4-3 金属的腐蚀与防护（人教版2019选择性必修1）（原卷版）

第三节金属的腐蚀与防护1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式，以培养变化观念与平衡思想。2.熟悉金属腐蚀的防护方法，增强科学态度与社会责任。知识点一、金属的腐蚀1.定义金属或合金与周围的发生而引起损耗的现象。

2.本质金属原子电子变为离子，金属发生反应。

3.分类(1)化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。4.钢铁的电化学腐蚀(1)钢铁的电化学腐蚀的分类：(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图条件水膜

水膜呈或

电极反应负极Fe-2e-==Fe2+2Fe-4e-==2Fe2+正极C总反应知识点二、金属的防护1.改变金属材料的组成方法制成性能优异的合金——在金属中添加其他金属或非金属实例不锈钢——把、等加入普碳钢中制成不锈钢钛合金——具有优异的性，良好的性2.在金属表面覆盖保护层原理在金属表面，使金属制品与周围物质隔开具体方法在钢铁制品的表面喷涂、矿物油或覆盖搪瓷、塑料等用等方法在钢铁表面独生一层锌、锡、铬、镍等金属用化学方法在钢铁表面进行处理——生成一层致密的薄膜用氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而.采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可形成稳定的钝化膜3．电化学保护法(1)牺牲阳极法：应用原理，让被保护金属作极，另找一种活泼性较强的金属作极。

如图所示：(2)外加电流法：利用原理，把被保护的钢铁设备作为极，用惰性电极作为辅助极，两者均放在电解质溶液里，外接。

如图所示：探究任务一化学腐蚀与电化学腐蚀的比较1.化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系化学腐蚀电化学腐蚀(主要)定义金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与某些单质或某些非电解质直接接触水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强现象无电流产生有微弱电流产生反应式(以铁腐蚀为例)2Fe+3Cl2==2FeCl3负极：Fe-2e-==Fe2+正极：2H2O+O2+4e-==4OH-正极：2H++2e-==H2↑联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大2.金属腐蚀类型的判断方法(1)根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性强弱判断，位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；位于金属活动性顺序氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。【典例1】下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【变式训练1】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正确的是 ()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-==Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀探究任务二金属腐蚀快慢的判断及金属的防护1.金属的防护措施2.牺牲阳极法与外加电流法的比较比较项目牺牲阳极法外加电流法是否外接电源否是所用的原理原电池原理电解原理比较项目牺牲阳极法外加电流法两个电极的材料正极：被保护金属负极：比被保护金属活泼的金属被保护金属与外接电源的负极相连作阴极，惰性电极与外接电源正极相连作阳极保护效果外加电流法的保护效果比牺牲阳极法的保护效果更好3.(1)判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，看是利用电解原理的外加电流法还是应用原电池原理的牺牲阳极法，两者不能混淆。(2)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都不断地被氧化。(3)由于通常情况下，金属表面不会接触到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。4.不同条件下金属腐蚀快慢的判断(1)在同一电解质溶液中：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)同一种金属在不同电解质溶液中腐蚀由快到慢的顺序为(其他条件相同)：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(3)无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>原电池正极金属的腐蚀>电解池阴极金属腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀一般越快。【典例2】（2020·江苏卷，11）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在图所示的情境中，下列有关说法正确的是 ()A.阴极的电极反应式为Fe-2e-==Fe2+B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【典例3】如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A.②①③④ B.④③①②C.④②①③ D.③②④①【变式训练2】(2023·湖南师大附中高二月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A.纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极法D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀1.下列关于电化学腐蚀和化学腐蚀的说法正确的是()A.电化学腐蚀没有发生氧化还原反应B.化学腐蚀发生氧化还原反应C.电化学腐蚀没有发生化学反应，化学腐蚀发生化学反应D.电化学腐蚀有电子转移，化学腐蚀没有电子转移2.钢铁在潮湿的空气中往往发生电化学反应而被腐蚀，下列方程式在钢铁的电化学腐蚀过程中不存在的是()A.Fe-2e-==Fe2+B.2H2O+O2+4e-==4OH-C.2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2D.Fe-3e-==Fe3+3.关于右图所示装置(只是个示意图)，叙述错误的是()A.石墨电极反应式：2H+-2e-=H2↑B.鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀C.加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀D.加入HCl，石墨电极反应式：2H++2e-=H2↑4.下列有关金属的保护方法的说法中正确的是()A.常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B.白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法5.江西海昏侯墓是目前我国发现的面积最大、保存最好、内涵最丰富的汉代列侯等级墓葬,里面发现有大量青铜制品,为了避免青铜器生成铜绿,以下方法正确的是()①将青铜器放在银质托盘上②将青铜器保存在干燥的环境中③将青铜器保存在潮湿的空气中④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜A.①③ B.②③C.②④ D.①④6.钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为。

(2)为了减小某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用(填写字母序号)。该防护方法属于法。

A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨(3)图乙所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的极。该防护方法称为。

1.下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是()A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化D.铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应2.铁生锈是一种常见的自然现象，其主要反应的化学方程式为4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()A.① B.② C.③ D.④3.如图装置中，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。以下有关解释合理的是()A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C.墨水回升时，碳极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-D.具支试管中溶液pH逐渐减小4.(2023·河南郑州外国语学校高二检测)为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是()A.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-B.将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快5.将一根较纯铁棒垂直没入水中，由于深水处溶氧量较少，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重，下列关于此现象的说法错误的是()A.铁棒AB段发生的反应为O2+2H2O+4e-==4OH-B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流，且方向是从AB段到BC段C.向水中加入一定量硫酸钾固体后，对铁棒的生锈速率几乎无影响D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同6.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是()7.下列装置中电解质溶液均为稀硫酸。对铁而言，采用的是外加电流法的是()8.如右图所示，液面上浮着一个空心铁球。(1)数天后可观察到的现象是()①铁球表面出现红棕色锈斑②铁球表面出现黑色锈斑③量筒内水位下降④量筒内水位上升A.①③ B.①④C.②③ D.③④(2)发生上述现象的原因是(用反应式及必要的文字予以说明)。

9.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀B.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原C.轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法D.铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe-3e-==Fe3+，继而形成铁锈10.(2023·广东汕头潮阳实验学校高二检测)埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法正确的是()A.金属棒X的材料可能为铜B.金属棒X的材料可能为钠C.钢管附近土壤的pH增大D.这种方法称为外加电流法11.验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A.对比②③，可以判定Zn保护了FeB.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼12.用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属于，反应的化学方程式为

；若用铝饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫做，反应原理是(写电极反应式)。

13.下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图，试分析实验并回答下列问题：(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)。

(2)通过甲、乙装置的对比说明铁粉中碳的含量越(填“高”或“低”)越易腐蚀。

(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为。

(4)针对乙、丙装置实验的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：(写出一点即可)。

14.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用