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第26讲 金属的腐蚀与防护
1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
一、金属的腐蚀
1．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。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
(2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：
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。腐蚀的速率随温度升高而加快。
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。
【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。
2．钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
示意图
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极 Fe－2e－===Fe2＋
正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
3.实验探究：电化学腐蚀
(1)
实验操作 实验现象 实验解释
导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀
(2)
实验操作 实验现象 实验解释
①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快
(3)结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
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。
1．改变金属材料的组成
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。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，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。
2．在金属表面覆盖保护层
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。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理，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。
[实验探究一]
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成
有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
[实验探究二：]
在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均匀，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
实验装置
现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红
结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀
(2)外加电流法
原理：电解池原理，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。
三、金属腐蚀快慢的判断方法
1.在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。
2.同一种金属在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。
3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
4.金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
考点01 金属的腐蚀
【例1】下列现象与电化学腐蚀无关的是
A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀
B．银质物品久置表面变黑
C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈
D．生铁比纯铁更容易生锈
【答案】B
【解析】A．铜锌合金中，金属锌为负极，金属铜为正极，Cu被保护，不易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，A不符合题意；
B．银质物品长期放置表面变黑是因为金属银和空气中二氧化硫、硫化氢发生反应生成硫化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B符合题意；
C．铁制品附有银制配件时，在接触处形成原电池，其中铁为负极，易生锈，和电化学腐蚀有关，C不符合题意；
D．铁、碳和电解质溶液构成原电池，Fe作负极失电子加速腐蚀，纯铁和电解质溶液发生化学腐蚀，所以生铁比纯铁更容易生锈，与电化学腐蚀有关，D不符合题意；
故选B。
【变式1-1】下列关于钢铁腐蚀的叙述不正确的是
A．钢铁在潮湿的空气中易腐蚀
B．钢铁腐蚀的主要原因是化学腐蚀
C．腐蚀使钢铁色泽、外形等发生变化
D．一般情况下，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显
【答案】B
【解析】A．钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，发生电化学腐蚀，加快腐蚀，A正确；
B．钢铁中含有Fe、C元素，可以作为两个活泼性不同的电极，在潮湿的空气中易形成原电池，发生电化学腐蚀，而不是化学腐蚀，B错误；
C．钢铁被腐蚀后生成红褐色的铁锈(Fe2O3)，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，C正确；
D．一般情况下，温度越高，反应速率越快，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显，D正确；
综上所述答案为B。
【变式1-2】下列叙述与电化学腐蚀有关的是( )
A．炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈
B．在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性
C．红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质
D．把铁片加入氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜
【答案】A
【解析】A．炒过菜的铁锅中有残留的盐溶液，不及时清洗会发生吸氧腐蚀，易生锈，A正确；
B．在空气中金属镁、铝易被氧气氧化形成致密的氧化膜，具有较好的抗腐蚀性，与电化学腐蚀无关，B错误；
C．红热的铁丝与水接触时会发生化学反应，生成了铁的氧化物和氢气，使得表面形成了蓝黑色的物质，与电化学腐蚀无关，C错误；
D．把铁片加入到氯化铜的溶液中，会发生置换反应生成金属铜，在铁表面上附着一层红色的铜，与电化学腐蚀无关，D错误；
综上所述答案为A。
考点02 金属腐蚀的防护方法
【例2】据最近报道，中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是
A．方法1叫外加电流的保护法
B．方法2叫牺牲阳极的保护法
C．方法1中金属块可能是锌、锡和铜
D．方法2中舰体连接电源的负极
【答案】D
【解析】A．舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，A错误；
B．舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，B错误；
C．舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，C错误；
