金属腐蚀的实质是金属失去电子被氧化，故A错误。 B．电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，故B错误。 C．电化学腐蚀是原电池反应，有电流产生，故C正确。 D．铁生锈是电化学腐蚀，故D错误。 故正确答案是C。 【变式1-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．钢铁在潮湿空气中生锈 B．铜板上的铁铆钉生锈 C．纯铁不容易生锈 D．铁在高温下与氧气反应生成Fe₂O₃ 【答案】D A．钢锈在潮湿空气中形成原电池，是电化学腐蚀，有关。 B．铁铆钉与铜板形成Fe-Cu原电池，Fe被腐蚀，是电化学腐蚀，有关。 C．纯铁不含杂质，不能形成原电池，不易生锈，从反面说明铁生锈与电化学腐蚀有关。 D．铁在高温下直接与O₂反应，是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故D正确。 故正确答案是D。 【变式1-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A．钢铁在干燥空气中生锈更快 B．金属腐蚀的实质是Mⁿ⁺+ne⁻=M C．电化学腐蚀过程中，负极金属被氧化 D．纯金属比合金更容易腐蚀 【答案】C A．干燥空气中无水膜，不易生锈，故A错误。 B．金属腐蚀的实质是M-ne⁻=Mⁿ⁺，被氧化，故B错误。 C．电化学腐蚀中负极金属失去电子被氧化，故C正确。 D．纯金属不含杂质，不易形成原电池，腐蚀较慢，故D错误。 故正确答案是C。 ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．析氢腐蚀：发生在酸性较强（pH<4.3）的环境中，负极Fe失去电子，正极H⁺得电子生成H₂。负极：Fe-2e⁻=Fe²⁺，正极：2H⁺+2e⁻=H₂↑。总反应：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑。 2．吸氧腐蚀：发生在中性或弱酸性（pH>4.3）的潮湿环境中，是钢铁腐蚀的主要形式。负极：Fe-2e⁻=Fe²⁺，正极：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻。总反应：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂。 3．Fe(OH)₂继续被氧化：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃，Fe(OH)₃分解为铁锈（Fe₂O₃·xH₂O）。所以铁锈的主要成分是Fe₂O₃。 4．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别：析氢腐蚀发生在酸性环境中，正极产生H₂；吸氧腐蚀发生在中性或弱碱性环境中，正极消耗O₂。吸氧腐蚀更为普遍。 5．判断腐蚀类型的方法：根据电解质溶液的pH判断。酸性环境→析氢腐蚀，中性或碱性环境→吸氧腐蚀。 【典例02】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀时，正极反应为 A．Fe-2e⁻=Fe²⁺ B．2H⁺+2e⁻=H₂↑ C．O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻ D．Fe³⁺+e⁻=Fe²⁺ 【答案】C A．Fe-2e⁻=Fe²⁺是负极反应，故A错误。 B．2H⁺+2e⁻=H₂↑是析氢腐蚀的正极反应，不是吸氧腐蚀，故B错误。 C．O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻是吸氧腐蚀的正极反应，故C正确。 D．Fe³⁺+e⁻=Fe²⁺不是钢铁腐蚀的正极反应，故D错误。 故正确答案是C。 【变式2-1】（24-25高二上·北京东城·期末）钢铁在酸性环境中发生析氢腐蚀时，正极反应是 A．Fe-2e⁻=Fe²⁺ B．2H⁺+2e⁻=H₂↑ C．O₂+4e⁻+2H₂O=4OH⁻ D．Fe²⁺+2e⁻=Fe 【答案】B A．Fe-2e⁻=Fe²⁺是负极反应，故A错误。 B．析氢腐蚀正极H⁺得电子：2H⁺+2e⁻=H₂↑，故B正确。 C．O₂+4e⁻+2H₂O=4OH⁻是吸氧腐蚀的正极反应，故C错误。 D．Fe²⁺+2e⁻=Fe不是腐蚀反应，故D错误。 故正确答案是B。 【变式2-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列关于钢铁腐蚀的说法正确的是 A．钢铁在干燥空气中发生析氢腐蚀 B．钢铁在潮湿空气中主要发生析氢腐蚀 C．钢铁在酸性较强的环境中发生吸氧腐蚀 D．钢铁在潮湿空气中主要发生吸氧腐蚀 【答案】D A．