4.3金属的腐蚀与防护-2023-2024学年高二化学必备讲与练（人教版2019选择性必修1）（原卷版）

4.3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2、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3、熟知金属防护方法，特别是理解电化学防护的方法考点梳理考点梳理一、金属的腐蚀1、概念：金属或合金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2、本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，M－ne－=Mn＋3、金属腐蚀的类型——根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类、4、特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化(1)化学腐蚀①概念：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实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀=3\*GB3③特点：腐蚀过程没有电流产生，腐蚀的速率随温度升高而加快(2)电化学腐蚀①概念：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②实质：发生原电池反应=3\*GB3③特点：电化学腐蚀过程有微弱电流产生(3)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较分类化学腐蚀电化学腐蚀条件与其表面接触的一些物质O2、Cl2、SO2等现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼的金属被氧化联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快4、电化学腐蚀的分类——钢铁的电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图示条件水膜呈较强酸性（pH≤4.3）水膜呈弱酸性、中性或碱性负极反应Fe2e=Fe2+正极反应2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH总反应式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2其他反应Fe2++2OH=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3﹣x)H2O联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快【注意】①析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主②钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋③一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀，氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀=4\*GB3④金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似⑤吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生5、判断金属腐蚀快慢的规律(1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)(2)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液(3)活动性不同的两种金属，活动性越强，腐蚀得越快(4)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快二、金属的防护：金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑（一）改变金属材料的组成1、方法：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。2、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性（二）在金属表面覆盖保护层1、方法：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。2、举例：（1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；（2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；（3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；（4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；等等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。3、电化学防护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法图示原理利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，接外加直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护电极要求被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作阴极被保护的金属作为负极，与电源的负极相连应用锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块钢铁闸门，地下管道连接电源负极(1)牺牲阳极法原理利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连要求被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极应用锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块(2)外加电流法原理利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，接外加直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护要求被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连应用钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极(3)两种保护方法的比较：外加电流法保护效果大于牺牲阳极法（4）其他方法1、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；2、控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂)等。3、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。补充：金属腐蚀快慢的规律1、构成原电池两极的活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快；2、对于同一金属而言，纯度越高，腐蚀速率越慢3、对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快4、同一种金属在相同浓度不同介质中，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5、在同一电解质中：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀6、有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极法引起的腐蚀>有外加电流法引起的金属腐蚀即学即练即学即练一、单选题1.下列关于金属腐蚀和防腐蚀的说法正确的是(

)A.金属腐蚀普遍属于化学腐蚀

B.牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池的原理防止腐蚀

C.外加电流的阴极保护法是将被保护的金属与电源正极相连

D.钢铁在潮湿空气中的腐蚀大多数为析氢腐蚀2.下列关于金属的腐蚀说法正确的是(

)A.一般来说，金属发生化学腐蚀的速率比电化学腐蚀速率要快

B.保护地下钢管不受腐蚀，可使它连接直流电源的负极

C.钢铁发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为：2H23.我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是

A.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀

B.可将钢铁构件与电源负极连接臧缓腐蚀发生

C.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe−3e−4.下列叙述中正确的是(

)

A.电子工业中，用三氯化铁溶液腐蚀铜箔印刷线路板，发生的反应属于电化学腐蚀

B.钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大

C.如图所示的装置可防止铁钉生锈

D.电解精炼铜时，阳极和阴极的质量变化相等5.家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是

(

)A.在暖气片表面镀锡 B.在暖气片表面涂漆

C.在暖气片表面涂铝粉 D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水6.我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是A.钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀

B.可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生

C.钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe−3e−7.对金属腐蚀及防护的表述正确的是(

)A.金属腐蚀的本质：金属失电子发生还原反应

B.牺牲阳极的阴极保护法：被保护的金属应做负极

C.外加电流阴极保护法：被保护的金属应与电源正极相连

D.金属表面涂油漆：可避免金属与电解质溶液接触二、填空题（本大题共2小题，共16分）8.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)干燥环境下金属不被腐蚀。

(2)任何金属在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。

(3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。

(4)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。

(5)在潮湿的空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。

(6)外加电流的阴极保护法是将被保护的金属接在直流电源的正极。

(7)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法。

9.(1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化学腐蚀称为__________。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_______(填字母)。③以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在________处(填字母)。(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图防腐示意图，并作相应标注。

分层训练分层训练夯实基础单选题1.下列说法中，不正确的是A.钢铁发生吸氧腐蚀

B.钢铁发生析氢腐蚀

C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好

D.钢闸门作为阴极而受到保护2.相同材质的铁在图中的四种情况下最易被腐蚀的是A. B.