D．舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，D正确；
选D。
【变式2-1】生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀，其中保护轮船外壳的常用方法是
A．涂保护层 B．改变金属结构
C．牺牲阳极的阴极保护法 D．外加电流的阴极保护法
【答案】C
【分析】活泼金属为负极，正极上是氧气的还原反应，正极的金属不会参与化学反应，被保护，这种金属的保护方法称为牺牲阳极的阴极保护法；外加电流的阴极保护法防护金属的原理是：向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，据此分析作答。
【解析】保护轮船外壳的常用方法是船壳上镶入一些活泼金属如锌块，锌块作负极，与船体、电解质溶液构成原电池，船体作原电池的正极，被保护，该方法利用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C项符合题意。
答案选C。
【变式2-2】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－3e－=Fe3＋
B．镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁制品中铁的腐蚀速率更快
C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法
D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬
【答案】B
【解析】A．钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，A项错误；
B．镀锡铁制品与镀锌铁制品都可以组成原电池，由于铁的活泼性强于锡，镀锡铁制品中铁为负极，加快自身腐蚀；而镀锌铁制品中，锌的活泼性大于铁，铁为正极得到保护，B项正确；
C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀，利用的是原电池原理，该方法叫牺牲阳极的阴极保护法，C项错误；
D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁内部加入了镍、铬金属，改变了金属的内部结构所致，D项错误；答案选B。
考点03 金属腐蚀快慢的比较
【例3】下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是
A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢
【答案】C
【解析】A．②中是干燥、相对无氧环境，故不容易发生腐蚀，则①比②快，A错误；
B．③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则③比④慢，B错误；
C．⑤中铁与铜丝构成原电池、铁为负极被氧化而腐蚀，⑥中铁与锌构成原电池、锌为负极被氧化而腐蚀、铁为正极被保护，则⑤比⑥快，C正确；
D．③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则①比③快，D错误；
答案选C。
【变式3-1】如图各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③①
【答案】B
【分析】先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢和电解池的阴阳极腐蚀快慢来比较，电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，据此判断。
【解析】根据图知，②、③装置是原电池，在②中，金属铁做负极，③中金属铁作正极被保护，做负极的腐蚀速率快，所以②＞③，④装置是电解池，其中金属铁为阳极，加快腐蚀，腐蚀最快，所以腐蚀速率是：④＞②＞①＞③。故选B。
【变式3-2】下列四种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是
A．镀铝塑扣 B．食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章
【答案】B
【解析】金属腐蚀本质都是发生原电池反应，金属活泼性：Al>Zn>Fe>Sn>Cu>Ag，活泼性强的作为负极，在反应中失电子被氧化，A中塑料镀层不会形成原电池，铝发生化学化学腐蚀，而铝表面易形成致密氧化膜保护铝不被腐蚀；B中铁为负极，加速腐蚀；C中Fe为正极，被保护；D中Cu虽然为负极，但铜活泼性不如铁，腐蚀速率比铁慢，综上所述腐蚀速率最快的是B，故答案为B。
1．相同材质的铁在图中的四种情况下腐蚀最快的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】A．Fe、Cu和食醋构成原电池，Fe易失电子作负极、Cu作正极，加速铁的腐蚀；
B．装置构成原电池，Al易失电子作负极、Fe作正极，则Fe被保护；
C．该装置不能构成原电池，Cu和食盐水不反应，Fe和食盐水被Cu隔开，则Fe被保护；
D．该装置构成原电池，Zn易失电子作负极、Fe作正极，则Fe被保护；综上所述，A项腐蚀最快。
答案选A。
2．如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。下列说法正确的是
A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀
B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸
C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e =Fe3+
D．图中生成铁锈最多的是乙区域
【答案】D
【解析】A. 海水溶液为弱碱性，发生吸氧腐蚀，A错误；
B. 将铁闸与石墨相连，铁比碳活泼，铁作负极失电子，可以加快海水对铁闸的腐蚀，B错误；
C. 铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁离子，电极反应式：Fe-2e =Fe2+，C错误；
D. 在乙处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，故D正确；答案选D。
3．金属腐蚀造成的损失非常严重，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是
A．铜板上的铁铆钉在阴雨天易生锈
B．马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈
C．铜器皿在高温环境中迅速变黑
D．电工作业中若将铜、铝导线直接相连易出现接触不良现象
【答案】C
【解析】A.阴雨天环境，铜板与铁铆钉浸泡在水中构成原电池，活泼金属做负极被腐蚀，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故A不符合题意；
B.马口铁破损后，因比活泼，在环境中与构成原电池，铁做负极，腐蚀速率加快，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故B不符合题意；
C.铜器皿在高温时与空气中的反应生成，属于化学腐蚀，不能用电化学腐蚀来解释，故C符合题意；
D.铜线和铝线连接，因比活泼，两种金属在环境中构成原电池，做负极，表面形成氧化物绝缘层，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故D不符合题意；
故选C。
4．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（ ）
A．铝具有强抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应
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
【答案】D
【解析】A. 铝具有强抗腐蚀能力，是因为其与氧气反应生成致密的氧化物保护膜，能阻止铝与氧气的进一步反应，A错误；
B. 电化学腐蚀是不纯金属发生原电池反应而腐蚀损耗的过程，B错误；
C. 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极铁失电子，正极碳吸收氧气，产物最终转化为铁锈，C错误；
D. 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，都是金属失电子被氧化的过程，但电化学腐蚀伴有电流产生，D正确。故选D。