干燥空气中无水膜，不易腐蚀，故A错误。 B、D．钢铁在潮湿空气中主要发生吸氧腐蚀，故B错误，D正确。 C．酸性较强的环境中发生析氢腐蚀，故C错误。 故正确答案是D。 【变式2-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）钢铁发生吸氧腐蚀时，下列说法正确的是 A．铁作正极被氧化 B．氧气在正极发生还原反应 C．铁锈的主要成分是Fe₃O₄ D．正极反应为Fe-2e⁻=Fe²⁺ 【答案】B A．铁是负极被氧化，不是正极，故A错误。 B．吸氧腐蚀正极O₂得电子发生还原反应，故B正确。 C．铁锈主要成分是Fe₂O₃·xH₂O，不是Fe₃O₄，故C错误。 D．Fe-2e⁻=Fe²⁺是负极反应，故D错误。 故正确答案是B。 ▌题型03 金属腐蚀快慢的比较 1．金属腐蚀快慢的一般规律：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。即作阳极时腐蚀最快，作阴极时受到保护。 2．影响金属腐蚀快慢的因素：①金属越活泼越易腐蚀；②电解质溶液浓度越大、导电性越好，腐蚀越快；③温度越高，腐蚀越快；④空气中的氧气浓度越大，吸氧腐蚀越快。 3．不同条件下钢铁腐蚀的快慢：电解池阳极（Fe作阳极）>原电池负极（Fe作负极）>Fe直接接触电解质溶液>原电池正极（Fe作正极）>电解池阴极（Fe作阴极）。 4．保护措施的比较：牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）——被保护金属作正极；外加电流的阴极保护法（电解池原理）——被保护金属作阴极。后者保护效果更好。 5．化学腐蚀与电化学腐蚀的快慢：电化学腐蚀通常比化学腐蚀快得多，因为原电池反应能加速金属的氧化。 【典例03】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）相同条件下，下列铁制品的腐蚀速率最快的是 A．铁片放入稀硫酸中 B．铁片与锌片用导线连接后放入稀硫酸中 C．铁片与铜片用导线连接后放入稀硫酸中 D．铁片与铜片用导线连接后放入氯化钠溶液中 【答案】C A．铁片直接与H₂SO₄反应，腐蚀速率一般。 B．Fe-Zn-H₂SO₄原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，Fe腐蚀减慢，故B错误。 C．Fe-Cu-H₂SO₄原电池，Fe作负极被腐蚀，Cu作正极，Fe腐蚀速率最快，故C正确。 D．Fe-Cu-NaCl原电池，发生吸氧腐蚀，速率较慢，故D错误。 故正确答案是C。 【变式3-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列措施中，不能增大铁腐蚀速率的是 A．将铁片与锌片用导线连接后放入稀硫酸 B．将铁片与铜片用导线连接后放入稀硫酸 C．将铁片放入稀硫酸中并加热 D．将铁片放入稀硫酸中并加入少量CuSO₄溶液 【答案】A A．Fe-Zn-H₂SO₄原电池，Zn作负极，Fe作正极被保护，腐蚀速率减慢，故A正确，本题选A。 B．Fe-Cu-H₂SO₄原电池，Fe作负极，腐蚀加快，故B错误。 C．升高温度加快反应速率，故C错误。 D．加入CuSO₄，Fe置换出Cu，形成Fe-Cu原电池，Fe腐蚀加快，故D错误。 故正确答案是A。 【变式3-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）将铁片分别插入下列溶液中，铁腐蚀速率最快的是 A．稀硫酸 B．浓硫酸 C．氯化钠溶液 D．蒸馏水 【答案】A A．稀硫酸是强电解质，导电性好，H⁺浓度大，析氢腐蚀速率快，故A正确。 B．铁在浓硫酸中钝化，腐蚀很慢，故B错误。 C．氯化钠溶液中性，发生吸氧腐蚀，速率较慢，故C错误。 D．蒸馏水导电性极差，腐蚀很慢，故D错误。 故正确答案是A。 【变式3-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）将铁片与下列金属用导线连接后放入稀硫酸中，铁腐蚀速率最快的是 A．镁 B．锌 C．铜 D．银 【答案】D 金属活动性Mg>Zn>Fe>Cu>Ag。Fe与比它不活泼的金属连接时，Fe作负极被腐蚀，加速腐蚀。 A．Mg比Fe活泼，Mg作负极，Fe作正极被保护，腐蚀减慢。 B．Zn比Fe活泼，Fe作正极被保护，腐蚀减慢。 C．Cu不如Fe活泼，Fe作负极，腐蚀加快。 D．Ag不如Fe活泼，Fe作负极，且Ag比Cu更不活泼，Fe-Ag原电池中Fe腐蚀更快。 故正确答案是D。 ▌题型04 电化学保护法的原理与比较 1．牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）：将更活泼的金属（如Zn、Mg）与被保护的金属（如Fe船体）连接，活泼金属作负极被腐蚀，被保护金属作正极不腐蚀。