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第26講 金屬的腐蝕與防護
1.科學探究與創新意識：通過實驗科學探究金屬腐蝕的本質及其原因，認識金屬腐蝕的主要類型，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式。
2.科學態度與社會責任：認識金屬腐蝕產生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，熟知金屬腐蝕常用的防護方法。
一、金屬的腐蝕
1．金屬的腐蝕
(1)概念：金屬或合金與周圍的氣體或液體發生氧化還原反應而引起損耗的現象。其實質是金屬原子失去電子變為陽離子，金屬發生氧化反應。
(2)根據與金屬接觸的氣體或液體不同，金屬腐蝕可分為兩類：
①化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(如O2、Cl2、SO2等)直接反應而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而加快。
②電化學腐蝕：當不純的金屬與電解質溶液接觸時會發生原電池反應，比較活潑的金屬發生氧化反應而被腐蝕。
【特別提醒】金屬腐蝕過程中，電化學腐蝕和化學腐蝕同時發生，但絕大多數屬于電化學腐蝕，且比化學腐蝕的速率大得多。
2．鋼鐵的電化學腐蝕
類別 項目 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
示意圖
條件 水膜酸性較強 水膜酸性很弱或呈中性
負極 Fe－2e－===Fe2＋
正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
總反應 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
后續反應 最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
聯系 通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍
3.實驗探究：電化學腐蝕
(1)
實驗操作 實驗現象 實驗解釋
導管中液面上升 裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構成原電池，鐵釘發生吸氧腐蝕
(2)
實驗操作 實驗現象 實驗解釋
①試管中產生氣泡的速率快 Zn與CuSO4反應生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構成原電池，發生電化學腐蝕，產生氣泡的速率更快
(3)結論：①電化學腐蝕中吸氧腐蝕更為普遍。②電化學腐蝕速率比化學腐蝕大得多。
二、金屬的防護
金屬的防護主要從金屬、與金屬接觸的物質及兩者反應的條件等方面來考慮。
1．改變金屬材料的組成
在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優異的合金。如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產品，鈦合金不僅具有優異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。
2．在金屬表面覆蓋保護層
在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法。如，在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩定的鈍化膜。
3．電化學保護法
金屬在發生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極(陽極)的金屬被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。
(1)犧牲陽極法
原理：原電池原理，被保護的金屬作正極，活潑性更強的金屬作負極。
應用：鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。
[實驗探究一]
如圖裝置反應一段時間后，往Fe電極區滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察實驗現象。
已知Fe2＋與[Fe(CN)6]3－反應生成帶有特征藍色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
實驗裝置 電流表 陽極(負極區) 陰極(正極區)
現象 指針偏轉 Zn溶解 有氣泡產生，無藍色沉淀生成
有關反應 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
結論 溶液中不含Fe2＋，鐵作正極未被腐蝕
[實驗探究二：]
在兩個培養皿中分別放入含有NaCl的瓊脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均勻，取兩個2～3 cm的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b。
實驗裝置
現象 鐵釘周圍變紅 鐵釘周圍生成藍色沉淀，銅絲周圍變紅
結論 鐵作為負極時易被腐蝕，作為正極時未被腐蝕
(2)外加電流法
