4.3 金属的腐蚀与防护（5大题型，举一反三题型专练，江苏专用）

第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属腐蚀类型判断 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀原理 题型03 金属腐蚀速率大小比较 题型04 金属防护方法辨析 题型05 实验探究金属腐蚀与防护 ▌题型01 金属腐蚀类型判断 1.化学腐蚀：金属与物质直接发生氧化还原反应，无原电池形成，无微弱电流；反应速率一般较慢。 （1）条件：金属直接接触氧化剂；不一定需要水、电解质溶液。 （2）实例：高温下钢铁被氧气氧化；Fe与干燥Cl2反应；铜在氯气中燃烧。 2.电化学腐蚀：不纯金属/合金，接触电解质溶液，自发形成原电池，有微弱电流；较活泼金属作负极被氧化腐蚀。 （1）条件：①金属不纯（有杂质）；②有电解质溶液（水+溶解离子）。 （2）绝大多数金属在潮湿空气中发生电化学腐蚀。 （3）电化学腐蚀再细分两类： ①析氢腐蚀：环境酸性较强，正极H+得电子放出H2。 ②吸氧腐蚀：环境中性、弱酸性、碱性，正极O2得电子；钢铁生锈主要是吸氧腐蚀。 3.化学腐蚀、电化学腐蚀区别与联系 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 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 【典例1】（25-26高二上·山西朔州·期末）下列关于金属腐蚀的叙述正确的是 A．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 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】A．铁腐蚀过程中化学能并非全部转化为电能，部分能量以热等形式散失，且腐蚀效率并非100%，A错误；B．马口铁（镀锡铁）镀层破损后，因铁比锡活泼，所以铁为阳极，铁首先被氧化腐蚀，而非镀层锡被氧化，B错误；C．在潮湿环境中，金属的电化学腐蚀通常以吸氧腐蚀为主，这是常见情况，C正确；D．常温下置于空气中的金属，因空气含水分，主要发生电化学腐蚀，而非化学腐蚀，D错误；故选C。 【变式1-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使SO与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为SO+5H2O+8e-=HS-+9H2O B．SO与H2的反应可表示为SO+4H2S2-+4H2O C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀 D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极法 【答案】B 【解析】A．根据示意图分析，正极上水发生还原反应生成H2，电极反应式为，A错误；B．SO与H2反应中，S从+6价降为-2价（得8e-），H2中H从0价升为+1价（每个H2失2e-，4个H2失8e-），方程式为SO+4H2S2-+4H2O，B正确；C．酸性条件下厌氧菌失活，但钢管在酸性环境中会发生析氢腐蚀（Fe+2H+=Fe2++H2↑），仍易被腐蚀，C错误；D．牺牲阳极法需连接更活泼金属。锌比铁活泼，铁与锌连接时锌作阳极被腐蚀（保护铁）；铁比锡活泼，铁与锡连接时铁作阳极加速腐蚀，不能保护铁，D错误；故选B。 【变式1-2】（25-26高二下·江苏·期中）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．黄铜(锌铜合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 【答案】A 【解析】A．金属钠置于空气中表面变暗是钠直接与空气中的氧气反应生成氧化钠，属于化学腐蚀，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，A符合题意；B．黄铜为锌铜合金，形成原电池时更活泼的锌作负极被腐蚀，铜作正极被保护，因此不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关，B不符合题意；C．铁和铜接触时，潮湿环境下可形成原电池，更活泼的铁作负极被氧化生成铁锈，与电化学腐蚀有关，C不符合题意；D．镀层受损后，铁、银和电解质溶液可形成原电池，更活泼的铁作负极被腐蚀，因此铁表面更易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，D不符合题意；故选A。 【变式1-3】（25-26高二上·甘肃酒泉·期末）河西走廊地区土壤盐碱化严重，兰新高铁沿线的钢结构接触网支柱长期暴露于高矿化度环境中，为防止腐蚀，工程中综合采用了多种电化学防护措施。下列说法中错误的是 A．在潮湿盐碱化土壤中，钢铁发生吸氧腐蚀，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- B．将镁合金块固定在钢支柱上，可减缓腐蚀的原理为牺牲阳极法 C．对钢支柱实施外加电流保护时，应将其与直流电源的负极相连，此时钢表面发生还原反应 D．若将钢支柱连接处用锡焊接，既节约成本又避免腐蚀 【答案】D 【解析】 A．在潮湿碱性环境中发生吸氧腐蚀，正极反应为氧气得电子生成OH⁻，反应式，A正确； B．牺牲阳极法利用活泼金属（如镁）作为原电池负极被腐蚀，保护钢铁，B正确；C．外加电流阴极保护中，钢铁连接电源负极成为阴极，阴极发生还原反应，抑制腐蚀，C正确；D．