蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1復(fù)習(xí)講義：金屬的腐蝕與防護(hù)（學(xué)生版+解析）

專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)

第1課時(shí)金屬的腐蝕與防護(hù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。

2.了解防止金屬腐蝕的措施。

重點(diǎn)：析氫腐蝕和吸氧腐蝕；金屬的電化學(xué)防護(hù)。

是點(diǎn)：金屬的電化學(xué)防護(hù)。

思維導(dǎo)圖

part.

VO知識(shí)導(dǎo)學(xué)

一、金屬的腐蝕

1.金屬的腐蝕

(1)概念：或與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象叫做金屬的腐蝕。

(2)金屬腐蝕的分類

金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。

①化學(xué)腐蝕：金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生反應(yīng)而引起的腐蝕。

②電化學(xué)腐蝕：或發(fā)生反應(yīng)，使的金屬失去電子而引起的腐蝕。

在現(xiàn)實(shí)生活中，電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重得多。

2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

(1)實(shí)驗(yàn)探究一鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理

ab

①向鐵粉中加入碳粉的目的是；

②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵粉變成色，a裝置右邊的小試管中液面；b裝置中右邊G試管中液面

(2)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

根據(jù)鋼鐵表面水溶液薄膜的酸堿性不同，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，如下圖所示:

鋼鐵的析筑腐蝕示意圖鋼鐵的吸輒腐蝕示意圖

①鋼鐵的吸氧腐蝕：

通常情況下，在潮濕的空氣中，鋼鐵表面凝結(jié)了一層溶有氧氣的水膜，將會(huì)發(fā)生腐蝕。

負(fù)極反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：O

總反應(yīng)式：O

Fe(0H)2被進(jìn)一步氧化成FC(0H)3：,FC(0H)3部分脫水生成Fc203nH2O,

是鐵銹的主要成分。

②鋼鐵的析氫腐蝕：

當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液較強(qiáng)時(shí)，腐蝕過(guò)程中有放出。其中，F(xiàn)e是極，C是

_______極.

負(fù)極反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：O

總反應(yīng)式：O

隨著了氫氣的析出，溶液的pH上升，最終形成鐵銹。

【名師點(diǎn)撥】金屬腐蝕快慢的判斷方法

(1)在同一電解質(zhì)溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年?yáng)極,原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕

＞原電池的正極)電解池的陰極。

(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液〉弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。

(3)對(duì)同??種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。

(4)金屬活動(dòng)性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。

【易錯(cuò)提醒】(1)無(wú)論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，作為負(fù)極的鐵都被氧化成Fe?+而不是Fe3+。金屬腐蝕

主要是電化學(xué)腐蝕。

(2)由于通常情況下，金屬表面不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，所以金屬腐蝕的主要形式是電化學(xué)腐蝕中的

吸氧腐蝕，而且析氫腐蝕最終也會(huì)被吸氧腐蝕代替。

(3)金屬活動(dòng)性順序中位于氫前和氫后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在氫前的金屬才會(huì)發(fā)生析氫腐

蝕。

(4)原電池的負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)；電解池的陽(yáng)極被腐蝕，陰極被保護(hù)。

二、金屬的防護(hù)

1.金屬的防護(hù)方法

(1)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，如在鋼鐵表面、覆蓋、鍍等。

(2)改變金屬組成或結(jié)構(gòu)，如,

(3)利用原理來(lái)保護(hù)金屬，防止金屬腐蝕。

2.金屬的電化學(xué)防護(hù)

金屬的電化學(xué)防護(hù)包括犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。

鋼

鋼

閘1

閘￡一1Hl|e"

門

門(

(被

被

保三海水三

保

護(hù)■?一一.