此法无需外加电源，简单方便，适用于小型设备。 2．外加电流的阴极保护法（电解池原理）：将被保护的金属与电源负极相连，作阴极；用惰性电极作阳极，接电源正极。通入直流电后，阴极（被保护金属）得到电子，防止被氧化。此法保护效果更好，适用于大型设施。 3．两种保护法的对比：牺牲阳极法——利用原电池原理，无需电源，成本低，但保护范围有限，需要定期更换阳极材料。外加电流法——利用电解池原理，需要电源，保护范围大，效果好，但成本高、需要维护。 4．覆盖保护层法：在金属表面涂覆油漆、油脂、搪瓷、塑料等非金属保护层，或镀上一层耐腐蚀的金属（如镀锌、镀锡、镀铬等），使金属与外界隔离。 5．改变金属内部结构：将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。例如不锈钢是在普通钢中加入Cr、Ni等元素制成的，能有效防止腐蚀。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列有关金属防护的说法不正确的是 A．轮船底部镶嵌锌块，利用了牺牲阳极的阴极保护法 B．地下钢管连接直流电源的负极，利用了外加电流的阴极保护法 C．镀锌铁板中，锌镀层破损后铁更容易被腐蚀 D．在铁制品表面涂油漆，可防止铁生锈 【答案】C A．轮船底部镶嵌锌块，Zn比Fe活泼，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，是牺牲阳极法，正确。 B．地下钢管接电源负极作阴极，是外加电流法，正确。 C．镀锌铁板破损后形成Zn-Fe原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，铁更不容易被腐蚀，故C错误，本题选C。 D．涂油漆可隔绝空气和水分，防止生锈，正确。 故正确答案是C。 【变式4-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列方法中不能对铁起到防护作用的是 A．将铁片与锌片用导线连接后放入电解质溶液中 B．将铁片与铜片用导线连接后放入电解质溶液中 C．在铁片表面镀上一层锌 D．在铁片表面涂上一层油漆 【答案】B A．Fe-Zn原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，能防护，故A不选。 B．Fe-Cu原电池，Fe作负极被腐蚀，不能防护，故B正确，本题选B。 C．镀锌层保护铁，破损后Zn仍先被腐蚀，对铁有保护作用，故C不选。 D．涂油漆可隔绝空气和水分，防止生锈，故D不选。 故正确答案是B。 【变式4-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列关于牺牲阳极的阴极保护法的说法正确的是 A．被保护金属作负极 B．被保护金属作正极 C．被保护金属接电源负极 D．被保护金属接电源正极 【答案】B 牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，将更活泼的金属（作负极）与被保护的金属（作正极）连接，活泼金属被腐蚀，被保护金属不腐蚀。 A．被保护金属作正极，不是负极，故A错误。 B．被保护金属作正极，正确，故B正确。 C．被保护金属接电源负极是外加电流法，故C错误。 D．被保护金属接电源正极会加速腐蚀，故D错误。 故正确答案是B。 【变式4-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）地下钢管常采用外加电流的阴极保护法进行防护，下列说法正确的是 A．钢管接电源正极 B．钢管接电源负极 C．辅助阳极上发生还原反应 D．该方法利用的是原电池原理 【答案】B A．钢管接电源负极作阴极，不是正极，故A错误。 B．钢管接电源负极作阴极，被保护，故B正确。 C．辅助阳极（接正极）发生氧化反应，不是还原反应，故C错误。 D．该方法利用的是电解池原理，故D错误。 故正确答案是B。 ▌题型05 金属腐蚀与防护的综合应用 1．金属腐蚀的本质：金属失去电子被氧化，M-ne⁻=Mⁿ⁺，是氧化还原反应。腐蚀速率与金属活泼性、电解质溶液性质、温度、氧气浓度等因素有关。 2．电化学腐蚀的原理：不纯金属与电解质溶液接触时，形成原电池，活泼金属为负极被腐蚀。钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主，在酸性条件下发生析氢腐蚀。 3．腐蚀速率的比较：电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。 4．金属防护的方法：改变金属内部结构（合金化）、覆盖保护层、电化学保护（牺牲阳极法、外加电流法）、添加缓蚀剂等。 5．