锡的金属性比铁弱，若锡层破损，铁作为原电池负极会加速腐蚀，无法“避免腐蚀”，D错误；答案选D。 ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀原理 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 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 【典例2】（25-26高二上·江苏盐城·期中）钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 【答案】D 【分析】原电池中，铁作负极，电极反应式为：，C作正极，电极反应式为：，据此分析回答。 【解析】A．钢铁生锈是原电池反应，原电池将化学能转化为电能，A错误；B．铁作负极时，失去电子生成，正确电极反应为，B错误；C．干燥空气中无法形成电解质溶液，不能构成原电池，不会发生此类电化学腐蚀，C错误；D．铁表面刷漆或涂油可隔绝水和氧气，能减缓铁制品生锈，D正确；故选D。 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）是海洋大气环境中金属表面的主要固体沉积物之一，颗粒落在金属表面上，具有很强的吸湿性，促进了金属的腐蚀。下图为碳钢基体在—大气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．腐蚀过程中，为负极，发生氧化反应 B．正极反应式为 C．对腐蚀反应起催化作用 D．腐蚀过程中水体酸性增强 【答案】D 【解析】A．铁是活泼的金属，腐蚀过程中，Fe作负极，发生失去电子的氧化反应，A正确；B．正极氧气得到电子，正极反应式为，B正确；C．根据题干信息可判断对腐蚀反应起催化作用，C正确；D．图示为吸氧腐蚀，正极生成，水体应该碱性增强，D错误；故答案选D。 【变式2-2】（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）家用炒菜锅用水清洗放置后，会出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不可能发生的化学反应是 A．4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 B．2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 C．正极反应式：2H2O+O2+4e-=4OH- D．负极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 【答案】D 【解析】A．该反应是Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3的正确方程式，属于铁锈形成的关键步骤，会发生，A不符合题意；B．铁发生吸氧腐蚀，作负极失去两个电子，变成二价铁离子，氧气在正极得电子，总反应方程式为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，B不符合题意；C．正极反应为氧气得电子生成OH⁻，是吸氧腐蚀的标准正极反应，会发生，C不符合题意；D．铁的吸氧腐蚀中，铁在负极发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，不能直接生成Fe3+，D符合题意；故选D。 【变式2-3】（25-26高二上·江苏南通·期中）用铜氨溶液给除锈处理后的铁钉镀铜，可使镀层更光亮。下列有关表述正确的是 A．铁锈的主要成分为 B．0.01 mol Fe发生吸氧腐蚀时，失去 C．镀铜时，铜电极名称：负极 D．镀铜时，铁电极反应： 【答案】D 【解析】A．铁锈的主要成分为，不是，A错误；B．Fe发生吸氧腐蚀时，负极反应为，每个Fe失去2个电子，0.01 mol Fe反应失去，B错误；C．镀铜装置为电解池，铜为镀层金属，作电解池的阳极，C错误；D．镀铜时，铁为镀件作阴极，铜氨离子在阴极得电子生成Cu，释放的与水结合为，电极反应式书写正确，D正确；故答案为D。 ▌题型03 金属腐蚀速率大小比较 金属腐蚀快慢的一般规律 （1）在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 （3）对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率： 1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 （4）一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【典例3】（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）下列表面上镀有金属保护层的铁板中，当镀层破损后，在相同条件下最不易被腐蚀的是 A．镀锌铁板 B．镀锡铁板 C．镀银铁板 D．镀铜铁板 【答案】A 【解析】铁板在镀层破损后不易被腐蚀，是指镀层破损后仍能对铁板构成有效保护。A项，铁板镀锌，镀层破损后发生电化学腐蚀时，锌为负极，铁为正极，铁被保护；B、C、D项，锡、银、铜不如铁活泼，镀层破损后发生电化学腐蚀时，铁为负极，失去电子被氧化，从而加速了铁的腐蚀。综上所述，A项符合题意。 【变式3-1】（25-26高二上·重庆·期末）下图所示装置的烧杯中均盛有稀硫酸，其中锌片最不易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．该装置为电解池，连接电源负极，作电解池的阴极，受外加电流的阴极保护，几乎不被腐蚀，A符合题意；B．