原理：電解池原理，被保護的金屬作為陰極，與電源的負極相連。
應用：鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負極。
三、金屬腐蝕快慢的判斷方法
1.在同一電解質溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。
2.同一種金屬在不同介質中腐蝕由快到慢的順序為強電解質溶液＞弱電解質溶液＞非電解質溶液。
3.對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。
4.金屬活動性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。
考點01 金屬的腐蝕
【例1】下列現象與電化學腐蝕無關的是
A．銅鋅合金(黃銅)不易被腐蝕
B．銀質物品久置表面變黑
C．附有銀制配件的鐵制品其接觸處易生銹
D．生鐵比純鐵更容易生銹
【答案】B
【解析】A．銅鋅合金中，金屬鋅為負極，金屬銅為正極，Cu被保護，不易被腐蝕，與電化學腐蝕有關，A不符合題意；
B．銀質物品長期放置表面變黑是因為金屬銀和空氣中二氧化硫、硫化氫發生反應生成硫化銀的結果，屬于化學腐蝕，與電化學腐蝕無關，B符合題意；
C．鐵制品附有銀制配件時，在接觸處形成原電池，其中鐵為負極，易生銹，和電化學腐蝕有關，C不符合題意；
D．鐵、碳和電解質溶液構成原電池，Fe作負極失電子加速腐蝕，純鐵和電解質溶液發生化學腐蝕，所以生鐵比純鐵更容易生銹，與電化學腐蝕有關，D不符合題意；
故選B。
【變式1-1】下列關于鋼鐵腐蝕的敘述不正確的是
A．鋼鐵在潮濕的空氣中易腐蝕
B．鋼鐵腐蝕的主要原因是化學腐蝕
C．腐蝕使鋼鐵色澤、外形等發生變化
D．一般情況下，溫度對鋼鐵的化學腐蝕影響較明顯
【答案】B
【解析】A．鋼鐵在潮濕的空氣中易形成原電池，發生電化學腐蝕，加快腐蝕，A正確；
B．鋼鐵中含有Fe、C元素，可以作為兩個活潑性不同的電極，在潮濕的空氣中易形成原電池，發生電化學腐蝕，而不是化學腐蝕，B錯誤；
C．鋼鐵被腐蝕后生成紅褐色的鐵銹(Fe2O3)，在外形、色澤以及機械性能等方面都將發生變化，C正確；
D．一般情況下，溫度越高，反應速率越快，溫度對鋼鐵的化學腐蝕影響較明顯，D正確；
綜上所述答案為B。
【變式1-2】下列敘述與電化學腐蝕有關的是( )
A．炒過菜的鐵鍋不及時清洗易生銹
B．在空氣中金屬鎂、鋁都具有較好的抗腐蝕性
C．紅熱的鐵絲與水接觸時，表面形成了藍黑色的物質
D．把鐵片加入氯化銅的溶液中，在鐵表面上附著一層紅色的銅
【答案】A
【解析】A．炒過菜的鐵鍋中有殘留的鹽溶液，不及時清洗會發生吸氧腐蝕，易生銹，A正確；
B．在空氣中金屬鎂、鋁易被氧氣氧化形成致密的氧化膜，具有較好的抗腐蝕性，與電化學腐蝕無關，B錯誤；
C．紅熱的鐵絲與水接觸時會發生化學反應，生成了鐵的氧化物和氫氣，使得表面形成了藍黑色的物質，與電化學腐蝕無關，C錯誤；
D．把鐵片加入到氯化銅的溶液中，會發生置換反應生成金屬銅，在鐵表面上附著一層紅色的銅，與電化學腐蝕無關，D錯誤；
綜上所述答案為A。
考點02 金屬腐蝕的防護方法
【例2】據最近報道，中國生產的首艘國產航母已經下水。為保護航母、延長服役壽命可采用兩種電化學方法。方法1：艦體鑲嵌一些金屬塊；方法2：航母艦體與電源相連。下列有關說法正確的是
A．方法1叫外加電流的保護法
B．方法2叫犧牲陽極的保護法
C．方法1中金屬塊可能是鋅、錫和銅
D．方法2中艦體連接電源的負極
【答案】D
【解析】A．艦體上鑲嵌活潑性比鐵強的金屬，形成原電池，比鐵活潑的金屬作負極，該方法為犧牲陽極保護法，A錯誤；
B．艦體與直流電源的負極相連，該法為外加電流保護法，B錯誤；
C．艦體上鑲嵌活潑性比鐵強的金屬，形成原電池，比鐵活潑的金屬作負極，該方法為犧牲陽極保護法，C錯誤；
D．艦體與直流電源的負極相連，該法為外加電流保護法，D正確；
選D。
【變式2-1】生活和生產中人們采用多種方法防止金屬腐蝕，其中保護輪船外殼的常用方法是
A．涂保護層 B．改變金屬結構
C．犧牲陽極的陰極保護法 D．外加電流的陰極保護法
【答案】C
【分析】活潑金屬為負極，正極上是氧氣的還原反應，正極的金屬不會參與化學反應，被保護，這種金屬的保護方法稱為犧牲陽極的陰極保護法；外加電流的陰極保護法防護金屬的原理是：向被腐蝕金屬結構物表面施加一個外加電流，被保護結構物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發生，據此分析作答。
【解析】保護輪船外殼的常用方法是船殼上鑲入一些活潑金屬如鋅塊，鋅塊作負極，與船體、電解質溶液構成原電池，船體作原電池的正極，被保護，該方法利用的是犧牲陽極的陰極保護法，故C項符合題意。
答案選C。
【變式2-2】下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是
A．鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極反應為Fe－3e－=Fe3＋
B．鍍錫鐵制品和鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鍍錫鐵制品中鐵的腐蝕速率更快
C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫陽極電化學保護法
D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻
【答案】B
【解析】A．鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極反應為Fe－2e－=Fe2＋，A項錯誤；
B．鍍錫鐵制品與鍍鋅鐵制品都可以組成原電池，由于鐵的活潑性強于錫，鍍錫鐵制品中鐵為負極，加快自身腐蝕；而鍍鋅鐵制品中，鋅的活潑性大于鐵，鐵為正極得到保護，B項正確；
C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕，利用的是原電池原理，該方法叫犧牲陽極的陰極保護法，C項錯誤；
D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵內部加入了鎳、鉻金屬，改變了金屬的內部結構所致，D項錯誤；答案選B。
考點03 金屬腐蝕快慢的比較
【例3】下列試管所盛的溶液中的鐵腐蝕速度說法正確的是
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、相對無氧環境，故不容易發生腐蝕，則①比②快，A錯誤；
B．③中是無氧環境，故不容易發生腐蝕，則③比④慢，B錯誤；
C．⑤中鐵與銅絲構成原電池、鐵為負極被氧化而腐蝕，⑥中鐵與鋅構成原電池、鋅為負極被氧化而腐蝕、鐵為正極被保護，則⑤比⑥快，C正確；
D．③中是無氧環境，故不容易發生腐蝕，則①比③快，D錯誤；
答案選C。
【變式3-1】如圖各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是
A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③①
【答案】B
【分析】先判斷裝置是原電池還是電解池，再根據原電池正負極腐蝕的快慢和電解池的陰陽極腐蝕快慢來比較，電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防護腐蝕措施的腐蝕，據此判斷。
【解析】根據圖知，②、③裝置是原電池，在②中，金屬鐵做負極，③中金屬鐵作正極被保護，做負極的腐蝕速率快，所以②＞③，④裝置是電解池，其中金屬鐵為陽極，加快腐蝕，腐蝕最快，所以腐蝕速率是：④＞②＞①＞③。故選B。
【變式3-2】下列四種金屬制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是
A．鍍鋁塑扣 B．食品罐頭盒(鍍錫)
C．白鐵水桶(鍍鋅) D．鍍銀銅質獎章
【答案】B
【解析】金屬腐蝕本質都是發生原電池反應，金屬活潑性：Al>Zn>Fe>Sn>Cu>Ag，活潑性強的作為負極，在反應中失電子被氧化，A中塑料鍍層不會形成原電池，鋁發生化學化學腐蝕，而鋁表面易形成致密氧化膜保護鋁不被腐蝕；B中鐵為負極，加速腐蝕；C中Fe為正極，被保護；D中Cu雖然為負極，但銅活潑性不如鐵，腐蝕速率比鐵慢，綜上所述腐蝕速率最快的是B，故答案為B。
1．相同材質的鐵在圖中的四種情況下腐蝕最快的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】A．Fe、Cu和食醋構成原電池，Fe易失電子作負極、Cu作正極，加速鐵的腐蝕；
B．裝置構成原電池，Al易失電子作負極、Fe作正極，則Fe被保護；
C．該裝置不能構成原電池，Cu和食鹽水不反應，Fe和食鹽水被Cu隔開，則Fe被保護；
D．該裝置構成原電池，Zn易失電子作負極、Fe作正極，則Fe被保護；綜上所述，A項腐蝕最快。
答案選A。
2．如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。下列說法正確的是
A．鐵閘主要發生的是吸氫腐蝕
B．將鐵閘與石墨相連可保護鐵閘
C．鐵腐蝕時的電極反應式：Fe-3e =Fe3+
D．圖中生成鐵銹最多的是乙區域
【答案】D
【解析】A. 海水溶液為弱堿性，發生吸氧腐蝕，A錯誤；
B. 將鐵閘與石墨相連，鐵比碳活潑，鐵作負極失電子，可以加快海水對鐵閘的腐蝕，B錯誤；
C. 鐵腐蝕時作負極失電子生成亞鐵離子，電極反應式：Fe-2e =Fe2+，C錯誤；
D. 在乙處，海水與氧氣接觸，與Fe最易形成原電池，發生的吸氧腐蝕的程度最大，生成鐵銹最多，故D正確；答案選D。
3．金屬腐蝕造成的損失非常嚴重，金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。下列現象不能用電化學腐蝕來解釋的是
A．銅板上的鐵鉚釘在陰雨天易生銹
B．馬口鐵(鍍錫的鐵)破損后很快生銹
C．銅器皿在高溫環境中迅速變黑
D．電工作業中若將銅、鋁導線直接相連易出現接觸不良現象
【答案】C
【解析】A.陰雨天環境，銅板與鐵鉚釘浸泡在水中構成原電池，活潑金屬做負極被腐蝕，屬于電化學腐蝕，能用電化學腐蝕來解釋，故A不符合題意；
B.馬口鐵破損后，因比活潑，在環境中與構成原電池，鐵做負極，腐蝕速率加快，屬于電化學腐蝕，能用電化學腐蝕來解釋，故B不符合題意；
C.銅器皿在高溫時與空氣中的反應生成，屬于化學腐蝕，不能用電化學腐蝕來解釋，故C符合題意；
D.銅線和鋁線連接，因比活潑，兩種金屬在環境中構成原電池，做負極，表面形成氧化物絕緣層，屬于電化學腐蝕，能用電化學腐蝕來解釋，故D不符合題意；
故選C。
4．下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是（ ）
A．鋁具有強抗腐蝕能力，是因為其不易與氧氣發生反應