电化学保护法的对比：牺牲阳极法——利用原电池原理，无需外加电源，简单方便，适用于小型设备；外加电流法——利用电解池原理，需要电源，保护效果更好，适用于大型设施。 【典例05】（25-26高二上·北京·阶段检测）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。下列说法不正确的是        A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 D．时，正极主要发生反应： 【答案】C 【分析】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； 【详解】A．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+，A正确； B．若pH=2.0时只发生析氢腐蚀，那么锥形瓶内溶解氧不变，而图中pH=2.0时，锥形瓶内溶解氧有所下降，说明图中反应除了析氢腐蚀，Fe粉还发生了吸氧腐蚀，所以氧气减少了，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，B正确； C．若将铁换为铜进行实验，由于铜的金属活动性较弱，则时，无法发生析氢腐蚀，压强随时间变化曲线基本不变，C错误； D．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：，D正确； 故答案为：C。 【变式5-1】（24-25高二上·北京·期末）恒温条件下，用图1装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 【答案】C 【分析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH=1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，据此分析； 【详解】A．由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，A正确； B．AD段内发生的都是铁的电化学腐蚀，铁在负极的电极式为：Fe-2e-=Fe2+，B正确； C．由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误； D．根据分析，DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，D正确； 故选C。 【变式5-2】（24-25高二上·北京·期末）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 少量溶液 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有 ② 过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无元素 下列分析不正确的是 A．①中气体减少，推测是由于溶液中减小，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触 B．①中检测到，推测可能发生反应：、 C．随阴极析出铜，推测②中溶液减小，平衡逆向移动 D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【详解】A．随着反应的进行，一段时间后溶液中的减小，同时阴极发生电极反应：，生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了与铁的接触，故气体减少，A正确； B．因为溶液中有和，铁制镀件与其接触，铁可能与和发生氧化还原反应生成，B正确； C．当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：，阳极电极反应：，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液不变，C错误； D．②中与反应生成，使得比①溶液中小，Cu缓慢析出，镀层更致密，D正确； 答案选C。 【变式5-3】（24-25高二上·北京朝阳·期末）电镀是增强金属抗腐蚀能力的一种方法。小组同学进行铁件电镀实验。 (1)用砂纸打磨铁制镀件，用___________(填序号，下同)除去油污，用___________除去铁锈。 a．溶液        b．盐酸        c．溶液 (2)将铁制镀件与直流电源的___________(填“正极”或“负极”)相连，铜片与电源另一极相连，将两极平行浸入溶液中，装置如图。一段时间后，铁件表面镀上一层铜，但镀层不致密。 (3)在溶液中加入氨水制得铜氨溶液：。用铜氨溶液代替溶液重复电镀实验，铁件表面均匀镀上一层致密的铜。 ①写出铁制镀件表面析出铜的电极反应式：___________。 ②电镀过程中溶液中的浓度___________(填序号)。 a．减小        b．增大        c．几乎不变 (4)将镀层状况不同的镀锌铁件置于稀硫酸中，实验现象如下。 序号 镀层状况 实验现象 i 镀层完整的镀锌铁件 锌表面产生气泡，未检出 ii 镀层破损的镀锌铁件 锌、铁表面均产生气泡，未检出 ii中未检出的原因是___________。 【答案】(1) a b (2)负极 (3) c (4)形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护 【详解】（1）碱性溶液可去除油污，故答案为a；铁锈为氧化铁，应用盐酸去除，故答案为b。 （2）铁质镀件表面发生的反应为Cu2++2e-=Cu，则为阴极，与电源负极相连。 （3）①铁制镀件表面发生的反应为[Cu(NH3)4]2+得到电子生成Cu，电极反应式为； ②在电镀过程中，溶液中的铜离子浓度几乎不变，所以平衡几乎不移动，则溶液中的浓度几乎不变，故答案为c。 （4）由于ii中形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护，所以ii中未检出 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属腐蚀的类型 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 题型03 金属腐蚀快慢的比较 题型04 电化学保护法的原理与比较 题型05 金属腐蚀与防护的综合应用 ▌题型01 金属腐蚀的类型 1．金属腐蚀是指金属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。根据腐蚀原理，可分为 和 两大类。 2．化学腐蚀：金属直接与干燥气体（如O₂、Cl₂、SO₂等）或非电解质液体接触，发生 反应，不产生电流。例如铁在高温下与氧气反应生成铁锈，铜在氯气中燃烧等。 3．电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，发生 反应，活泼金属被氧化而腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大。 4．电化学腐蚀的条件：①不纯金属（或合金），②表面有电解质溶液（如水膜），③能形成原电池。 5．铁生锈是电化学腐蚀的典型例子。铁制品的表面常有一层水膜，水中溶解有O₂、CO₂等，形成电解质溶液，Fe为负极被氧化，Fe₂O₃（铁锈的主要成分）是最终产物。 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列现象中属于化学腐蚀的是 A．铁制菜刀生锈 B．铜制文物表面产生铜绿 C．铝在空气中表面形成氧化膜 D．银器变黑 【变式1-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列有关金属腐蚀的说法正确的是 A．金属腐蚀的实质是金属被还原 B．化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍 C．电化学腐蚀过程中有电流产生 D．铁生锈是化学腐蚀 【变式1-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．钢铁在潮湿空气中生锈 B．铜板上的铁铆钉生锈 C．纯铁不容易生锈 D．铁在高温下与氧气反应生成Fe₂O₃ 【变式1-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A．钢铁在干燥空气中生锈更快 B．金属腐蚀的实质是Mⁿ⁺+ne⁻=M C．电化学腐蚀过程中，负极金属被氧化 D．纯金属比合金更容易腐蚀 ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．析氢腐蚀：发生在酸性较强（pH<4.3）的环境中，负极Fe失去电子，正极H⁺得电子生成H₂。负极： ，正极： 。总反应： 。 2．吸氧腐蚀：发生在中性或弱酸性（pH>4.3）的潮湿环境中，是钢铁腐蚀的主要形式。负极： ，正极： 。总反应： 。 3．Fe(OH)₂继续被氧化： ，Fe(OH)₃分解为铁锈（Fe₂O₃·xH₂O）。所以铁锈的主要成分是Fe₂O₃。 4．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别：析氢腐蚀发生在酸性环境中，正极产生H₂；吸氧腐蚀发生在中性或弱碱性环境中，正极消耗O₂。吸氧腐蚀更为普遍。 5．判断腐蚀类型的方法：根据电解质溶液的pH判断。酸性环境→析氢腐蚀，中性或碱性环境→吸氧腐蚀。 