该装置为原电池，活泼性，作原电池负极，发生失电子的氧化反应，腐蚀速率加快，B不符合题意；C．该装置为原电池，活泼性，作原电池负极，发生失电子的氧化反应，且活泼性比更弱，原电池反应速率比B装置更快，腐蚀更严重，C不符合题意；D．直接与稀硫酸发生置换反应，属于化学腐蚀，腐蚀速率慢于原电池负极的，但远快于受保护的电解池阴极的，D不符合题意；故选A。 【变式3-2】（25-26高二上·山西长治·期末）如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为 A．①②③④⑤⑥ B．④③②①⑥⑤ C．⑤④②①③⑥ D．④②①③⑤⑥ 【答案】C 【解析】①为纯铁在海水中的化学腐蚀；②为Fe-Sn原电池，Fe作负极被腐蚀（速率快于①）；③为Fe-Zn原电池，Fe作正极被保护（速率慢于①）；④为Fe-Cu原电池，Fe作负极被腐蚀（因Cu与Fe活动性差异大于Sn与Fe，速率快于②）；⑤为电解池，Fe作阳极（腐蚀速率最快）；⑥为电解池，Fe作阴极（被保护，腐蚀速率最慢）； 铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为：⑤（电解池阳极，最快）>④（Fe-Cu原电池负极）>②（Fe-Sn原电池负极）>①（化学腐蚀）>③（Fe-Zn原电池正极，被保护）>⑥（电解池阴极，最慢）；故答案选C。 【变式3-3】（25-26高二上·内蒙古包头·期末）在下图装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极。 【解析】A．Fe发生化学腐蚀，A错误；B．该装置为原电池，Fe作原电池的正极被镁保护，B错误；C．该装置为电解池，Fe作电解池的阴极被保护，C错误；D．该装置为原电池，Fe作原电池的负极加速被腐蚀，D正确；故答案选D。 ▌题型04 金属防护方法辨析 1．金属的防护考虑的因素 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．金属的防护 （1）电化学防护 ①牺牲阳极法——原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备上安装锌块。 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 原理装置如图所示：，锌比铁活泼，发生腐蚀时作为原电池的负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁设备被保护起来。 ②外加电流法——电解原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源，通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀速率降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属或石墨。 原理装置如图所示。 （2）改变金属的内部结构，在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，如制成合金、不锈钢等。 （3）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，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 【典例4】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源负极相连 C．轮船底部镶嵌铜块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 【答案】C 【解析】A．铁栅栏涂油漆可以隔绝氧气和水，防止腐蚀，A正确；B．铁闸连接电源负极，作为阴极被保护，B正确；C．铜的金属活动性弱于铁，镶嵌铜块会形成原电池，铁作为负极被腐蚀，C错误；D．及时擦干铁锅可减少与水的接触，防止生锈，D正确；故选C。 【变式4-1】（25-26高二上·江苏连云港·期中）为延长海港码头钢管桩的寿命，常采用牺牲阳极的阴极保护法延缓钢管桩腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流出的一极 B．正极的电极反应式： C．该法中可在钢管桩表面镶嵌锌块来实现 D．该法中钢管桩需要与外加电源负极相连 【答案】C 【解析】A．牺牲阳极的阴极保护法中钢管桩为被保护的正极，原电池中电子从负极流出、流入正极，因此钢管桩是电子流入的一极，A错误；B．正极发生得电子的还原反应，给出的电极反应为失电子的氧化反应，不符合正极反应规律，B错误；C．锌的金属活动性强于铁，在钢管桩表面镶嵌锌块时，锌作负极被腐蚀，钢管桩作正极被保护，符合牺牲阳极的阴极保护法原理，C正确；D．钢管桩与外加电源负极相连的防护方法为外加电流的阴极保护法，不属于牺牲阳极的阴极保护法，D错误；答案选C。 【变式4-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）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1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 B．图1、图2中钢闸门上均主要发生了还原反应 C．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子，被氧化损耗 D．图1是牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法 【答案】C 【解析】A．