5．生活中常见的金属防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是
A．健身器材刷油漆
B．衣架和电线的外面包上一层塑料层
C．在轮船船身上装上一定数量的铜块
D．地下钢铁管道连接镁块
【答案】C
【解析】健身器材刷油漆为外加防护膜的保护法，油漆可以隔绝空气，起到金属防腐作用，故A错误；
衣架和电线的外面包上一层塑料层为外加防护膜的保护法，塑料层可以隔绝空气，起到金属防腐作用，故B错误；在轮船船身上装上一定数量的铜块，铁比铜活泼，铁做负极，原电池反应加快了铁的腐蚀，不能起到金属防腐作用，故C正确；地下钢铁管道连接镁块，金属镁比铁活泼，镁做负极，铁做正极被保护，该方法属于牺牲阳极的阴极保护法，能起到金属防腐作用，故D错误；故选C。
6．关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)
A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极保护法
D．用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极
【答案】D
【解析】A项、钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀中，铁都作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故A正确；
B项、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，故B正确；
C项、镁、铁和电解质溶液构成原电池时，镁易失电子而做负极，铁做正极，做正极的金属被保护，牺牲负极保护正极的方法属于牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D项、利用外接电源保护金属时，被保护的金属做阴极，所以如果保护铁时，铁要连接电源负极，故D错误；故选D。
7．如图所示装置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是
A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③
【答案】D
【解析】①铜锌构成原电池，锌为负极失电子，发生电化学腐蚀，加快锌的腐蚀；
②外加电源，构成电解池，锌接正极，为阳极，失电子，加快腐蚀且由电解池引起的腐蚀速率大于原电池引起的腐蚀；
③图中构成电解池，锌接负极，为阴极，得电子，为外加电流的阴极保护法，锌不易被腐蚀；
④为锌的化学腐蚀；
腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③，故选D。
8．下列关于金属的腐蚀及防腐说法错误的是
A．马口铁(镀锡铁)镀层破损铁的腐蚀速率加快
B．为了防止钢铁设备腐蚀，利用外加电流的阴极保护法，应另附加一惰性电极，惰性电极作阴极
C．可以采用改变金属组成或结构的方法防止金属腐蚀
D．为保护海轮的船壳，利用牺牲阳极的阴极保护法，常在船壳上镶入锌块
【答案】B
【解析】A．铁比锡活泼，马口铁(镀锡铁)的表面一旦破损，构成原电池，Fe为负极，则铁腐蚀加快，故A不符合题意；
B．电解池中，阳极被腐蚀，阴极被保护，故应将钢铁的设备做阴极，惰性电极作阳极，故B符合题意；
C．将金属制成合金，即改变金属的组成和结构，能起到很好的防止腐蚀的作用，故C不符合题意；
D．海轮外壳镶嵌锌块，此时铁作为原电池的正极金属而被保护，不易腐蚀，是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故D不符合题意；答案选B。
9．下图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是
A．铁钉在两处的腐蚀速率：a < b
B．a、b两处铁钉中碳均正极
C．a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D．a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+ ===2H2O
【答案】D
【分析】a中电解质溶液显中性，为铁钉的吸氧腐蚀，b中电解质溶液为稀硫酸，显酸性为析氢腐蚀。
【解析】A．硫酸中氢离子浓度较大，电池反应较快，饱和食盐水中氧气的浓度较小，电池反应较慢，所以ab在两处的腐蚀速率a＜b，故A正确；
B．a中C为原电池的正极，正极上氧气得电子，b中C为原电池的正极，正极上氢离子得电子，故B正确；
C．原电池中失电子的一极为负极，a、b中Fe失电子为原电池的负极，故C正确；
D．a中正极上氧气得电子，其电极反应式为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣，b中正极上氢离子得电子，其电极反应式为2H++2e﹣=H2↑，故D错误；答案选D。
10．下列说法正确的是
A．钢铁在潮湿的空气生锈是因为发生了析氢腐蚀
B．铅蓄电池放电时正极质量较少
C．化学电源能将化学能完全转化为电能
D．工业上用图装置电解熔融氧化铝制铝时，阳极碳块常因被生成的氧气氧化而需定期更换
【答案】D
【解析】A. 钢铁在潮湿的空气发生吸氧腐蚀，在酸性条件下发生析氢腐蚀，故A错误；
B. 铅蓄电池在放电过程中，正极发生PbO2+ +2e +4H+═PbSO4+2H2O，质量增大，故B错误；
C. 原电池放电时，部分化学能转化为电能，部分化学能转化为热能，故C错误；
D. 电解熔融氧化铝制铝，阳极放出氧气，会氧化阳极的碳块，所以阳极碳块需定期更换，故D正确；
故选：D。
11．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：
pH 2 4 6 6. 5 8 13. 5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3
下列说法不正确的是
A．在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．在pH＞6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．在pH＞14的溶液中，碳钢腐蚀的反应为O2+4OH-+4e-===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢
【答案】C
【解析】A. 当pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故A正确；
B. 当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；
C. 在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；
D. 将碱性溶液煮沸除去氧气后，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确；故选C。
12．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法正确的是
A．输送暖气的管道更容易发生此类腐蚀
B．正极反应：+9H++8e-=HS-+4H2O
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3 xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
【答案】D
【分析】由图中信息可知，深埋在潮湿土壤中的铁管道的腐蚀为原电池反应，铁作负极，发生还原反应，电极反应为：Fe-2e- =Fe2+，正极发生还原反应，电极反应为：+5H2O+8e-=HS-+9OH-，由此分析。
【解析】A．硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故A不符合题意；
B．原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为：-+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故B不符合题意；
C．由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，故C不符合题意；
D．管道上刷富锌油漆，形成Zn-Fe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，故D符合题意；
答案选D。
