第一章化學反應與能量轉(zhuǎn)化

第四節(jié)金屬的腐蝕與防護

板塊導航

01/學習目標明確內(nèi)容要求，落實學習任務

02/思維導圖構(gòu)建知識體系，加強學習記憶

03/知識導學梳理教材內(nèi)容，掌握基礎知識

04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點

05/問題探究探究重點難點，突破學習任務

06/分層訓練課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)

part.

學習目標

I.了解原電池的工作原理。

2.能寫出電極反應式和電池反應方程式。

3.學會設計簡單原電池裝置。。

重點：金屬的腐蝕。

難點：析氫腐蝕與吸氧腐蝕。

思維導圖

吸氧腐蝕

一、金屬的腐蝕

1、化學腐蝕

（1）反應類型：普通的化學反應

（2）特點：一產(chǎn)生，電子一轉(zhuǎn)移給氧化劑

2、電化腐蝕

（1）反應類型：反應

（2）特點：產(chǎn)生，電子轉(zhuǎn)移給氧化劑

3、普遍性：兩者往往同時發(fā)生，腐蝕更普遍

二、電化學腐蝕的類型

1、析氫腐蝕

（1）形成條件：水膜酸性一

（2）特點：在密閉容器中氣體壓強一

2、吸蝕

（1）形成條件：形成條件：水膜酸性—或呈—甚至—

（2）特點：在密閉容器中氣體壓強一

（3）特殊性：在酸性條件下，氫前的活潑金屬發(fā)生腐蝕，氫后的不活潑金屬發(fā)生—腐蝕

（4）普遍性：腐蝕更為普遍

三、鋼鐵吸氧腐蝕的過程

（1）腐蝕過程

①負極反應：_______________________

②正極反應：_____________________________

③電池反應：________________________

（2）后續(xù)反應

①氧化反應：___________________________

②部分分解：__________________________

（3）鐵銹成分：FezCh的復雜水合物（Fe2O3*?H2O）

（4）鐵在無氧條件下的生銹過程：Fe―>Fe2+^Fe（OH）

四、金屬的防護

改變金屬材—如把Ni、Cr等加到普通鋼中制成

料的組成不銹鋼

金

覆蓋保如電鍍、涂油脂、噴油漆、覆蓋搪瓷、

屬護彥廠包裹塑料、表面鈍化等

的

防一極：比被保護

犧牲陽極利用原

護(金屬活潑的金屬;

電廠的陰極保一電池原

化極：被保護的

護法理

學金屈設備

保

護陽極：被保護的

一外加電流利用電

」的陰極保一解池原金屬設備；

一極：惰性金屬

護法理

或石墨

皿04效果檢測

1.請判斷下列說法的正誤（正確的打7”，錯誤的打“X”）

（1）金屬被腐蝕的本質(zhì)是M+nH2O==M（OH）n+^H2f。（）

（2）馬口鐵（鍍錫鐵）鍍層破損后，首先是鍍層被氧化。（）

（3）金屬在一般情況下發(fā)生的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕。（）

（4）常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學腐蝕。（）

（5）鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕的正極反應式相同。（）

（6）干燥環(huán)境下，所有金屬都不能被腐蝕（）

（7）銅在酸性環(huán)境下，不易發(fā)生析氫腐蝕（）

（8）純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理?樣（）

（9）Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物（）

（10）鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3卜

2.如圖所示，水槽中的試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察。

（1）鐵釘逐漸生銹，鐵釘?shù)母g屬于腐蝕（填“化學”或“電化學

（2）若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈,發(fā)生腐蝕（填"析氫”或"吸氧”），電極反應：負極

為,正極為o

（3）若試管內(nèi)液而下降，則原溶液呈,發(fā)生腐蝕（填“析氫”或“吸氧”），電極反應：負極

為,正極為

（4）若溶液甲為水，溶液乙為海水，則鐵釘在（填“甲”或，乙”）溶液中腐蝕的速率較快。

part.