图1为牺牲阳极的阴极保护法，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，钢闸门为负极，为电子输入的一端；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，闸门为阴极，为电子输入的一端，故A正确；B．图1、图2中钢闸门分别为正极、阴极，其上均主要发生了还原反应，故B正确；C．图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，故C错误；D．图1为牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法，故D正确；故选C。 【变式4-3】（25-26高二上·江苏连云港·期中）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列措施不能起到防锈效果的是 A．放置铜块 B．发蓝处理 C．表面渗镀 D．喷涂油漆 【答案】A 【解析】A．舰体表面放置的铜块会与铁在潮湿环境中形成原电池，活泼性强于铜的铁做负极被腐蚀，则放置铜块不能起到防锈效果，A符合题意；B．舰体表面采取发蓝处理，可以在铁表面形成一层致密氧化膜隔绝舰体中的铁与海水接触，起到防锈的作用，B不符合题意；C．舰体表面渗镀可以隔绝舰体中的铁与海水接触，起到防锈的作用，则表面渗镀能起到防锈效果，C不符合题意；D．舰体表面喷涂油漆可以隔绝舰体中的铁与海水接触，起到防锈的作用，则喷涂油漆能起到防锈效果，D不符合题意；故选A。 ▌题型05 实验探究金属腐蚀与防护 一、实验核心原理 1. 吸氧腐蚀：O2在正极消耗，密闭体系气体减少、压强下降；中性/弱酸性/碱性环境。 Fe - 2e-=Fe2+；O2+2H2O +4e-=4OH- 2. 析氢腐蚀：正极生成H2，密闭体系气体增多、压强上升；较强酸性环境。 Fe - 2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑ 3.实验题最常考：压强变化、氧气含量变化作为腐蚀发生的证据。 二、常见实验装置与变量 1. 经典密闭装置（压强传感器） （1）装置：试管 / 具支试管，铁粉 + 碳粉混合物（模拟生铁，形成原电池），滴加电解质溶液，密封连接压强传感器。 （2）实例 ①铁粉+碳粉+NaCl 溶液：吸氧腐蚀，压强随时间减小 ②铁粉+碳粉+稀醋酸：初期酸性强，析氢腐蚀压强上升；后期酸消耗，转为吸氧腐蚀，压强下降（图像常出现先升后降） 2. 对比实验（控制变量，探究影响腐蚀速率因素） （1）变量常考：是否含碳（杂质）、电解质种类、电解质浓度、pH、温度、镀层、连接金属种类 （2）实验设计原则：单一变量，其余条件相同；空白对照。 （3）实例：探究碳粉对铁腐蚀的影响，一组 Fe+C，一组只有Fe，其余相同。 3. 金属防护验证实验 （1）牺牲阳极法：Fe与Zn相连浸入电解质溶液，用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]检验，无蓝色沉淀，说明Fe未被氧化（无Fe2+）；若换成Fe与Cu相连，出现蓝色沉淀，Fe 被腐蚀。 （2）外加电流阴极保护：钢件接电源负极，惰性电极接正极；检验钢件附近无Fe2+。 （3）重点试剂：铁氰化钾溶液，检验Fe2+，生成蓝色沉淀（滕氏蓝），是探究题高频检验手段。 【典例5】（25-26高二上·江苏·阶段检测）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．0~200 s，pH、压强增大，可能原因是溶液中H+转化为H2 C．400~600 s，正极发生的主要电极反应式为O2 +4H+-4e-=2H2O D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的pH有关 【答案】C 【解析】A．钢铁电化学腐蚀中，铁作为负极失去电子生成Fe2+，负极反应式为，A正确；B．0~200 s，初始溶液含少量稀盐酸呈酸性，可能发生析氢腐蚀，正极H+得电子生成H2，H+浓度减小使pH增大，生成H2气体导致压强增大，B正确；C．正极反应为得电子的还原反应，400~600 s时溶液酸性减弱，主要发生吸氧腐蚀，正极正确反应应为，C错误；D．实验初始酸性条件可能发生析氢腐蚀，后期pH升高可能发生吸氧腐蚀，说明腐蚀类型与电解质溶液pH有关，D正确；故选C。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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保护法 【答案】D 【解析】A．铜的还原性非常弱，不能与酸反应产生，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；B．若铁被腐蚀生成的是，用KSCN溶液无法检验，因此一段时间后向三颈烧瓶中加入KSCN溶液，溶液未变红，并不能说明铁被保护，B错误；C．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；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保护法，D正确；故选D。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法不正确的是 A．该装置构成了原电池 B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能 C．活性炭在该装置中作为正极 D．