護(hù)

陰-一施助陽(yáng)豕

極

陰(不溶性》

極)

)

(犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)閡3加電流的陰極保護(hù)制

(1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

將被保護(hù)的金屬與比其更活潑的金屬連在一起，更活潑的金屬作(),在不斷腐蝕后定

期更換，作為原電池的()的金屬不易被腐蝕。

(2)外加電流的陰極保護(hù)法

被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，另加作陽(yáng)極，兩者都處在電解質(zhì)溶液中，接上外接電源。

通電后，電子流向,從而抑制鋼鐵,阻止鋼鐵被腐蝕。

3.金屬腐蝕原理的應(yīng)用

(1)將鋁片浸入濃硫酸或濃硝酸時(shí)，鋁片表面產(chǎn)生,從而阻止鋁進(jìn)一步被

氧化。可以用運(yùn)輸冷的濃硝酸或濃硫酸。

(2)鐵在的混合液中發(fā)藍(lán)、發(fā)黑，使鐵表面形成一層,可防止鐵

被腐蝕。

(3)生活中常用的“暖寶寶”是利用原理制造的。

04效果檢測(cè)力

I.請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打7”,錯(cuò)誤的打“x”)

(1)無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是失去電子被氧化的過(guò)程()

(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主()

(3)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕()

(4)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e-=Fe3+()

(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更易生銹()

(6)AkFe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()

(7)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用的是電解池原理()

(8)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品的腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對(duì)鐵制品起到保護(hù)作用()

(9)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護(hù)鐵制品的作用()

(10)鋼閘門可與外加電源的正極相連，起到保護(hù)作用()

2.小張同學(xué)設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，以研究鋼鐵在不同環(huán)境下腐蝕的情況，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。操作過(guò)程

是分別在水槽中的試管內(nèi)放一枚鐵釘，放置數(shù)天后均觀察到鐵釘生銹。

請(qǐng)你根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫相應(yīng)內(nèi)容：

⑴甲試管內(nèi)液面上升，則發(fā)生了(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，兩極的電極反應(yīng)為

負(fù)極：,正極：O

(2)乙試管內(nèi)液面下降，則發(fā)生了(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，兩極的電極反應(yīng)為

負(fù)極：，正極：o

3.防止金屬的腐蝕是世界級(jí)難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。

(1)為降低某水庫(kù)鋼閘門的腐蝕速率，可以采用圖甲方案，焊接在鋼閘門I??的固體材料R采用什么金屬？

(2)圖乙所示方案也可降低鋼閘門的腐蝕速率，鋼閘門應(yīng)連接直流電源的什么極，這屬于哪種防護(hù)方法？

(3)上述兩種保護(hù)方法的原理有何不同？

part.

問(wèn)題探究

情境引入

《我在故宮修文物》這部紀(jì)錄片里關(guān)于古代青銅器的修復(fù)引起了某研究小組的興趣。“修舊如舊”是文物

保護(hù)的主旨。

(1)查閱資料得知銅銹為CU210H)2c03,俗稱銅綠，可溶于酸。銅綠在一定程度上可以提升青銅器的

藝術(shù)價(jià)值。參與形成銅綠的物質(zhì)有Cu和。

銅器表面容易生成一層薄薄的銅綠[主要成分是CU2(OH)2CO3],請(qǐng)寫出銅在潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐

蝕時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式。

(2)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕生成有害銹CU2(OH)3C1的原埋示意圖,

o2多孔粉狀銹

a

Cu2（OH）3CI

b：多孔催化層

寫出在發(fā)生電化學(xué)腐蝕的過(guò)程中正極的電極反應(yīng)式。

A問(wèn)題一金屬的腐蝕

【典例I】在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時(shí)間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過(guò)程中發(fā)

生的總化學(xué)方程式：2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2,Fe（0H）2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe（OH）3,再在一定條件

下脫水生成鐵銹，其原理如圖。下列說(shuō)法正確的是（）

A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕

B.鐵片腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域

C.鐵片腐蝕中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O+O2+4e===4OH-

D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無(wú)數(shù)微小原電池.,發(fā)牛了電化學(xué)腐蝕

【解題必備】1.影響金屬腐蝕的因素

影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。

（1）就金屬本性來(lái)說(shuō)，金屬越活潑，越容易失去電子而被腐蝕。

（2）介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容

易被腐蝕。

2.鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較

囚鋼鐵表面水膜酸堿性不同，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，二名正極反應(yīng)式不同，但負(fù)極反應(yīng)式相同，