B．電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發生化學反應而損耗的過程
C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產物最終轉化為鐵銹
D．金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同，但電化學腐蝕伴有電流產生
【答案】D
【解析】A. 鋁具有強抗腐蝕能力，是因為其與氧氣反應生成致密的氧化物保護膜，能阻止鋁與氧氣的進一步反應，A錯誤；
B. 電化學腐蝕是不純金屬發生原電池反應而腐蝕損耗的過程，B錯誤；
C. 鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極鐵失電子，正極碳吸收氧氣，產物最終轉化為鐵銹，C錯誤；
D. 金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同，都是金屬失電子被氧化的過程，但電化學腐蝕伴有電流產生，D正確。故選D。
5．生活中常見的金屬防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是
A．健身器材刷油漆
B．衣架和電線的外面包上一層塑料層
C．在輪船船身上裝上一定數量的銅塊
D．地下鋼鐵管道連接鎂塊
【答案】C
【解析】健身器材刷油漆為外加防護膜的保護法，油漆可以隔絕空氣，起到金屬防腐作用，故A錯誤；
衣架和電線的外面包上一層塑料層為外加防護膜的保護法，塑料層可以隔絕空氣，起到金屬防腐作用，故B錯誤；在輪船船身上裝上一定數量的銅塊，鐵比銅活潑，鐵做負極，原電池反應加快了鐵的腐蝕，不能起到金屬防腐作用，故C正確；地下鋼鐵管道連接鎂塊，金屬鎂比鐵活潑，鎂做負極，鐵做正極被保護，該方法屬于犧牲陽極的陰極保護法，能起到金屬防腐作用，故D錯誤；故選C。
6．關于鋼鐵腐蝕與防護的說法不正確的是(　　)
A．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負極反應式均為Fe－2e－===Fe2＋
B．鋼鐵發生吸氧腐蝕時，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．地下鋼管連接鎂塊是采用犧牲陽極保護法
D．用外加電流的陰極保護法防止鋼鐵腐蝕時，鋼鐵接電源的正極
【答案】D
【解析】A項、鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕中，鐵都作負極，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為Fe-2e-═Fe2+，故A正確；
B項、鋼鐵發生吸氧腐蝕時，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O2+2H2O+4e-═4OH-，故B正確；
C項、鎂、鐵和電解質溶液構成原電池時，鎂易失電子而做負極，鐵做正極，做正極的金屬被保護，犧牲負極保護正極的方法屬于犧牲陽極的陰極保護法，故C正確；
D項、利用外接電源保護金屬時，被保護的金屬做陰極，所以如果保護鐵時，鐵要連接電源負極，故D錯誤；故選D。
7．如圖所示裝置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速率由快到慢的正確順序是
A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③
【答案】D
【解析】①銅鋅構成原電池，鋅為負極失電子，發生電化學腐蝕，加快鋅的腐蝕；
②外加電源，構成電解池，鋅接正極，為陽極，失電子，加快腐蝕且由電解池引起的腐蝕速率大于原電池引起的腐蝕；
③圖中構成電解池，鋅接負極，為陰極，得電子，為外加電流的陰極保護法，鋅不易被腐蝕；
④為鋅的化學腐蝕；
腐蝕速率由快到慢的順序為②①④③，故選D。
8．下列關于金屬的腐蝕及防腐說法錯誤的是
A．馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損鐵的腐蝕速率加快
B．為了防止鋼鐵設備腐蝕，利用外加電流的陰極保護法，應另附加一惰性電極，惰性電極作陰極
C．可以采用改變金屬組成或結構的方法防止金屬腐蝕
D．為保護海輪的船殼，利用犧牲陽極的陰極保護法，常在船殼上鑲入鋅塊
【答案】B
【解析】A．鐵比錫活潑，馬口鐵(鍍錫鐵)的表面一旦破損，構成原電池，Fe為負極，則鐵腐蝕加快，故A不符合題意；
B．電解池中，陽極被腐蝕，陰極被保護，故應將鋼鐵的設備做陰極，惰性電極作陽極，故B符合題意；
C．將金屬制成合金，即改變金屬的組成和結構，能起到很好的防止腐蝕的作用，故C不符合題意；
D．海輪外殼鑲嵌鋅塊，此時鐵作為原電池的正極金屬而被保護，不易腐蝕，是采用了犧牲陽極的陰極保護法，故D不符合題意；答案選B。
9．下圖是研究鐵釘腐蝕的裝置圖，下列說法不正確的是
A．鐵釘在兩處的腐蝕速率：a < b
B．a、b兩處鐵釘中碳均正極
C．a、b兩處鐵釘中的鐵均失電子被氧化
D．a、b兩處的正極反應式均為O2+4e-+4H+ ===2H2O
【答案】D
【分析】a中電解質溶液顯中性，為鐵釘的吸氧腐蝕，b中電解質溶液為稀硫酸，顯酸性為析氫腐蝕。
【解析】A．硫酸中氫離子濃度較大，電池反應較快，飽和食鹽水中氧氣的濃度較小，電池反應較慢，所以ab在兩處的腐蝕速率a＜b，故A正確；