問題探究

A問題一金屬的腐蝕

【典例1】下列關(guān)于金屬腐蝕的說法中正確的是（）

A.金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進行化學反應而損耗的過程

B.化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學反應而損耗的過程

C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹

D.金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質(zhì)相同，但電化學腐蝕伴有電流產(chǎn)生

【解題必備】化學腐蝕與電化學腐蝕：

類型化學腐蝕電化學腐蝕

金屬與接觸到的干燥氣體或非電解質(zhì)不純的金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原

條件

液體直接發(fā)生化學反應電池反應

本質(zhì)M—〃e-=M"+M—

現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑的金屬被腐蝕

區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

聯(lián)系電化學腐蝕比化學腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴重

【變式11】以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關(guān)的是

A.生鐵比純鐵容易生銹

B.銀質(zhì)物品久置表面變暗

C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹

D.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠

【變式12】（2024遼寧省沈陽市第二中學第五次模擬）2012年9月25日開始服役的我國首艘航母遼寧艦采

用模塊制造再焊接組裝而成。實驗室模擬海水和淡水對焊接金屬材料的影響，結(jié)果如圖所示。卜.列分析正

確的是

A.艦艇腐蝕主要是因為發(fā)生了化學腐蝕B.圖甲是海水環(huán)境下的腐蝕情況

C.腐蝕時負極反應為：Fe-3e-=FeuD.焊點附近可用鋅塊打“補丁〃延緩腐蝕

A問題二金屬腐蝕快慢的比較

【典例2］如圖所不，裝置中都擅有O.lmolL?的NaQ溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同的鋅片

腐蝕速率由快到慢的正確順序是（）

①②③④

A.0@③④B.①②??C.④②D.②①??

【解題必備】判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律

（1）對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉化學腐蝕〉

有防護措施的腐蝕。

（2）對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中〉弱電解質(zhì)溶液中,非電解質(zhì)溶液中。

（3）活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕速率越快.

（4）對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。

【變式21】（2024福建省福州第一中學高一上學期10月月考）圖所示各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕

A.④〉②，①〉③B.②〉①，③〉④C.③>②>①>①D.④>②①

【變式22】利用如圖裝置進行實驗（U形管為耐壓試管），開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段

時間。下列說法正確的是

B.a、b管溶液的pH值都增大

C.一段時間后，a管液面低于b管

D.a、b兩管中發(fā)生相同的電極反應為Fe3e=Fe3+

A問題三析氫腐蝕與吸氧腐蝕

【典例3】金屬腐蝕的電化學原理可用如圖模擬。

NaCI溶液

（1）請寫出有關(guān)電極反應式：

①鐵棒上電極反應式：o

②碳棒上電極反應式：_________________________________

（2）該圖所表示的是（填“析氫”或"吸氧”）腐蝕。

（3）若將02撤走，并將NaCI溶液改為稀硫酸溶液，則此圖可表示（填"析氫"或"吸氧"）腐蝕原理;

若用犧牲陽極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，即可將碳棒改為棒。

【解題必備】析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例）

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性

電極負極Fe-2e-=Fe2*

反應+_-

正極2H+2e~=H2tO2+2H2O+4e=4OH

總反應式+2

Fe+2H=Fe*4-H212Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

【變式31】研究小組將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖11）。從膠頭滴管中滴

入醋酸溶液，容器中的壓強隨時間的變化曲線如圖2。下列說法不正確的是（）。

測量壓強儀器

醋酸溶液

鐵粉

和碳粉

圖1

A.0~匕時壓強增大的原因不一定是鐵發(fā)生了析氫腐蝕

B.鐵粉發(fā)生反應：Fe-3e-=Fe3*

C.碳粉上發(fā)生了還原反應

D.t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，原因是鐵發(fā)生了吸氧腐蝕

【變式32】在一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如表所示，下列說法正確的是（）。

pH2466.5813.514

腐蝕快慢較快慢較快

主要產(chǎn)物2+

FeFe3O4Fe2O3FeO2~

A.當pHV6.S時，碳鋼主要發(fā)生化學腐蝕

B.當pHV4和pH>13.5時,碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕

C.pH越大，碳鋼的腐蝕速率越慢

D.pH=14時，負極反應為40H-+Fe-3e—=Fe02、2H20

A問題四金屬的防護

【典例4】為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCI

溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是（）。

A.加入AgNCh溶液產(chǎn)生沉淀

B.加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)