都是鐵失電子被氧化。

3.影響金屬腐蝕速率的因素

（1）電解時(shí)陽(yáng)極腐蝕速率最快；電流越大腐蝕速率越快。

（2）發(fā)生原電池反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕，電解質(zhì)溶液的濃度越大，腐蝕速率越快：兩種金屬的活動(dòng)性差別越

大，腐蝕速率越快。

（3）化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕的速率慢。

（4）電解產(chǎn)生的腐蝕比原電池產(chǎn)生的腐蝕速率快。

【變式1-1J下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

B.電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)牛.化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

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

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

【變式1-2】如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和醋酸溶液，各加入生鐵塊，放

置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（）

紅鼻水

a生鐵塊b

A.生鐵塊中的碳是原電池的正極

B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?/p>

C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe-2e-=Fe?+

D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕

A問(wèn)題二金屬的電化學(xué)防護(hù)

【典例2】研究金屬橋墩腐蝕及防護(hù)是跨海建橋n的重要課題。下列判斷中正確的是（）

h鋼

鐵

橋

取

海

水

①D

A.用裝置①模擬研究時(shí)未見(jiàn)a1：有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明鐵棒沒(méi)有被腐蝕

B.②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕

C.③中采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)橋墩

D.①②@中海水均是實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電解質(zhì)

【解題必備】1.金屬防護(hù)的原理

改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)------作原電池的正極

建保護(hù)的金屬D

加保護(hù)層一---------＜一一作電解池的陰楣

2.金屬的電化學(xué)防護(hù)

類型方法原理實(shí)例

犧牲陽(yáng)極的在被保護(hù)的設(shè)備上裝上比它更活潑被保護(hù)的金屬作原電船舶的外殼

陰極保護(hù)法的金屬池的正極上裝鋅塊

外加電流的將被保護(hù)的設(shè)備與惰性電極置于電被保護(hù)的金屬作電解保護(hù)海水中

陰極保護(hù)法解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源池的陰極的鋼閘門

金屬被保護(hù)的效果

電解池的陰極>原電池的正極,一般防護(hù)措施〉無(wú)保護(hù)措施3

【變式2-11某城市為了減少鋼管因銹蝕造成的損失，擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼管。下列有關(guān)

說(shuō)法正確的是（）

A.在潮濕的酸性土壤中鋼管主要發(fā)生化學(xué)腐蝕

B.在潮濕的酸性土壤中金屬棒M將電子通過(guò)導(dǎo)線流向鋼管

C.在潮濕的酸性土壤中H+向金屬棒M移動(dòng)，抑制H+與鐵的反應(yīng)

D.鋼管與金屬棒M也可用導(dǎo)線分別連接直流電源正、負(fù)極以使鋼管表面的腐蝕電流接近于零

【變式2-2]如圖是金屬犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)裝置，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.該裝置為電解池

B.本實(shí)驗(yàn)犧牲了金屬Fe來(lái)保護(hù)金屬Zn

C.若加入K3[Fc（CN>J溶液，F(xiàn)c電極附近不會(huì)產(chǎn)生帶有特征藍(lán)色的沉淀

D.遠(yuǎn)洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn不需要更換

分層訓(xùn)練

1.下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述正確的是（）

A.金屬被腐蝕的本質(zhì)：2xM+V€）2=2MxQp

B.馬口鐵（鍍錫鐵）鍍層破損后，首先是鍍層被氧化

C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕

D.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕

2.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(kāi)始導(dǎo)管內(nèi)液面下

降，一段時(shí)間后導(dǎo)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（）

生鐵片I

pH=4雨水-紅溪水期

A.生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕

C.墨水回升時(shí)，碳極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-―4OH一

D.具支試管中溶液c（H+）逐漸增大

3.下列有關(guān)金屬鐵的腐蝕與防護(hù)，說(shuō)法正確的是（）

A.在鋼鐵表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，生成四氧化三鐵薄膜保護(hù)金屬

B.當(dāng)鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時(shí)，后者更易被腐蝕

C.鐵與電源正極連接可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)

D.用氧化劑使金屬表面生成致密的保護(hù)膜屬于電化學(xué)保護(hù)法

4.下列對(duì)生鐵片銹蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)的分析正確的是（）

序號(hào)①②③

實(shí)驗(yàn)