负极电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 【答案】D 【解析】A．铁粉、活性炭和NaCl电解质溶液满足原电池构成条件，该装置构成原电池，A正确；B．铁腐蚀过程发生原电池反应，将化学能转化为电能，B正确；C．铁的活泼性强于碳，该原电池中活性炭作正极，C正确；D．给出的电极反应是吸氧腐蚀的正极反应，负极是Fe失电子生成，反应式为，D错误；故选D。 【变式5-3】（25-26高二上·江苏南京·期末）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液和酚酞，将铜片紧密覆盖在铁片上，向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液，可能的原理如题图所示。下列说法正确的是 A．铁片上发生氧化反应，出现蓝色沉淀 B．铜片上的溶液变为红色，电极反应式为 C．用锌片代替铜片，保持其它操作不变，观察到的现象相同 D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，观察到的现象相同 【答案】A 【分析】该装置为吸氧腐蚀，装置中铁发生吸氧腐蚀，铁片为负极，负极上铁失电子生成，与溶液反应生成蓝色沉淀；铜片为正极，正极上氧气得电子生成。 【解析】A．铁电极为负极，铁失电子生成，与溶液反应生成蓝色沉淀，A正确；B．铜片为正极，正极上氧气得电子生成，电极反应为，B错误；C．用锌片代替铜片，锌片为负极，Zn失电子生成，发生氧化反应，电极反应为，无亚铁离子生成，不能生成蓝色沉淀，现象不同，C错误；D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，铜片仍为正极，正极上是得电子生成，与NaCl溶液做电解质溶液时的现象不同，D错误；故选A。 / 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 金属腐蚀类型判断 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀原理 题型03 金属腐蚀速率大小比较 题型04 金属防护方法辨析 题型05 实验探究金属腐蚀与防护 ▌题型01 金属腐蚀类型判断 1.化学腐蚀：金属与物质直接发生氧化还原反应，无原电池形成，无微弱电流；反应速率一般较慢。 （1）条件：金属直接接触氧化剂；不一定需要水、电解质溶液。 （2）实例：高温下钢铁被氧气氧化；Fe与干燥Cl2反应；铜在氯气中燃烧。 2.电化学腐蚀：不纯金属/合金，接触电解质溶液，自发形成原电池，有微弱电流；较活泼金属作负极被氧化腐蚀。 （1）条件：①金属不纯（有杂质）；②有电解质溶液（水+溶解离子）。 （2）绝大多数金属在潮湿空气中发生电化学腐蚀。 （3）电化学腐蚀再细分两类： ①析氢腐蚀：环境酸性较强，正极H+得电子放出H2。 ②吸氧腐蚀：环境中性、弱酸性、碱性，正极O2得电子；钢铁生锈主要是吸氧腐蚀。 3.化学腐蚀、电化学腐蚀区别与联系 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 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 【典例1】（25-26高二上·山西朔州·期末）下列关于金属腐蚀的叙述正确的是 A．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 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 【变式1-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使SO与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为SO+5H2O+8e-=HS-+9H2O B．SO与H2的反应可表示为SO+4H2S2-+4H2O C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀 D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极法 【变式1-2】（25-26高二下·江苏·期中）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．黄铜(锌铜合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 【变式1-3】（25-26高二上·甘肃酒泉·期末）河西走廊地区土壤盐碱化严重，兰新高铁沿线的钢结构接触网支柱长期暴露于高矿化度环境中，为防止腐蚀，工程中综合采用了多种电化学防护措施。下列说法中错误的是 A．在潮湿盐碱化土壤中，钢铁发生吸氧腐蚀，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- B．将镁合金块固定在钢支柱上，可减缓腐蚀的原理为牺牲阳极法 C．对钢支柱实施外加电流保护时，应将其与直流电源的负极相连，此时钢表面发生还原反应 D．若将钢支柱连接处用锡焊接，既节约成本又避免腐蚀 ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀原理 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 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 【典例2】（25-26高二上·江苏盐城·期中）钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）是海洋大气环境中金属表面的主要固体沉积物之一，颗粒落在金属表面上，具有很强的吸湿性，促进了金属的腐蚀。