C.加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)

D.加入&[Fe（CN）6]溶液無藍色沉淀生成

【解題必備】金屬的防護：

電化學防護犧牲陽極保護法外加電流陰極保護法

原理原電池原理電解原理

被保護的金屬作正極（陰極），以一種活動被保護的金屬作陰極，惰性可極作輔助陽

措施

性較強的金屬作負極（陽極）極，連上直流電源

如鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鐵塔、鐵管道裝

應用如鋼閘門、輸送酸性溶液的鐵管道等

上若干鋅塊，可保護鋼鐵設備

示意圖鋼研】工u輔助陽極

陽極］（不溶性）

【變式41］下列關(guān)于金屬的電化學腐蝕與防護的說法止確的是

電源

%0（水膜）八「1地面

14—J金屬

鋼閘門-海水總卅助電極-----《導線

區(qū)不溶性）

?a鋼佚輸水管▼噎管道廢鐵

C_if0

A.銅板打上鐵鉀釘后,B.鋼閘門與電源的負極相連，C.金屬M比鐵活潑，電D.陰極的電極反應

銅板更易被腐蝕可防止鋼閘門腐蝕子由鋼鐵輸水管流出式為Fe-2e-=Fe?+

【變式42】利用如圖裝置探究鐵的腐蝕與防護，下列說法錯誤的是

裝置1裝置n

A.裝置I中鐵發(fā)生析氫腐蝕

B.裝置II中鐵電極上發(fā)生還原反應

C.裝置I中石墨電極附近溶液pH上升

D.裝置II模擬了犧牲陽極的陰極保護法

part.

VU分層訓練

1.相同材質(zhì)的鐵在下列四種情況下不易被腐蝕的是（）

”球均勻

青鍍層

r

食手2國3t二斗食捻水

塑料盆照料板

BcD

2.下列有關(guān)金屬的腐蝕與防護敘述正確的是

A.鐵管上鑲嵌鋅塊，采用的是他牲陽極法使鐵不易被腐蝕

B.川錫焊接的鐵質(zhì)品，焊接處不易腐蝕

通電

C.用鐵電極電解飽和食鹽水：2CI+2H2O—C12+H2+2OH-

D.用外加電流法保護鋼鐵設備時，將設備連接電源正極

3.如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片，觀察到：開始導管內(nèi)液面下

降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面，以下有關(guān)解釋合理的是

A.生鐵片中的碳是原電池的負極，發(fā)生還原反應

B.雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕

C.墨水回升時，碳極反應式為O2+2H2O+4e—=40H—

D.具支試管中溶液pH逐漸減小

4.將鐵粉和活性炭的混合物用NaQ溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列

有關(guān)該實驗的說法正確的是（）

A.鐵被氧化的電極反應式為Fc—3L-F/+

B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為電能

C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕

D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕

5.為防止鐵管道腐蝕分別采取了如下甲、乙兩種方法，下列有關(guān)說法錯誤的是（）。

A.方法甲叫作犧牲陽極保護法，R可以選擇Zn、Cu等金屬

B.方法乙叫作外加電流陰極保護法

C.兩種方法的實質(zhì)均是阻止鐵發(fā)生氧化反應而腐蝕

D.在潮濕的酸性土壤中，鐵管道主要發(fā)生析氫腐蝕

6.某小組同學研究84消毒液（主要成分為NaClO）對鐵的腐蝕作用：將等量的鐵釘（鐵碳合金）和純鐵粉

分別浸沒于10mL84消毒液中，記錄現(xiàn)象如下:

1小時2小時5小時

無明顯鐵釘表面出現(xiàn)少量鐵釘表面“生長”出大

鐵釘

現(xiàn)象紅褐色物質(zhì)量紅褐色物質(zhì)