B．a中C為原電池的正極，正極上氧氣得電子，b中C為原電池的正極，正極上氫離子得電子，故B正確；
C．原電池中失電子的一極為負極，a、b中Fe失電子為原電池的負極，故C正確；
D．a中正極上氧氣得電子，其電極反應式為O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣，b中正極上氫離子得電子，其電極反應式為2H++2e﹣=H2↑，故D錯誤；答案選D。
10．下列說法正確的是
A．鋼鐵在潮濕的空氣生銹是因為發生了析氫腐蝕
B．鉛蓄電池放電時正極質量較少
C．化學電源能將化學能完全轉化為電能
D．工業上用圖裝置電解熔融氧化鋁制鋁時，陽極碳塊常因被生成的氧氣氧化而需定期更換
【答案】D
【解析】A. 鋼鐵在潮濕的空氣發生吸氧腐蝕，在酸性條件下發生析氫腐蝕，故A錯誤；
B. 鉛蓄電池在放電過程中，正極發生PbO2+ +2e +4H+═PbSO4+2H2O，質量增大，故B錯誤；
C. 原電池放電時，部分化學能轉化為電能，部分化學能轉化為熱能，故C錯誤；
D. 電解熔融氧化鋁制鋁，陽極放出氧氣，會氧化陽極的碳塊，所以陽極碳塊需定期更換，故D正確；
故選：D。
11．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下：
pH 2 4 6 6. 5 8 13. 5 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3
下列說法不正確的是
A．在pH＜4的溶液中，碳鋼主要發生析氫腐蝕
B．在pH＞6的溶液中，碳鋼主要發生吸氧腐蝕
C．在pH＞14的溶液中，碳鋼腐蝕的反應為O2+4OH-+4e-===2H2O
D．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢
【答案】C
【解析】A. 當pH＜4溶液中，碳鋼主要發生析氫腐蝕，負極電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+，正極上電極反應式為：2H++2e-=H2↑，故A正確；
B. 當pH＞6溶液中，碳鋼主要發生吸氧腐蝕，負極電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+，正極上電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正確；
C. 在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應O2+2H2O+4e-=4OH-，故C錯誤；
D. 將堿性溶液煮沸除去氧氣后，正極上氧氣生成氫氧根離子的速率減小，所以碳鋼腐蝕速率會減緩，故D正確；故選C。
12．深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關說法正確的是
A．輸送暖氣的管道更容易發生此類腐蝕
B．正極反應：+9H++8e-=HS-+4H2O
C．這種情況下，Fe腐蝕的最終產物為Fe2O3 xH2O
D．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕
【答案】D
【分析】由圖中信息可知，深埋在潮濕土壤中的鐵管道的腐蝕為原電池反應，鐵作負極，發生還原反應，電極反應為：Fe-2e- =Fe2+，正極發生還原反應，電極反應為：+5H2O+8e-=HS-+9OH-，由此分析。
【解析】A．硫酸鹽還原菌是蛋白質，在高溫下易變性，失去催化效率，則輸送暖氣的管道不易發生此類腐蝕，故A不符合題意；
B．原電池的正極發生還原反應，由圖示可知發生的電極反應為：-+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故B不符合題意；
C．由圖示可知，Fe腐蝕的最終產物為FeO，故C不符合題意；
D．管道上刷富鋅油漆，形成Zn-Fe原電池，Fe變為正極，可以延緩管道的腐蝕，故D符合題意；
答案選D。
13．下列裝置圖及有關說法正確的是（ ）

A．裝置①中K閉合片刻后溶液中增大
B．裝置①中K閉合片刻后可觀察到濾紙a點變紅色
C．裝置②中鐵腐蝕的速率由大到小的順序是只閉合只閉合只閉合都斷開
D．裝置③中當鐵制品上析出銅時，電源負極輸出的電子為
【答案】B
【解析】A. K閉合時，左邊Zn電極為負極，則移向溶液，A項錯誤；
B. a為陰極，b為陽極，陰極的電極反應為，則a點附近溶液呈堿性，溶液變紅，B項正確；
C. 只閉合鐵作陽極，加速腐蝕，只閉合鐵作陰極，被保護，只閉合鐵作負極，加速腐蝕，則鐵腐蝕的速率由大到小的順序是只閉合只閉合都斷開>只閉合，C項錯誤；
D. 根據得失電子守恒可知，負極輸出的電子，D項錯誤；
故選B。
14．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如表所示，下列說法錯誤的是（ ）
pH 2 4 6 8 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO
A．在pH<4的溶液中，碳鋼主要發生析氫腐蝕
B．在pH>6的溶液中，碳鋼主要發生吸氧腐蝕
C．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢
D．在強堿性溶液中，碳鋼腐蝕的正極電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O