13．下列装置图及有关说法正确的是（ ）

A．装置①中K闭合片刻后溶液中增大
B．装置①中K闭合片刻后可观察到滤纸a点变红色
C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合只闭合只闭合都断开
D．装置③中当铁制品上析出铜时，电源负极输出的电子为
【答案】B
【解析】A. K闭合时，左边Zn电极为负极，则移向溶液，A项错误；
B. a为阴极，b为阳极，阴极的电极反应为，则a点附近溶液呈碱性，溶液变红，B项正确；
C. 只闭合铁作阳极，加速腐蚀，只闭合铁作阴极，被保护，只闭合铁作负极，加速腐蚀，则铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合只闭合都断开>只闭合，C项错误；
D. 根据得失电子守恒可知，负极输出的电子，D项错误；
故选B。
14．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如表所示，下列说法错误的是（ ）
pH 2 4 6 8 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO
A．在pH<4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢
D．在强碱性溶液中，碳钢腐蚀的正极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
【答案】D
【解析】A．的溶液酸性较强，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，故A正确；
B．的溶液酸性不强，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；
C．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减慢，故C正确；
D．在强碱性溶液中，碳钢腐蚀的正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故D错误；
故选D。
15．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的不变，b处溶液的减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：
【答案】C
【解析】A. a管内是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，b管内是酸性溶液发生析氢腐蚀， A正确；
B. 发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，一段时间后，a管液面高于b管液面，B正确；
C. a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，C错误；
D. a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，因此a、b两处具有相同的电极反应式：，D正确；
答案选C。
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第26讲 金属的腐蚀与防护
1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
一、金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
(1)概念：金属或合金与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。
(2)根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类：
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。腐蚀的速率随温度升高而 。
②电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 的金属发生氧化反应而被腐蚀。
【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。
2．钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
示意图
条件 水膜酸性较 水膜酸性很 或
负极
正极
总反应
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
3.实验探究：电化学腐蚀
(1)
实验操作 实验现象 实验解释
导管中 装置中铁、碳和饱和食盐水构成 ，铁钉发生 腐蚀
(2)
实验操作 实验现象 实验解释
①试管中产生气泡的速率 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成 ，发生 腐蚀，产生气泡的速率更
(3)结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
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。
1．改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的 。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，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。
2．在金属表面覆盖保护层
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。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池 (阳极)的金属被腐蚀，作为 (阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理，被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
[实验探究一]
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针偏转 Zn溶解 有 产生， 蓝色沉淀生成
有关反应 —
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
[实验探究二：]
在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均匀，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
实验装置
现象 铁钉周围 铁钉周围生成 ，铜丝周围
结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀
(2)外加电流法
原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的 相连。
应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的 。
三、金属腐蚀快慢的判断方法
1.在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为 。
2.同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为 。
3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度 ，金属腐蚀越快。
4.金属活动性差别 ，活泼性强的金属腐蚀越快。
考点01 金属的腐蚀
【例1】下列现象与电化学腐蚀无关的是
A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀
B．银质物品久置表面变黑
C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈
D．生铁比纯铁更容易生锈
【变式1-1】下列关于钢铁腐蚀的叙述不正确的是
A．钢铁在潮湿的空气中易腐蚀
B．钢铁腐蚀的主要原因是化学腐蚀
C．腐蚀使钢铁色泽、外形等发生变化
D．一般情况下，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显
【变式1-2】下列叙述与电化学腐蚀有关的是( )