革和

生鐵區(qū)食鹽水鹽水

生鐵片

現(xiàn)象8小時(shí)未觀察到明顯銹蝕8小時(shí)未觀察到明顯銹蝕1小時(shí)觀察到明顯銹蝕

A.對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③，說(shuō)明笨能隔絕02

B.實(shí)驗(yàn)①中，生鐵片未見(jiàn)明顯銹蝕的主要原因是缺少02

C.實(shí)驗(yàn)②中，飽和食鹽水中溶解的02不足以使生鐵片明顯銹蝕

D.實(shí)驗(yàn)③中，屬于鐵的吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)：O2+4L+2H2O=4OH一

5.按下圖所示的裝置.，用導(dǎo)線將電極連接起來(lái)，放置一段時(shí)間后，溶液的pH下降的是（）

6.把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚取試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,

最先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（）

圖甲圖乙

A.□和口附近B.□和口附近C.口和口附近D.匚和口附近

7.下列對(duì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷錯(cuò)誤的是（）

ATI1

Bw-----

6

■-七1F

r三

r三3

-r三

一

A.若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕

B.若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕

C.若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于B處時(shí)，為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

D.若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于B處時(shí)，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H'+2e—==H2T

8.驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法實(shí)驗(yàn)如下（燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3%NaCl溶液）。

一段時(shí)間

后滴入

K；dFe（CN）J

①溶液在Fe表面生成藍(lán)色沉淀

KJFe（CN）J

卜溶液

n取出的少試管內(nèi)無(wú)明顯變化

/試的Fe附

葉近的溶液

LK.4Fe（CN）J

「溶液

試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀

1取出的少

_/戰(zhàn)的Fe附

審近的溶液

下列說(shuō)法不正確的是（）

A.對(duì)比②③，可以判定Zn」呆護(hù)了Fe

B.對(duì)比①②，K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化

C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法

D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

9.下列關(guān)于金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是（）

A.圖①，放置于干燥空氣中的鐵釘不易生銹

圖②，若斷開(kāi)電源，鋼閘門將發(fā)生吸氧腐蝕

C.圖②，若將鋼閘門與電源的正極相連，可防止鋼閘門腐蝕

D.圖③，若金屬M(fèi)比Fe活潑，可防止鋼鐵輸水管腐蝕

10.在城市地下常埋有縱橫交錯(cuò)的管道和輸電線路，有些地面上還鋪有地鐵的鐵牡，當(dāng)有電流泄漏入潮濕的

土壤中，并與金屬管道或鐵軌形成回路時(shí)，就會(huì)引起后者的腐蝕，其腐蝕原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法

不正確的是（）

鐵絲NaCl溶液

A.原理圖可理解為兩個(gè)串聯(lián)電解裝置

B.溶液中鐵絲被腐蝕時(shí)，左側(cè)有無(wú)色氣體產(chǎn)生，附近產(chǎn)生少量白色沉淀，隨后變?yōu)榛揖G色

C.溶液中鐵絲左側(cè)電極反應(yīng)式為Fe-2e=Fe2-

D.地下管道被腐蝕后不易被發(fā)現(xiàn)，維修也不便，故應(yīng)將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣摸（或油漆等）

II.據(jù)美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)統(tǒng)計(jì)，每年因金屬腐蝕造成損失大約是地震、風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)損失的總和。如圖

是某研究小組的金屬腐蝕探究實(shí)驗(yàn)裝置圖。

（1）酸雨浸泡過(guò)的鐵釘置于試管中（如圖），一段時(shí)間后，如果U形管中紅墨水液面左高右低，則鐵釘發(fā)生了

（填“A”或"B”），如果U形管內(nèi)液面左低右高，則鐵釘發(fā)生了（填或"B”）。

A.析氫腐蝕B.吸氧腐蝕

研究小祖發(fā)現(xiàn)開(kāi)始一段時(shí)間，U形管內(nèi)液面左低右高，再過(guò)一段時(shí)間右邊液面不僅沒(méi)有繼續(xù)升高，反而