【典例02】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀时，正极反应为 A．Fe-2e⁻=Fe²⁺ B．2H⁺+2e⁻=H₂↑ C．O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻ D．Fe³⁺+e⁻=Fe²⁺ 【变式2-1】（24-25高二上·北京东城·期末）钢铁在酸性环境中发生析氢腐蚀时，正极反应是 A．Fe-2e⁻=Fe²⁺ B．2H⁺+2e⁻=H₂↑ C．O₂+4e⁻+2H₂O=4OH⁻ D．Fe²⁺+2e⁻=Fe 【变式2-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列关于钢铁腐蚀的说法正确的是 A．钢铁在干燥空气中发生析氢腐蚀 B．钢铁在潮湿空气中主要发生析氢腐蚀 C．钢铁在酸性较强的环境中发生吸氧腐蚀 D．钢铁在潮湿空气中主要发生吸氧腐蚀 【变式2-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）钢铁发生吸氧腐蚀时，下列说法正确的是 A．铁作正极被氧化 B．氧气在正极发生还原反应 C．铁锈的主要成分是Fe₃O₄ D．正极反应为Fe-2e⁻=Fe²⁺ ▌题型03 金属腐蚀快慢的比较 1．金属腐蚀快慢的一般规律：电解池的 >原电池的 >化学腐蚀>原电池的 >电解池的 。即作阳极时腐蚀最快，作阴极时受到保护。 2．影响金属腐蚀快慢的因素：①金属越活泼越易腐蚀；②电解质溶液浓度越大、导电性越好，腐蚀越快；③温度越高，腐蚀越快；④空气中的氧气浓度越大，吸氧腐蚀越快。 3．不同条件下钢铁腐蚀的快慢：电解池 （Fe作阳极）>原电池 （Fe作负极）>Fe直接接触电解质溶液>原电池 （Fe作正极）>电解池 （Fe作阴极）。 4．保护措施的比较：牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）——被保护金属作 ；外加电流的阴极保护法（电解池原理）——被保护金属作 。后者保护效果更好。 5．化学腐蚀与电化学腐蚀的快慢：电化学腐蚀通常比化学腐蚀快得多，因为原电池反应能加速金属的氧化。 【典例03】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）相同条件下，下列铁制品的腐蚀速率最快的是 A．铁片放入稀硫酸中 B．铁片与锌片用导线连接后放入稀硫酸中 C．铁片与铜片用导线连接后放入稀硫酸中 D．铁片与铜片用导线连接后放入氯化钠溶液中 【变式3-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列措施中，不能增大铁腐蚀速率的是 A．将铁片与锌片用导线连接后放入稀硫酸 B．将铁片与铜片用导线连接后放入稀硫酸 C．将铁片放入稀硫酸中并加热 D．将铁片放入稀硫酸中并加入少量CuSO₄溶液 【变式3-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）将铁片分别插入下列溶液中，铁腐蚀速率最快的是 A．稀硫酸 B．浓硫酸 C．氯化钠溶液 D．蒸馏水 【变式3-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）将铁片与下列金属用导线连接后放入稀硫酸中，铁腐蚀速率最快的是 A．镁 B．锌 C．铜 D．银 ▌题型04 电化学保护法的原理与比较 1．牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）：将更活泼的金属（如Zn、Mg）与被保护的金属（如Fe船体）连接，活泼金属作负极被腐蚀，被保护金属作正极不腐蚀。此法无需外加电源，简单方便，适用于小型设备。 2．外加电流的阴极保护法（电解池原理）：将被保护的金属与电源 相连，作 ；用惰性电极作 ，接电源 。通入直流电后， （被保护金属）得到电子，防止被氧化。此法保护效果更好，适用于大型设施。 3．两种保护法的对比：牺牲阳极法——利用原电池原理，无需电源，成本低，但保护范围有限，需要定期更换阳极材料。外加电流法——利用电解池原理，需要电源，保护范围大，效果好，但成本高、需要维护。 4．覆盖保护层法：在金属表面涂覆油漆、油脂、搪瓷、塑料等非金属保护层，或镀上一层耐腐蚀的金属（如镀锌、镀锡、镀铬等），使金属与外界隔离。 5．改变金属内部结构：将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。例如不锈钢是在普通钢中加入Cr、Ni等元素制成的，能有效防止腐蚀。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列有关金属防护的说法不正确的是 A．轮船底部镶嵌锌块，利用了牺牲阳极的阴极保护法 B．