下图为碳钢基体在—大气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．腐蚀过程中，为负极，发生氧化反应 B．正极反应式为 C．对腐蚀反应起催化作用 D．腐蚀过程中水体酸性增强 【变式2-2】（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）家用炒菜锅用水清洗放置后，会出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不可能发生的化学反应是 A．4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 B．2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 C．正极反应式：2H2O+O2+4e-=4OH- D．负极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 【变式2-3】（25-26高二上·江苏南通·期中）用铜氨溶液给除锈处理后的铁钉镀铜，可使镀层更光亮。下列有关表述正确的是 A．铁锈的主要成分为 B．0.01 mol Fe发生吸氧腐蚀时，失去 C．镀铜时，铜电极名称：负极 D．镀铜时，铁电极反应： ▌题型03 金属腐蚀速率大小比较 金属腐蚀快慢的一般规律 （1）在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 （2）在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 （3）对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率： 1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 （4）一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【典例3】（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）下列表面上镀有金属保护层的铁板中，当镀层破损后，在相同条件下最不易被腐蚀的是 A．镀锌铁板 B．镀锡铁板 C．镀银铁板 D．镀铜铁板 【变式3-1】（25-26高二上·重庆·期末）下图所示装置的烧杯中均盛有稀硫酸，其中锌片最不易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【变式3-2】（25-26高二上·山西长治·期末）如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为 A．①②③④⑤⑥ B．④③②①⑥⑤ C．⑤④②①③⑥ D．④②①③⑤⑥ 【变式3-3】（25-26高二上·内蒙古包头·期末）在下图装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． ▌题型04 金属防护方法辨析 1．金属的防护考虑的因素 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．金属的防护 （1）电化学防护 ①牺牲阳极法——原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备上安装锌块。 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 原理装置如图所示：，锌比铁活泼，发生腐蚀时作为原电池的负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁设备被保护起来。 ②外加电流法——电解原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源，通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀速率降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属或石墨。 原理装置如图所示。 （2）改变金属的内部结构，在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，如制成合金、不锈钢等。 （3）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，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 【典例4】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源负极相连 C．轮船底部镶嵌铜块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 【变式4-1】（25-26高二上·江苏连云港·期中）为延长海港码头钢管桩的寿命，常采用牺牲阳极的阴极保护法延缓钢管桩腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流出的一极 B．正极的电极反应式： C．该法中可在钢管桩表面镶嵌锌块来实现 D．