有回落的趨勢(shì)（裝置氣密性良好），造成這一現(xiàn)象的原因是O

（2）若將鐵釘換成含雜質(zhì)碳的鋅塊，并在試管中加入少許氯化鈉溶液，一段時(shí)間后，U形管內(nèi)液面出現(xiàn)了左

高右低的現(xiàn)象，試寫出電極反應(yīng)式：

負(fù)極,正極0

（3）若將鋅塊換成銅塊（含雜質(zhì)碳），并加入少許O.lmol/L的硫酸溶液，（填“能”或“不能”）發(fā)生析氫腐

蝕；但一段時(shí)間后銅塊明顯發(fā)生了腐蝕，試寫出其電極反應(yīng)式：負(fù)極，正

極。

美國(guó)的“自由女神”是銅鑄藝雕，表面因生銅綠而被腐蝕，寫出空氣中銅表面生成銅綠［Cll2（OH）2CO3］的

化學(xué)方程式：o

素養(yǎng)提升

1.青銅器的制造是中華民族勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，成為一個(gè)時(shí)代的象征，但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐

蝕。如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。環(huán)境中的C「擴(kuò)散到孔II,并與各電極

產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹CU?（OH）3C1。下列說(shuō)法不正確的是（）

A.腐蝕過(guò)程中，負(fù)極c被氧化

B.環(huán)境中的C1-擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹CU2（OH）30,其

>

離了方程式為2CU+3OH+C1-=CU2（OH）3C11

C.若生成2.l45gCu2（OH）3CL則理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況氧氣體積為0.448L

D.正極的電極反應(yīng)式為Oz+4e-+2H2O=4OH-

2.在日常生活中，我們經(jīng)常看到鐵制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象。可以通過(guò)下列

裝置所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。下列說(shuō)法正確的是（）

A.按圖□裝置實(shí)驗(yàn)，為了更快更清晰地觀察到液柱.上升，采用下列方法：用酒精燈加熱左邊的具支試

管

B.圖匚裝置的總反應(yīng)為4A1+3O2+6H2O=4A1（OH）3，生成的A1（OH）3進(jìn)一步脫水形成白斑

C.圖□是圖□所示裝置的原理示意圖，圖匚的正極材料是鐵

D.鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過(guò)圖口裝置進(jìn)行探究，C「由活性炭區(qū)向鋁箔表面區(qū)遷移，井在鋁箔上發(fā)

生電極反應(yīng)：2。-2e=CkT

3.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)吁防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵

為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()

直流電源

鋼管樁

卜一高硅鑄鐵

J-海水

A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流

D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整

4.金屬鋁易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成一層氧化膜，使鋁件有耐腐蝕性，但氧化膜很薄，易被摩擦損壞。

為了增厚氧化膜，人們常將鋁和鋁的合金做進(jìn)一步的氧化處理。電化學(xué)氧化法是將鋁件和另一種材料作

電極，在特定的電解質(zhì)溶液中通電電解。在鋁與電解質(zhì)溶液的接觸面.上形成一層AI(0H)3薄膜，薄膜的

某些部位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)并產(chǎn)生熱量，從而形成一層較厚的氧化膜。

接線盒

r///Z//

海水海水

海

底鋁

鋼八

鐵荃

設(shè)

施

試回答下列問(wèn)題：

(1)鋁件在電解的過(guò)程中作極(填“陽(yáng)”或“陰

(2)寫出鋁件所發(fā)生的電極反應(yīng)式以及形成氧化膜的化學(xué)方程式。

(3)在海洋工程上，通常用鋁合金(Al-Zn—Cd)保護(hù)海底設(shè)施，其原理如圖所示：

其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：;在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純

鋁，純鋁不能很好地起到保護(hù)作用，其原因是：。

專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)

第1課時(shí)金屬的腐蝕與防護(hù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。

2.了解防止金屬腐蝕的措施。

重點(diǎn)：析氫腐蝕和吸氧腐蝕：金屬的電化學(xué)防護(hù)。

是點(diǎn)：金屬的電化學(xué)防護(hù)。

思維導(dǎo)圖

part.

VO知識(shí)導(dǎo)學(xué)

一、金屬的腐蝕

1.金屬的腐蝕

(1)概念：金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象叫做金屬的腐蝕。

(2)金屬腐蝕的分類

金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。

①化學(xué)腐蝕：金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。

②電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子而引起的腐狼。

在現(xiàn)實(shí)生活中，電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重得多。

2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

(1)實(shí)驗(yàn)探究——鋼鐵的甩化學(xué)腐蝕原理

b

①向鐵粉中加入碳粉的目的是碳作原電池的正極；

②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵粉變成紅棕色，a裝置右邊的小試管中液面上升；b裝置中右邊小試管中海面下降。

(2)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

根據(jù)鋼鐵表面水溶液薄膜的酸堿性不同，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，如卜.圖所示:

Fk百臉菽0三方?jīng)r

鋼鐵的析氮腐蝕示意圖鋼鐵的吸氣腐蝕示意圖

①鋼鐵的吸氧腐蝕：

通常情況下，在潮濕的空氣中，鋼鐵表面凝結(jié)了一層溶有氧氣的水膜，將會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕。

負(fù)極反應(yīng)式：2Fe-4e，==2Fe"；正極反應(yīng)式：Ch+2H?O+4e，===4OH，

總反應(yīng)式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2o

Fe(0H)2被進(jìn)一步氧化成Fe(OHh：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OHh，F(xiàn)e(OHb部分脫水生成Fe203nH2O,

是鐵銹的主要成分。

②鋼鐵的析氫腐蝕：

當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)時(shí)，腐蝕過(guò)程中有此放出。其中，F(xiàn)e是負(fù)極，C是正極。

負(fù)極反應(yīng)式：Fe-2e==Fc2+：正極反應(yīng)式：2卬+2廣=1427。

h2+

總反應(yīng)式：Fe+2H==Fe+H2to

隨著了氫氣的析出，溶液的pH上升，最終形成鐵銹。

【名師點(diǎn)撥】金屬腐蝕快慢的判斷方法

(1)在同一電解質(zhì)溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年?yáng)極〉原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕

＞原電池的正極〉電解池的陰極。

(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液,弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。

(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。

(4)金屬活動(dòng)性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。

【易錯(cuò)提醒】(1)無(wú)論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，作為負(fù)極的鐵都被氧化成Fe?+而不是FC3+。金屬腐蝕

主要是電化學(xué)腐蝕。

(2)由于通常情況下，金屬表面不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，所以金屬腐蝕的主要形式是電化學(xué)腐蝕中的

吸氧腐蝕，而且析氫腐蝕最終也會(huì)被吸氧腐蝕代替。

(3)金屬活動(dòng)性順序中位于氫前和氫后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在氫前的金屬才會(huì)發(fā)生析氫腐

蝕。

(4)原電池的負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)：電解池的陽(yáng)極被腐蝕，陰極被保護(hù)。

二、金屬的防護(hù)

1.金屬的防護(hù)方法

(1)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，如在鋼鐵表面涂油或油漆、覆蓋塑料、鍍不活潑金屬等。

(2)改變金屬組成或結(jié)構(gòu)，如制成合金。

(3)利用電化學(xué)原理來(lái)保護(hù)金屬，防止金屬腐蝕，

2.金屬的電化學(xué)防護(hù)

金屬的電化學(xué)防護(hù)包括犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。

鋼

鋼

閘

閘

門

門(

(被

被

保三海水三

保

護(hù)一一一一一一］卜一?

護(hù)

陰三輔助陽(yáng)極

極

陰三(不溶性

極)

)

(犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)閡0b加電流的陰極保護(hù)制

(1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

將被保護(hù)的金屬與比其更活潑的金屬連在一起，更活潑的金屬作陽(yáng)極(負(fù)極)，在不斷腐蝕后定期更換，

作為原電池的陰極(正極)的金屬不易被腐蝕。

(2)外加電流的陰極保護(hù)法

被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，另加悟性電極作陽(yáng)極，兩者都處在電解質(zhì)溶液中，接上外接電源。

通電后，電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，從而抑制鋼鐵失去電子，阻止鋼鐵被腐蝕。

3.金屬腐蝕原理的應(yīng)用

(1)將鋁片浸入濃硫酸或濃硝酸時(shí)，鋁片表面產(chǎn)生一層致密的氧化鋁膜，從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。可以

用鋁槽車運(yùn)輸冷的濃硝酸或濃硫酸。

⑵鐵在NaOH和NaNCh的混合液中發(fā)藍(lán)、發(fā)黑，使鐵表面形成一層致密的氧化膜，可防止鐵被腐蝕。

(3)生活中常用的“暖寶寶”是利用吸氧腐蝕原理制造的。

part.