【答案】D
【解析】A．的溶液酸性較強，碳鋼主要發生析氫腐蝕，負極的電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，正極的電極反應式為2H++2e-=H2↑，故A正確；
B．的溶液酸性不強，碳鋼主要發生吸氧腐蝕，負極的電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正確；
C．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，正極上氧氣生成氫氧根離子的速率減小，所以碳鋼腐蝕速率會減慢，故C正確；
D．在強堿性溶液中，碳鋼腐蝕的正極電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故D錯誤；
故選D。
15．利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是
A．a管發生吸氧腐蝕，b管發生析氫腐蝕
B．一段時間后，a管液面高于b管液面
C．a處溶液的不變，b處溶液的減小
D．a、b兩處具有相同的電極反應式：
【答案】C
【解析】A. a管內是中性溶液，所以發生吸氧腐蝕，b管內是酸性溶液發生析氫腐蝕， A正確；
B. 發生吸氧腐蝕時，氧氣和水反應導致氣體壓強減小，發生析氫腐蝕，生成氫氣導致氣體壓強增大，所以右邊的液體向左邊移動，一段時間后，a管液面高于b管液面，B正確；
C. a處鐵失電子生成亞鐵離子，氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵沉淀，所以a處pH不變；b處溶液變成硫酸亞鐵溶液，溶液的pH值變大，C錯誤；
D. a、b兩處構成的原電池中，鐵都作負極，因此a、b兩處具有相同的電極反應式：，D正確；
答案選C。
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第26講 金屬的腐蝕與防護
1.科學探究與創新意識：通過實驗科學探究金屬腐蝕的本質及其原因，認識金屬腐蝕的主要類型，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式。
2.科學態度與社會責任：認識金屬腐蝕產生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，熟知金屬腐蝕常用的防護方法。
一、金屬的腐蝕
1．金屬的腐蝕
(1)概念：金屬或合金與周圍的 發生 反應而引起損耗的現象。其實質是金屬原子 電子變為陽離子，金屬發生 反應。
(2)根據與金屬接觸的 不同，金屬腐蝕可分為兩類：
①化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(如O2、Cl2、SO2等)直接反應而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而 。
②電化學腐蝕：當 的金屬與 溶液接觸時會發生 反應， 的金屬發生氧化反應而被腐蝕。
【特別提醒】金屬腐蝕過程中，電化學腐蝕和化學腐蝕同時發生，但絕大多數屬于電化學腐蝕，且比化學腐蝕的速率大得多。
2．鋼鐵的電化學腐蝕
類別 項目 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
示意圖
條件 水膜酸性較 水膜酸性很 或
負極
正極
總反應
后續反應 最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
聯系 通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍
3.實驗探究：電化學腐蝕
(1)
實驗操作 實驗現象 實驗解釋
導管中 裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構成 ，鐵釘發生 腐蝕
(2)
實驗操作 實驗現象 實驗解釋
①試管中產生氣泡的速率 Zn與CuSO4反應生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構成 ，發生 腐蝕，產生氣泡的速率更
(3)結論：①電化學腐蝕中吸氧腐蝕更為普遍。②電化學腐蝕速率比化學腐蝕大得多。
二、金屬的防護
金屬的防護主要從金屬、與金屬接觸的物質及兩者反應的條件等方面來考慮。
1．改變金屬材料的組成
在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優異的 。如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產品，鈦合金不僅具有優異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。
2．在金屬表面覆蓋保護層
在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法。如，在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩定的鈍化膜。
3．電化學保護法
金屬在發生電化學腐蝕時，總是作為原電池 (陽極)的金屬被腐蝕，作為 (陰極)的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。