地下钢管连接直流电源的负极，利用了外加电流的阴极保护法 C．镀锌铁板中，锌镀层破损后铁更容易被腐蚀 D．在铁制品表面涂油漆，可防止铁生锈 【变式4-1】（24-25高二上·北京东城·期末）下列方法中不能对铁起到防护作用的是 A．将铁片与锌片用导线连接后放入电解质溶液中 B．将铁片与铜片用导线连接后放入电解质溶液中 C．在铁片表面镀上一层锌 D．在铁片表面涂上一层油漆 【变式4-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）下列关于牺牲阳极的阴极保护法的说法正确的是 A．被保护金属作负极 B．被保护金属作正极 C．被保护金属接电源负极 D．被保护金属接电源正极 【变式4-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）地下钢管常采用外加电流的阴极保护法进行防护，下列说法正确的是 A．钢管接电源正极 B．钢管接电源负极 C．辅助阳极上发生还原反应 D．该方法利用的是原电池原理 ▌题型05 金属腐蚀与防护的综合应用 1．金属腐蚀的本质：金属 电子被氧化，M-ne⁻=Mⁿ⁺，是氧化还原反应。腐蚀速率与金属活泼性、电解质溶液性质、温度、氧气浓度等因素有关。 2．电化学腐蚀的原理：不纯金属与电解质溶液接触时，形成 ，活泼金属为负极被腐蚀。钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主，在酸性条件下发生析氢腐蚀。 3．腐蚀速率的比较：电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。 4．金属防护的方法：改变金属内部结构（合金化）、覆盖保护层、电化学保护（牺牲阳极法、外加电流法）、添加缓蚀剂等。 5．电化学保护法的对比： ——利用原电池原理，无需外加电源，简单方便，适用于小型设备； ——利用电解池原理，需要电源，保护效果更好，适用于大型设施。 【典例05】（25-26高二上·北京·阶段检测）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。下列说法不正确的是        A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 D．时，正极主要发生反应： 【变式5-1】（24-25高二上·北京·期末）恒温条件下，用图1装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 【变式5-2】（24-25高二上·北京·期末）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 少量溶液 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有 ② 过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无元素 下列分析不正确的是 A．①中气体减少，推测是由于溶液中减小，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触 B．①中检测到，推测可能发生反应：、 C．随阴极析出铜，推测②中溶液减小，平衡逆向移动 D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密 【变式5-3】（24-25高二上·北京朝阳·期末）电镀是增强金属抗腐蚀能力的一种方法。小组同学进行铁件电镀实验。 (1)用砂纸打磨铁制镀件，用___________(填序号，下同)除去油污，用___________除去铁锈。 a．溶液        b．盐酸        c．溶液 (2)将铁制镀件与直流电源的___________(填“正极”或“负极”)相连，铜片与电源另一极相连，将两极平行浸入溶液中，装置如图。一段时间后，铁件表面镀上一层铜，但镀层不致密。 (3)在溶液中加入氨水制得铜氨溶液：。用铜氨溶液代替溶液重复电镀实验，铁件表面均匀镀上一层致密的铜。 ①写出铁制镀件表面析出铜的电极反应式：___________。 ②电镀过程中溶液中的浓度___________(填序号)。 a．减小        b．增大        c．几乎不变 (4)将镀层状况不同的镀锌铁件置于稀硫酸中，实验现象如下。 序号 镀层状况 实验现象 i 镀层完整的镀锌铁件 锌表面产生气泡，未检出 ii 镀层破损的镀锌铁件 锌、铁表面均产生气泡，未检出 ii中未检出的原因是___________。 （4）由于ii中形成原电池，锌比铁活泼，铁作正极被保护，所以ii中未检出 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $