2024年高考重点复习知识点之“金属的电化学腐蚀与防护”

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考点36金属的电化学腐蚀与防护

知识整合

______/

1.金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反响。

2.金属腐蚀的类型

[1)化学腐蚀与电化学腐蚀

类型化学腐蚀电化学腐蚀

条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化较生动金属被氧化

联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍

(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀

以钢铁的腐蚀为例进行分析:

铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3^=Fe2O3-xH20(铁锈)+(3-x)H2。。

3.金属腐蚀的防护方法

11〕改变金属的内部组织结构

例如把铭、银等参加一般钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。

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〔2〕在金属外表覆盖保护层

在金属外表覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采纳的防护方法。

13）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

依据原电池原理电解原理

形成原电池时，被保护金属作正极（阴

将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的

极），不反响受到保护；生动金属作负

原理两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的

极（阳极），发生反响受到腐蚀，阳极

作用下使阴极得到保护

要定期予以更换

保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船

应用保护土壤、海水及水中的金属设备

体外壳等装上镁合金或锌片

亶空点考向,

考向一金属的腐蚀快慢与防护方法的比较

典例引领

典例1为延长舰船服役寿命可采纳的电化学防腐的方法有①舰体与直流电源相连；②舰体上镶嵌某种金

属块。以下有关说法正确的选项是

A.方法①中舰体应连电源的正极

B.方法②中镶嵌金属块可以是锌

C.方法①为牺牲阳极的阴极保护法

D.方法②为外加电流的阴极保护法

【解析】方法①舰体做阴极，应连电源的负极，故A错误；方法②为牺牲阳极的阴极保护法，镶嵌金

属块作原电池的负极，其生动性需要大于Fe,可以是锌，故B正确；方法①利用电解原理，为外加电流的

阴极保护法，故C错误；方法②利用原电池原理，为牺牲阳极的阴极保护法，故D错误。

【答案】B

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变式拓展

1.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，以下说法不正确的选项是

A.假设X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀

B.假设X为锌棒，开关K置于M处，铁电极的反响：Fe-2e-^=Fe2+

C.假设X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀

D.假设X为碳棒，开关K置于N处，铁电极的反响：2H++2e-^=H2T

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11）推断金属腐蚀快慢的规律

①对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀〉化学腐

蚀,有防腐措施的腐蚀。

②对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中〉弱电解质溶液中〉非电解质溶

液中。

③活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀速率越快。

④对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。

[2）两种保护方法的比较

外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。

考向二析氢腐蚀和吸氧腐蚀

典例引领

典例1肯定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：

PH2466.5813.514

腐蚀快慢较快慢较快

主要产物2+；

FeFe3O4Fe2O3FeO

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以下说法不正确的选项是

A.在pH<4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

B.在pH>6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C.在pH>14溶液中，碳钢腐蚀的正极反响为O2+4H++4e-—2H2。

D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓

【解析】pH<4为强酸性，发生析氢腐蚀，A正确；pH>6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，B正

确；pH>14的溶液，氧气与水反响得电子：O2+2H2O+4e-4OH-,C错误；煮沸后除去了氧气，碳钢的腐

蚀速率会减缓，D正确。

【答案】C

变式拓展

2.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①〜⑧为各装置中的电

极编号。以下说法错误的选项是

①②③）『④⑤卜

:U⑧

酚酰+饱和稀硫酸CuCh溶液CuCb溶液

NaCl溶液

ABCD

A.当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源

B.当K断开时，B装置锌片溶化，有氢气产生

C.当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③-②；①一⑧；⑦一⑥;⑤一④

D.当K闭合后，A、B装置中pH变大，C装置中pH不变

、考点冲关★

1.如下列图，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为

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③

A.②①③④⑤⑥B.⑤④③①②⑥

C.⑤④②①③⑥D.⑤③②④①⑥

2.以下有关金属腐蚀与防护的说法不正确的选项是

A.钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反响是O2+2H2O+4e===4OH-

B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍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纳了牺牲阳极的阴极保护法

D.可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀

3.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效预防铁帽的腐蚀，防护

原理如下列图。以下说法错误的选项是

直

流锌环

帽

的

电湿润的

方绝缘子表面

向

A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反响

B.通电时，阴极上的电极反响为2H2O+2e-===H2f+2OH-

C.断电时，锌环上的电极反响为Zn2++2b===Zn

D.断电时，仍能预防铁帽被腐蚀

4.将两根铁钉分别缠绕铜丝和铝条，放入滴有混合溶液的容器中，如下列图，以下表达错误的选项是

CKSCN+N^Cl)

溶液溶液

A.a中铁钉附近呈现蓝色沉淀

B.b中发生吸氧腐蚀

C.b中铁钉附近呈现红色

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D.a中铜丝附近有气泡产生

5.以下与金属腐蚀有关的说法，正确的选项是

Fe£=口田Cu

经酸化的

3%NaCl溶液

图2

镁彳_地面

钢吃?线

输水管-Q

图4

A.图1中，铁钉易被腐蚀

B.图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C.图3中，燃气灶的中心部位简单生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D.图4中，用牺牲镁块的方法来预防地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

6.青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐

蚀。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。环境中的C「扩散到孔口，并与各电极产

物作用生成多孔粉状锈CU2(OH)3C1以下说法不正确的选项是

A.腐蚀过程中，负极c被氧化

B.环境中的C1-扩散到孔口，并与正极反响产物和负极反响产物作用生成多孔粉状锈CU2(OH)3CL其离

子方程式为2Cu2++3OH-+Cr^=Cu2（OH）3Cll

C.假设生成2.145gCu2(OH)3Cl,则理论上消耗标准状况氧气体积为0.448L

D.正极的电极反响式为：正极反响是O2+4e-+2H2O^=4OH-

7.某同学做了如下实验：

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盐桥

铁片I以铁片口

装置

的溶液

50mL5%NaClNaCl溶液NaCl溶液+45mL蒸储水

现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转

以下说法中正确的选项是

A.加热铁片I所在烧杯，电流表指针会发生偏转

B.用KSCN溶液检验铁片ni、IV附近溶液，可推断电池的正、负极

c.铁片I、in的腐蚀速率相等

D.“电流计指针未发生偏转〃，说明铁片I、铁片n均未被腐蚀

8.在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严峻，所以预防金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重

大问题。某化学兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究。

11）分别在三个洁净枯燥的试管中各参加一个洁净无锈的铁钉，再向I、n号两个试管中分别参加经煮沸

迅速冷却的蒸储水，然后向n号试管中参加少量植物油，将ni号试管塞上木塞。请推断：号试

管中的铁钉最简单生锈。由此可见，铁制品生锈需要的条件是__________________o

⑵如图2所示，处于A、B、c三种不同环境中的铁片，被腐蚀的速率由大到小的顺序是（用

字母表示）。

13）据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的

损失约占国民生产总值的4%。

①钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反响为

②请写出用稀硫酸除去铁锈的化学方程式：

③请依据不同的原理，提出预防钢铁腐蚀的两条合理措施：

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1.[2024江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如下列图装置中，进行铁的电化学腐蚀实

验。以下有关该实验的说法正确的选项是

A.铁被氧化的电极反响式为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.以水替代NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

2.[2024北京]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

①②③

ZnjQfe']KJFe（CN%]I_KlFe(CN)J

一段时间后滴入3

1『溶液

[f-KJFe（CN）小容液「溶液|-Fe“

i批一段「]取出的少

小量Fe附近

的溶液的溶液

在Fe外表生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀

以下说法不正确的选项是

A.比照②③，可以判定Zn保护了Fe

B.比照①②，K3[Fe〔CN〕61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的方法可推断Fe比Cu生动