無明顯

純鐵粉無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象

現(xiàn)象

下列說法正確的是（）c

A.鐵釘主要發(fā)生的是化學腐蝕

B.鐵釘腐蝕后的溶液中c（CD增大

C.鐵粉的腐蝕速率慢主要是由于其表面積大

D.84消毒液有強氧化性，因此Fe被腐蝕時發(fā)生：Fe-3e-=Fe34

7.（2024重慶市魯能巴蜀中學校高二上學期1月期末）銅絲纏繞在鐵釘上，進行如圖所示的實驗，下列對

實驗現(xiàn)象的解釋合理的是

銅絲

7\

瓊脂+培養(yǎng)皿

NaCl溶液

A.向銅絲周圍滴加兩滴酚酰;出現(xiàn)紅色：2H2O+2e-=H2T+2OH-

B.鐵釘溶解：Fe—3e^Fe3+

2+5

C.向鐵釘周圍滴加兩滴鐵銀化鉀出現(xiàn)監(jiān)色：Fe+K-+[Fe（CN）6j=KEeLFe（CN）6Jl

D.電流方向是從鐵釘?shù)姐~絲

8.金屬腐蝕的電化學原理可用如圖模擬。

NaCl溶液

（1）請寫出有關(guān)電極反應式：

①鐵棒上電極反應式：O

②碳棒上電極反應式：O

（2）該圖所表示的是（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕。

（3）若將02撤走，并將NaC卜溶液改為稀硫酸溶液，則此圖可表示（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕原理;

若用犧牲陽極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，即可將碳棒改為棒。

養(yǎng)［提□

1.鍍鋅鐵釘放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出鐵釘后加入少黃漂白粉，溶液恢復棕色；加入CC14,振蕩,

靜置，液體分層。下列說法正確的是（）。

A.褪色原因為L被Fe還原

B.液體分層后，上層呈紫紅色

C.鍍鋅鐵釘比鍍錫鐵釘更易生銹

D.溶液恢復棕色的原囚為「被氧化

2.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是

A.在酸性環(huán)境下，鋼鐵只能發(fā)生析氫腐蝕

B.金屬腐蝕的實質(zhì)是金屬失去電子被還原

C.輪船的船殼吃水線以下常裝有一的鋅塊，這是利用了犧牲陽極法

D.銅鐵交接處，在潮濕的空氣中宜接發(fā)生反應：Fe-3e-=Fe",繼而形成鐵銹

3.支撐海港碼頭基礎的防腐技術(shù)，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述正確

的是

A.高硅鑄鐵作用為傳遞電流和提耗陽極材料

B.通電后外電路電子被強制從鋼管樁流向高硅鑄鐵

C.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

D.該防腐技術(shù)為犧牲陽極的陰極保護法

4.下列說法中錯送的是

A.圖I表示鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕

B.圖2表示鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕

C.圖3表示將鋅板換成銅板對鋼閘門保護效果更好

D.圖4表示鋼陽門作為陰極而受到保護

5.用壓強傳感器探究牛.鐵在pH=2和pH=4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖象如下:

分析圖象，以下結(jié)論錯誤的是（）

A.溶液pHW2時?，生鐵發(fā)生析氫腐蝕

B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕

C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快，

D.兩溶液中負極反應均為Fe2e-Fe2+

6.（2024陜西省西安市藍田縣城美中學大學區(qū)聯(lián)考）學?；瘜W興趣小組模擬鋁的電化學腐蝕實驗從而探究

鋁制品表面出現(xiàn)白斑的原因，裝置如圖所示，下列說法錯誤的是

用NaCI溶液潤

濕的活性炭

忸箔〃J~

A.鋁在發(fā)生腐蝕的過程中將化學能轉(zhuǎn)變成電能和熱能

B.電流從鋁箔通過電流表流向活性炭

C.活性炭粉的存在加速了鋁箔的腐蝕

D.該反應總反應為4Al+3O2+6Hg=4Al（OH）3,生成的進一步脫水形成白斑

7.（2024廣東省揭陽市二模考試）某同學進行以下實驗：

操作現(xiàn)象

取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴1滴含酚