C. D.3.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(

)A.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗

B.钢铁制品和铜制品既能发生吸氧腐蚀又能发生析氢腐蚀

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保护法

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4.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(

)A.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀而渐渐变暗

B.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

C.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

D.当镀锌铁制品的镀层受损后，镀层仍能对铁制品起保护作用5.如图所示各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀最快和被保护最好的分别为(

)

A.①⑤ B.③② C.④⑤ D.④①6.下列对如图所示实验装置的判断中正确的是(

)

A.若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓锌的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

B.若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀

C.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动

D.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将减小7.为了减少钢管因锈蚀造成的损失，某城市拟用下图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是

(

)

A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生析氢腐蚀

B.在潮湿的酸性土壤中电子由金属棒M通过导线流向钢管

C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动，抑制H+与铁的反应

D.金属棒二、填空题8.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_____________腐蚀，该腐蚀过程__________作为负极。(2)为了降低某水库的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(

)

A.铜

B.钠

C.锌

D.石墨(3)用图甲所示的方案进行保护，称为_________________________保护法。(4)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极，称为_________________________________保护法。9.判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀。(

)(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(

)(3)干燥环境下金属不被腐蚀。(

)(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(

)(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。(

)(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。(

)能力提升一、单选题1.下列说法正确的是(

)A.电解精炼铜的过程中转移了0.2mole−，铜离子的浓度先增大后减小

B.将水坝中的钢闸门连通电源的负极对其进行保护，其原理为牺牲阳极的阴极保护法

C.铁、镁长期放置在空气中会自然氧化，由于镁比铁活泼，因此镁的锈蚀程度比铁的严重

D.银锡子佩戴时间长了会发黑，将其放在盛有食盐水的铝制易拉罐(2.关于金属的腐蚀与防护，下列叙述正确的是

(

)A.一般来说，金属发生化学腐蚀的速率比电化学腐蚀速率要快

B.保护地下钢管不受腐蚀，可使它连接直流电源的负极

C.钢铁发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为：2H23.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是

A.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的负极

B.图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀

C.图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

D.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生电化学腐蚀4.如图所示，下列分析错误的是(

)

A.只闭合K2，该装置将电能转化为化学能

B.只闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C.只闭合K2，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法

D.铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只闭合K15.全世界每年因金属腐蚀造成巨大的经济损失，下列有关说法正确的是

(

)A.钢铁在发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时，其负极反应式是相同的

B.轮船外壳上焊接锡块儿，能减缓轮船的腐蚀

C.浸泡在海水中的钢铁设备可以连接在直流电源的正极上，以便保护设备

D.在金属中添加其他元素制成耐蚀合金，该措施属于金属的电化学防护二、多选题6.利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是。(

)

A.若X为锌棒，开关K置于M处，可加快铁的腐蚀

B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应

C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀

D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应三、实验题7.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。

I.(1)如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于_________腐蚀。

(2)红墨水柱两边的液面变为左低右高，则______(填“a”或“b”)边盛有食盐水。

(3)b试管中铁发生的是______腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式___________。

II.下面两个图都是金属防护的例子。(4)为了降低某水库的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_____(从下面选项中选择)，此方法叫做______________保护法。A.铜B.钠C.锌D.石墨(5)图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_____极。(6)采取以上两种方法，_____(填“甲”或“乙”)能使铁闸门保护得更好。简答题8.铁、铝、铜及其化合物在社会生活、生产中有广泛应用。(1)铝制品在空气中耐腐蚀性强，原因是_____________________；在碱溶液中最容易被腐蚀的是________(填“Fe”“Al”或“Cu”，下同)在稀硫酸中耐腐蚀性最强的是________。(2)在海水中保护钢铁器具的方式有多种。若采用电化学保护法，请补充下列图示甲、乙。

(3)生铁在空气中发生电化学腐蚀的类型与介质有关。为了探究介质对生铁发生电化学腐蚀的影响，某同学设计丙、丁装置(装置气密性良好)。一段时间后，观察到图丙装置烧杯中导管形成一段液柱，图丁装置中集气瓶收集到少量气体。图丙装置中生铁发生电化学腐蚀的类型是________；图丁装置中，若转移1 mol电子，可收集到标准状况下气体体积是________L。培优专练一、单选题1.港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是(

)A.防腐原理主要是避免发生反应：2Fe + O2+ 2H2O =

2Fe(OH2.港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是(

)A.防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+2H20 = 2Fe(OH)2

3.2017年4月26日，中国第一艘国产001A型航母顺利完成下水，有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀，因此船体的