3.[2024江苏][双选]以下说法正确的选项是

A.反响N2（g）+3H2（g）—^2NH3（g）的AH<0,AS>0

B.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀

C.常温下，Ksp[Mg（OH）2]=5.6xIO-pH=10的含Mg2+溶液中，c（Mg2+）<5.6xlO-4molL->

D.常温常压下，锌与稀H2s。4反响生成1L2LH2，反响中转移的电子数为6.02x1023

4.[2024新课标I]支撑海港码头根底的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如下列图,

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其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。以下有关表述不正确的选项是

直流电源

钢管桩

1

高硅铸铁

,海水

A.通入保护电流使钢管桩外表腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该依据环境条件变化进行调整

5.[2024上海]研究电化学腐蚀及防护的装置如下列图。以下有关说法错误的选项是

般日n电极d

A.d为石墨，铁片腐蚀加快

B.d为石墨，石墨上电极反响为：。2+2H2O+4e——>4OH-

C.d为锌块，铁片不易被腐蚀

D.d为锌块，铁片上电极反响为：2H++2e-H2T

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4

员参考答案,

变式拓展

Lz^----------------

1.【答案】B

【解析】假设X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁

被保护，可减缓铁的腐蚀，故A正确；假设X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为

负极，金属铁为正极，氧气在该极发生复原反响，故B不正确；假设X为碳棒，开关K置于N处，形

成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故C正确；假设X为碳棒，开关K置于N

处，形成电解池，X极为阳极，发生氧化反响，铁电极为阴极，发生复原反响，故D正确。

2.【答案】A

【解析】当K闭合时，形成闭合电路，B中Zn-Cu形成的原电池比A中Fe-C形成的原电池产生的电压

大，A为电解池，B为原电池。

考点冲关

L-Z-------------------

1.【答案】C

【解析】①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；②③④均为原电池，③

中Fe为正极，被保护，②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差异大于Fe和Sn的,

故Fe—Cu原电池中Fe被腐蚀的较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀,

加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，预防了Fe的腐蚀。

依据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤〉④〉②〉①⑥。

2.【答案】B

【解析】弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，

加快了Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了Fe,C正确；

采纳外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。

3.【答案】C

【解析】通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反响，故A正确；铁帽为阴极,

阴极上H+得到电子生成氢气，阴极电极反响为2H2。+25===H2f+2OH-,故B正确；断电时，锌铁形

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成原电池，锌失电子生成Zn2+,锌环上的电极反响为Zn—2e-===Zn2+,Fe作正极被保护，仍能预防铁

帽被腐蚀，故C错误、D正确。

4.【答案】C

【解析】a中形成原电池时，铁钉作负极，电极反响式为Fe-2e-===Fe2+,生成的Fe2+与K31Fe(CN)6]反

响生成蓝色沉淀，A项正确；b中形成原电池时，铝条作负极，铁钉作正极，发生吸氧腐蚀，B项正确;

b中铁钉作正极，正极上发生反响：O2+2H2O+4e-==4OH-,无Fe3+生成，故铁钉附近不会出现红色,

C项错误；a中铜丝作正极，正极上发生复原反响：2H++2e-===H2?,D项正确。

5.【答案】C

【解析】A项，图1中，铁钉处于枯燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反响为Fe—2e-===Fe2+,Fe2+与

[Fe(CN)6p-反响生成Fe3[Fe(CN)6]2篮色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负

极。

6.【答案】C

【解析】A、依据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作

负极被氧化，腐蚀过程中，负极是a,A正确；B、C「扩散到孔口，并与正极反响产物和负极反响产物

作用生成多孔粉状锈CU2(OH)3C1,负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反响为氯离

子、铜离子和氢氧根离子反响生成Cu2(0H)3cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+CT^=Cu2(0H)3c1],

B正确；C、„[CU2(OH)3C1]=2.145g-214.5g/mol=0.01mol,依据转移电子相等可得〃〔O2〕=0.01

molx2><2/4=0.01mol,故在标准状态体积为F=0.01mol><22.4L/mol=0.224L,C错误；D、氧气在正极得

电子生成氢氧根离子，电极反响式为：Oz+4e-+2H2O^=4OH-,D正确，答案选C。

【名师点睛】掌握电化学原理是解题的关键。电化学知识包含原电池和电解池，首先要确定装置是原电

池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源，假设有就是电解池，否则就是原电池。电解池工作时,

阳极发生氧化反响，阴极发生复原反响。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反响式、总反响方程式，并

依据电性作用原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池

工作时，活动性强的电极为负极，发生氧化反响，活动性弱的电极为正极，正极上发生复原反响。要掌

握电化学反响原理，结合电极及电解质溶液的酸碱性正确书写电极反响式，利用好图示及题干提供的信

息，是此题解决的关键。尤其要注意电解质溶液的性质。

7.【答案】A

【解析】A.温度不同，反响速率不等，能够产生电流，电流表指针会发生偏转，故A正确；B.两烧

杯中溶液的浓度不同，发生离子的定向移动，产生电流，铁失去电子发生氧化反响，生成亚铁离子，与

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KSCN溶液无明显现象，不能推断电池的正、负极，故B错误；C.铁片I中未构成原电池、铁片ni构成

了原电池，腐蚀速率肯定不相等，故C错误；D.“电流计指针未发生偏转〃，说明铁片I、铁片II未构成

原电池，但铁片外表均发生吸氧腐蚀，故D错误；应选A。

8.【答案】〔1〕1有水和氧气〔2〕A>C>B

〔3〕①Fe-2e--Fe2+

:

②Fe2（）3+3H2so4=Fe2（SO4）3+3H2O

③改变金属内部结构刷漆（合理即可）

【解析】〔1〕铁生锈的条件：与氧气接触，有水参加。二者缺一不可，具备该条件的只有I。

〔2〕铁处于A环境中作原电池的负极，腐蚀速度较快；处于B环境中作原电池的正极被保护，腐蚀速

度很慢；处于C环境中发生吸氧腐蚀，腐蚀速度较慢。

〔3〕①发生电化学腐蚀时，负极上金属铁发生失电子的氧化反响。②铁锈的主要成分是氧化铁，可以和

酸反响生成盐和水。③预防钢铁锈蚀的关键是使铁与氧气、水隔绝，可以进行外表防护处理（如涂油、刷

漆、外表镀金属等），还可以改变金属内部结构（如制成不锈钢）等。

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1.【答案】C

【解析】依据实验所给条件可知，此题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反响为：Fe-2e-=Fe2+;正极反响为：

O2+2H2O+4e-=40H-;据此解题；

A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反响为：Fe-2e-=Fe2+,故A错误；

B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一局部转化为热能，故B错误；

C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；

D.以水替代氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；

综上所述，此题应选C。

【点睛】此题考查金属铁的腐蚀。依据电解质溶液的酸碱性可推断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸

+

性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反响为：Fe-2e=Fe2+；正极反响为：2H+2e^=H2f;

2+

电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反响为：Fe-2e-=Fe;正极反响为：O2+2H2O

+4e-=4OHo

2.【答案】D

【解析】②中Zn作负极，发生氧化反响生成Zn2+,Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中

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滴入铁氤化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe,Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作

负极被氧化生成Fe2+,所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氤化钾溶液，生成篮色沉淀，比照②③

可知Zn保护了Fe,A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氨化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是

在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氧化钾溶液，①中出现了篮色沉淀，说明有Fe2+生成。比照分析

可知，可能是铁氧化钾氧化Fe生成了Fe2+,B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①

的方法，C项正确；假设将Zn换成Cu,铁氧化钾仍会将Fe氧化为Fe2+,在铁的外表同样会生成蓝色沉

淀，所以无法推断Fe2+是不是负极产物，即无法推断Fe与Cu的生动性，D项错误。

3.【答案】BC

【解析】A.该反响气体的分子数减少了，所以是滴减的反响，AS<0,A错误；B.锌比铁生动，形成原

电池时锌做负极，所以