效果檢測(cè)

1.請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打T"，錯(cuò)誤的打"x”)

(1)無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是失去電子被氧化的過(guò)程(J)

(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主(J)

⑶銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕(X)

(4)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e=Fe3*(X)

(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更易生銹(J)

(6)A1、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(X)

(7)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用的是電解池原理(X)

(g)在鐵制品表面鍍鋅,是為了防止鐵制品的腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對(duì)鐵制品起到保護(hù)作用(J)

(9)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護(hù)鐵制品的作用(J)

(10)鋼閘門可與外加電源的止極相連，起到保護(hù)作用(X)

2.小張同學(xué)設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，以研究鋼鐵在不同環(huán)境下腐蝕的情況，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。操作過(guò)程

是分別在水槽中的試管內(nèi)放一枚鐵釘，放置數(shù)天后均觀察到鐵釘生銹。

請(qǐng)你根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫相應(yīng)內(nèi)容：

(1)甲試管內(nèi)液面上升，則發(fā)生了(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，兩極的電極反應(yīng)為

負(fù)極：,正極：。

⑵乙試管內(nèi)液面下降，則發(fā)生了(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，兩極的電極反應(yīng)為

負(fù)極：,正極：。

2+

答案：⑴吸氧2Fe-4e-=2FeO24-2H2O+4e=4OH'

2++

(2)析氫Fe-2e-=Fe2H-F2e-=H2t

解析：(1)甲試管內(nèi)液面上升，則試管內(nèi)氣體減少，則發(fā)生了吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程

式為2Fe-4e-==2Fe2‘，石墨作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，吸氧腐蝕時(shí)正極反應(yīng)式為O24-2H2O+4e-

=4OH';

(2)乙試管內(nèi)液面下降，則試管內(nèi)氣體增加，則發(fā)生了析氫腐蝕，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Fe

-2c-=Fe2+,石墨作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，析氫腐蝕時(shí)正極反應(yīng)式為2H++2e-==出3

3.防止金屬的腐蝕是世界級(jí)難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。

鋼

閘

門

一

(1)為降低某水庫(kù)鋼閘門的腐蝕速率，可以采用圖甲方案，焊接在鋼閘門上的固體材料R采用什么金屬？

R活潑性應(yīng)比鐵強(qiáng)且能穩(wěn)定存在于水溶液中，通常選鋅。

(2)圖乙所示方案也可降低鋼閘門的腐蝕速率，鋼閘門應(yīng)連接直流電源的什么極，這屬:哪種防護(hù)方法？

鋼閘門接電源負(fù)極，這是外加電流的陰極保護(hù)法o

(3)上述兩種保護(hù)方法的原理有何不同？

甲是在被保護(hù)設(shè)備上裝上比它更活潑的金屬，被保護(hù)金屬作原電池的止極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰吸保護(hù)法。乙

是被保護(hù)設(shè)備與電源的負(fù)極相連接，作電解池的陰極，稱為外加電流的陰極保護(hù)法。

part.

問(wèn)題探究

情境引入

《我在故宮修文物》這部紀(jì)錄片里關(guān)于古代青銅器的修復(fù)引起了某研究小組的興趣。“修舊如舊”是文物

保護(hù)的主旨。

(1)查閱資料得知銅銹為CU2(OH)2c03,俗稱銅綠，可溶于酸。銅綠在一定程度上可以提升青銅器的

藝術(shù)價(jià)值。參與形成銅綠的物質(zhì)有Cu和。

銅器表面容易生成一層薄薄的銅綠［主要成分是Q12(OH)2co3］，請(qǐng)寫出銅在潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐

蝕時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式O

2

。2、CO2、H2ooCu-2e=Cu\銅銹是Cu表面與空氣中氏0及CCh反應(yīng)的結(jié)果。發(fā)生電化學(xué)腐蝕

時(shí)，Cu為負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為Cu—2e-^=Cu"。

(2)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕生成有害銹CU2(OH)3CI的原理示意圖,

寫出在發(fā)生電化學(xué)腐蝕的過(guò)程中正極的電極反應(yīng)式O2+4e、2H2O=4OH，

A問(wèn)題一金屬的腐蝕

【典例I】在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時(shí)間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過(guò)程中發(fā)

生的總化學(xué)方程式：2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2,Fe(0H)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件

下脫水生成鐵銹，其原理如圖。下列說(shuō)法正確的是()

A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕

B.鐵片腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域

C.鐵片腐蝕中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O4-O2+4e-===4OH-

D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無(wú)數(shù)微小原電池，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕

答案：D

解析：在表面無(wú)銹的鐵片上滴食起水，鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵片作負(fù)

極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fc-2c=Fe2+,A、C錯(cuò)誤，D正確；鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域應(yīng)在

負(fù)極區(qū)域，生銹最多的區(qū)域應(yīng)在正極區(qū)域附近，B錯(cuò)誤。

【解題必備】1.影響金屬腐蝕的因素

影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。

(1)就金屬本性來(lái)說(shuō)，金屬越活潑，越容易失去電子而被腐蝕。

(2)介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容

易被腐蝕。

2.鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較

因鋼鐵表面水膜酸堿性不同，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，二者正極反應(yīng)式不同，但負(fù)極反應(yīng)式相同，

都是鐵失電子被氧化。

3.影響金屬腐蝕速率的因素

（I）電解時(shí)陽(yáng)極腐蝕速率最快；電流越大腐蝕速率越快。

（2）發(fā)生原電池反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕，電解質(zhì)溶液的濃度越大，腐蝕速率越快：兩種金屬的活動(dòng)性差別越

大，腐蝕速率越快。

（3）化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕的速率慢。

（4）電解產(chǎn)生的腐蝕比原電池產(chǎn)生的腐蝕速率快。

【變式1-1］下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

B.電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

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

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

答案：D

解析：金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金

屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以A錯(cuò)誤；電化學(xué)腐蝕

指不純金屬或合金發(fā)土原電池反應(yīng)而損耗的過(guò)程，不需要外加電流，所以B錯(cuò)誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸

氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯(cuò)誤；只有D正確。

【變式1-2】如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和醋酸溶液，各加入生鐵塊，放

置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（）

由紅攝水n

a生鐵塊b

A.生鐵塊中的碳是原電池的正極

B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?/p>

C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe-2e-=Fe'

D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕

答案：B

解析：生鐵中含有鐵和碳，鐵、碳和電解質(zhì)溶液構(gòu)成了原電池，較活潑的金屬鐵作負(fù)極，碳作E極，故A正

確；a試管中是中性溶液，發(fā)生吸氧腐蝕，b試管中是酸性溶液，發(fā)生析氫腐蝕，所以a試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)

減小，b試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變大，導(dǎo)致U形管內(nèi)紅墨水液面左高右低，故B錯(cuò)誤；生鐵中含有鐵和碳，鐵、

碳和電解質(zhì)溶液構(gòu)成了原電池，較活潑的金屬鐵作負(fù)極，碳作正極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe-2e-

=Fe2+,兩試管中負(fù)極電極反應(yīng)相同，故C正確；a試管中是中性溶液，發(fā)生吸氧腐蝕，b試管中是酸性溶

液，發(fā)生析氫腐蝕，故D正確。

A問(wèn)題二金屬的電化學(xué)防護(hù)

【典例2】研究金屬橋墩腐蝕及防護(hù)是跨海建橋的重要課題。下列判斷中正確的是（)

<A>]]一

鋼

鐵

橋

取

③

A.用裝置①模擬研窕時(shí)未見(jiàn)a上有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明鐵棒沒(méi)有被腐蝕

B.②中橋墩與外加電源正極連接能確保橋墩不被腐蝕

C.③中采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)橋墩

D.①②?中海水均是實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電解質(zhì)

答案：C

解析：①