A．炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈
B．在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性
C．红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质
D．把铁片加入氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜
考点02 金属腐蚀的防护方法
【例2】据最近报道，中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是
A．方法1叫外加电流的保护法
B．方法2叫牺牲阳极的保护法
C．方法1中金属块可能是锌、锡和铜
D．方法2中舰体连接电源的负极
【变式2-1】生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀，其中保护轮船外壳的常用方法是
A．涂保护层 B．改变金属结构
C．牺牲阳极的阴极保护法 D．外加电流的阴极保护法
【变式2-2】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－3e－=Fe3＋
B．镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁制品中铁的腐蚀速率更快
C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法
D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬
考点03 金属腐蚀快慢的比较
【例3】下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是
A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢
【变式3-1】如图各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③①
【变式3-2】下列四种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是
A．镀铝塑扣 B．食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章
1．相同材质的铁在图中的四种情况下腐蚀最快的是
A． B．
C． D．
2．如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。下列说法正确的是
A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀
B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸
C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e =Fe3+
D．图中生成铁锈最多的是乙区域
3．金属腐蚀造成的损失非常严重，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是
A．铜板上的铁铆钉在阴雨天易生锈
B．马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈
C．铜器皿在高温环境中迅速变黑
D．电工作业中若将铜、铝导线直接相连易出现接触不良现象
4．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（ ）
A．铝具有强抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应
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
5．生活中常见的金属防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是
A．健身器材刷油漆
B．衣架和电线的外面包上一层塑料层
C．在轮船船身上装上一定数量的铜块
D．地下钢铁管道连接镁块
6．关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)
A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极保护法
D．用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极
7．如图所示装置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是
A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③
8．下列关于金属的腐蚀及防腐说法错误的是
A．马口铁(镀锡铁)镀层破损铁的腐蚀速率加快
B．为了防止钢铁设备腐蚀，利用外加电流的阴极保护法，应另附加一惰性电极，惰性电极作阴极
C．可以采用改变金属组成或结构的方法防止金属腐蚀
D．为保护海轮的船壳，利用牺牲阳极的阴极保护法，常在船壳上镶入锌块
9．下图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是
A．铁钉在两处的腐蚀速率：a < b
B．a、b两处铁钉中碳均正极
C．a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D．a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+ ===2H2O
10．下列说法正确的是
A．钢铁在潮湿的空气生锈是因为发生了析氢腐蚀
B．铅蓄电池放电时正极质量较少
C．化学电源能将化学能完全转化为电能
D．工业上用图装置电解熔融氧化铝制铝时，阳极碳块常因被生成的氧气氧化而需定期更换
11．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：
pH 2 4 6 6. 5 8 13. 5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3
下列说法不正确的是
A．在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．在pH＞6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．在pH＞14的溶液中，碳钢腐蚀的反应为O2+4OH-+4e-===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢
12．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法正确的是
A．输送暖气的管道更容易发生此类腐蚀
B．正极反应：+9H++8e-=HS-+4H2O
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3 xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
13．下列装置图及有关说法正确的是（ ）

A．装置①中K闭合片刻后溶液中增大
B．装置①中K闭合片刻后可观察到滤纸a点变红色
C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合只闭合只闭合都断开
D．装置③中当铁制品上析出铜时，电源负极输出的电子为
14．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如表所示，下列说法错误的是（ ）
pH 2 4 6 8 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO
A．在pH<4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢
D．在强碱性溶液中，碳钢腐蚀的正极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
15．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的不变，b处溶液的减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：
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