(1)犧牲陽極法
原理：原電池原理，被保護的金屬作 ，活潑性更強的金屬作 。
應用：鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。
[實驗探究一]
如圖裝置反應一段時間后，往Fe電極區滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察實驗現象。
已知Fe2＋與[Fe(CN)6]3－反應生成帶有特征藍色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
實驗裝置 電流表 陽極(負極區) 陰極(正極區)
現象 指針偏轉 Zn溶解 有 產生， 藍色沉淀生成
有關反應 —
結論 溶液中不含Fe2＋，鐵作正極未被腐蝕
[實驗探究二：]
在兩個培養皿中分別放入含有NaCl的瓊脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均勻，取兩個2～3 cm的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b。
實驗裝置
現象 鐵釘周圍 鐵釘周圍生成 ，銅絲周圍
結論 鐵作為負極時易被腐蝕，作為正極時未被腐蝕
(2)外加電流法
原理：電解池原理，被保護的金屬作為陰極，與電源的 相連。
應用：鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的 。
三、金屬腐蝕快慢的判斷方法
1.在同一電解質溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為 。
2.同一種金屬在不同介質中腐蝕由快到慢的順序為 。
3.對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度 ，金屬腐蝕越快。
4.金屬活動性差別 ，活潑性強的金屬腐蝕越快。
考點01 金屬的腐蝕
【例1】下列現象與電化學腐蝕無關的是
A．銅鋅合金(黃銅)不易被腐蝕
B．銀質物品久置表面變黑
C．附有銀制配件的鐵制品其接觸處易生銹
D．生鐵比純鐵更容易生銹
【變式1-1】下列關于鋼鐵腐蝕的敘述不正確的是
A．鋼鐵在潮濕的空氣中易腐蝕
B．鋼鐵腐蝕的主要原因是化學腐蝕
C．腐蝕使鋼鐵色澤、外形等發生變化
D．一般情況下，溫度對鋼鐵的化學腐蝕影響較明顯
【變式1-2】下列敘述與電化學腐蝕有關的是( )
A．炒過菜的鐵鍋不及時清洗易生銹
B．在空氣中金屬鎂、鋁都具有較好的抗腐蝕性
C．紅熱的鐵絲與水接觸時，表面形成了藍黑色的物質
D．把鐵片加入氯化銅的溶液中，在鐵表面上附著一層紅色的銅
考點02 金屬腐蝕的防護方法
【例2】據最近報道，中國生產的首艘國產航母已經下水。為保護航母、延長服役壽命可采用兩種電化學方法。方法1：艦體鑲嵌一些金屬塊；方法2：航母艦體與電源相連。下列有關說法正確的是
A．方法1叫外加電流的保護法
B．方法2叫犧牲陽極的保護法
C．方法1中金屬塊可能是鋅、錫和銅
D．方法2中艦體連接電源的負極
【變式2-1】生活和生產中人們采用多種方法防止金屬腐蝕，其中保護輪船外殼的常用方法是
A．涂保護層 B．改變金屬結構
C．犧牲陽極的陰極保護法 D．外加電流的陰極保護法
【變式2-2】下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是
A．鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極反應為Fe－3e－=Fe3＋
B．鍍錫鐵制品和鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鍍錫鐵制品中鐵的腐蝕速率更快
C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫陽極電化學保護法
D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻
考點03 金屬腐蝕快慢的比較
【例3】下列試管所盛的溶液中的鐵腐蝕速度說法正確的是
A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢
【變式3-1】如圖各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是
A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③①
【變式3-2】下列四種金屬制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是
A．鍍鋁塑扣 B．食品罐頭盒(鍍錫)
C．白鐵水桶(鍍鋅) D．鍍銀銅質獎章
1．相同材質的鐵在圖中的四種情況下腐蝕最快的是
A． B．
C． D．
2．如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。下列說法正確的是
A．鐵閘主要發生的是吸氫腐蝕
B．將鐵閘與石墨相連可保護鐵閘
C．鐵腐蝕時的電極反應式：Fe-3e =Fe3+
D．圖中生成鐵銹最多的是乙區域
3．金屬腐蝕造成的損失非常嚴重，金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。下列現象不能用電化學腐蝕來解釋的是
A．銅板上的鐵鉚釘在陰雨天易生銹