该法中钢管桩需要与外加电源负极相连 【变式4-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）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1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 B．图1、图2中钢闸门上均主要发生了还原反应 C．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子，被氧化损耗 D．图1是牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法 【变式4-3】（25-26高二上·江苏连云港·期中）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列措施不能起到防锈效果的是 A．放置铜块 B．发蓝处理 C．表面渗镀 D．喷涂油漆 ▌题型05 实验探究金属腐蚀与防护 一、实验核心原理 1. 吸氧腐蚀：O2在正极消耗，密闭体系气体减少、压强下降；中性/弱酸性/碱性环境。 Fe - 2e-=Fe2+；O2+2H2O +4e-=4OH- 2. 析氢腐蚀：正极生成H2，密闭体系气体增多、压强上升；较强酸性环境。 Fe - 2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑ 3.实验题最常考：压强变化、氧气含量变化作为腐蚀发生的证据。 二、常见实验装置与变量 1. 经典密闭装置（压强传感器） （1）装置：试管 / 具支试管，铁粉 + 碳粉混合物（模拟生铁，形成原电池），滴加电解质溶液，密封连接压强传感器。 （2）实例 ①铁粉+碳粉+NaCl 溶液：吸氧腐蚀，压强随时间减小 ②铁粉+碳粉+稀醋酸：初期酸性强，析氢腐蚀压强上升；后期酸消耗，转为吸氧腐蚀，压强下降（图像常出现先升后降） 2. 对比实验（控制变量，探究影响腐蚀速率因素） （1）变量常考：是否含碳（杂质）、电解质种类、电解质浓度、pH、温度、镀层、连接金属种类 （2）实验设计原则：单一变量，其余条件相同；空白对照。 （3）实例：探究碳粉对铁腐蚀的影响，一组 Fe+C，一组只有Fe，其余相同。 3. 金属防护验证实验 （1）牺牲阳极法：Fe与Zn相连浸入电解质溶液，用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]检验，无蓝色沉淀，说明Fe未被氧化（无Fe2+）；若换成Fe与Cu相连，出现蓝色沉淀，Fe 被腐蚀。 （2）外加电流阴极保护：钢件接电源负极，惰性电极接正极；检验钢件附近无Fe2+。 （3）重点试剂：铁氰化钾溶液，检验Fe2+，生成蓝色沉淀（滕氏蓝），是探究题高频检验手段。 【典例5】（25-26高二上·江苏·阶段检测）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．0~200 s，pH、压强增大，可能原因是溶液中H+转化为H2 C．400~600 s，正极发生的主要电极反应式为O2 +4H+-4e-=2H2O D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的pH有关 【变式5-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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保护法 【变式5-2】（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法不正确的是 A．该装置构成了原电池 B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能 C．活性炭在该装置中作为正极 D．负极电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 【变式5-3】（25-26高二上·江苏南京·期末）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液和酚酞，将铜片紧密覆盖在铁片上，向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液，可能的原理如题图所示。下列说法正确的是 A．铁片上发生氧化反应，出现蓝色沉淀 B．铜片上的溶液变为红色，电极反应式为 C．用锌片代替铜片，保持其它操作不变，观察到的现象相同 D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，观察到的现象相同 / 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 $学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破举一反三） 题型01金属腐蚀类型判断 典例精析 【典例】C 举一反三 【变式1-1】B 【变式1-2】A 【变式1-3】D 题型02析氢腐蚀与吸氧腐蚀原理 典例精析 【典例2】D 举一反 【变式21】D 【变式2-2】D 【变式23】D 题型03金属腐蚀速率大小比较 E 典例精析 【典例3】A 举一反三 【变式31】A 【变式3-2】C 【变式3-3】D 题型04金属防护方法辨析 1/2 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 典例精析 【典例4】C 举一反 【变式41】C 【变式42】C 【变式43】A 题型05实验探究金属腐蚀与防护 典例精析 【典例S】C 三举一反目 【变式51】D 【变式52】D 【变式5-3】A 2/2