B．馬口鐵(鍍錫的鐵)破損后很快生銹
C．銅器皿在高溫環境中迅速變黑
D．電工作業中若將銅、鋁導線直接相連易出現接觸不良現象
4．下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是（ ）
A．鋁具有強抗腐蝕能力，是因為其不易與氧氣發生反應
B．電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發生化學反應而損耗的過程
C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產物最終轉化為鐵銹
D．金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同，但電化學腐蝕伴有電流產生
5．生活中常見的金屬防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是
A．健身器材刷油漆
B．衣架和電線的外面包上一層塑料層
C．在輪船船身上裝上一定數量的銅塊
D．地下鋼鐵管道連接鎂塊
6．關于鋼鐵腐蝕與防護的說法不正確的是(　　)
A．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負極反應式均為Fe－2e－===Fe2＋
B．鋼鐵發生吸氧腐蝕時，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．地下鋼管連接鎂塊是采用犧牲陽極保護法
D．用外加電流的陰極保護法防止鋼鐵腐蝕時，鋼鐵接電源的正極
7．如圖所示裝置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速率由快到慢的正確順序是
A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③
8．下列關于金屬的腐蝕及防腐說法錯誤的是
A．馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損鐵的腐蝕速率加快
B．為了防止鋼鐵設備腐蝕，利用外加電流的陰極保護法，應另附加一惰性電極，惰性電極作陰極
C．可以采用改變金屬組成或結構的方法防止金屬腐蝕
D．為保護海輪的船殼，利用犧牲陽極的陰極保護法，常在船殼上鑲入鋅塊
9．下圖是研究鐵釘腐蝕的裝置圖，下列說法不正確的是
A．鐵釘在兩處的腐蝕速率：a < b
B．a、b兩處鐵釘中碳均正極
C．a、b兩處鐵釘中的鐵均失電子被氧化
D．a、b兩處的正極反應式均為O2+4e-+4H+ ===2H2O
10．下列說法正確的是
A．鋼鐵在潮濕的空氣生銹是因為發生了析氫腐蝕
B．鉛蓄電池放電時正極質量較少
C．化學電源能將化學能完全轉化為電能
D．工業上用圖裝置電解熔融氧化鋁制鋁時，陽極碳塊常因被生成的氧氣氧化而需定期更換
11．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下：
pH 2 4 6 6. 5 8 13. 5 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3
下列說法不正確的是
A．在pH＜4的溶液中，碳鋼主要發生析氫腐蝕
B．在pH＞6的溶液中，碳鋼主要發生吸氧腐蝕
C．在pH＞14的溶液中，碳鋼腐蝕的反應為O2+4OH-+4e-===2H2O
D．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢
12．深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關說法正確的是
A．輸送暖氣的管道更容易發生此類腐蝕
B．正極反應：+9H++8e-=HS-+4H2O
C．這種情況下，Fe腐蝕的最終產物為Fe2O3 xH2O
D．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕
13．下列裝置圖及有關說法正確的是（ ）

A．裝置①中K閉合片刻后溶液中增大
B．裝置①中K閉合片刻后可觀察到濾紙a點變紅色
C．裝置②中鐵腐蝕的速率由大到小的順序是只閉合只閉合只閉合都斷開
D．裝置③中當鐵制品上析出銅時，電源負極輸出的電子為
14．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如表所示，下列說法錯誤的是（ ）
pH 2 4 6 8 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO
A．在pH<4的溶液中，碳鋼主要發生析氫腐蝕
B．在pH>6的溶液中，碳鋼主要發生吸氧腐蝕
C．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢
D．在強堿性溶液中，碳鋼腐蝕的正極電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O
15．利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是
A．a管發生吸氧腐蝕，b管發生析氫腐蝕
B．一段時間后，a管液面高于b管液面
C．a處溶液的不變，b處溶液的減小
D．a、b兩處具有相同的電極反應式：
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