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金屬的腐蝕和防護一、教學設計在高中課程標準必修教科書化學2中，已經介紹了化學能與電能的轉換，即原電池的相關知識。
本節是在此基礎上，引導學生瞭解金屬的腐蝕原理和防護方法等。
本節包括兩部分內容：金屬的腐蝕和金屬的防護。
金屬的腐蝕包括化學腐蝕和電化學腐蝕兩部分內容。
在化學腐蝕中，以家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而食品罐頭放在南極已差不多90年了，卻很少生銹為例（圖3-14），強調溫度（反應條件）對化學腐蝕的影響比較明顯。
在電化學腐蝕中，通過“科學探究”，讓學生設計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什麼條件下銹蝕速率較快，引出電化學腐蝕。
為了降低難度，教科書中沒有出現“吸氧腐蝕”和“析氫腐蝕”這兩個名詞，只是介紹了鋼鐵發生電化學腐蝕時在正極上發生的這兩類原電池反應。
最後強調指出化學腐蝕和電化學腐蝕的本質是金屬原子失去電子變成陽離子的過程。
由於對金屬防護常用的方法，學生已經有許多生活經驗。
因此，教科書通過圖示（圖3-16和圖3-18）和活動（2個“思考與交流”）的方式，由學生自己總結，並解釋這些方法為什麼可以達到防止金屬腐蝕的目的。
最後介紹了犧牲更活潑金屬的防護方法。
同樣，為了降低難度，未出現“犧牲陽極的陰極保護法”這個名詞，而是簡單介紹這種保護方法的原理及其應用。
本節教學重點：金屬的電化學腐蝕原理，金屬防護的常用方法和意義。
本節教學難點：金屬的電化學腐蝕原理。
教學建議如下：1準確把握教學要求。
金屬的腐蝕和防護屬於化學學科的基礎知識。
對於選修《化學與生活》模組的學生來說，課程標準對這部分內容的要求是比較低的：能夠“描述金屬腐蝕的化學原理，知道金屬防護的常用方法，認識防止金屬腐蝕的重要意義”。
因此，教學過程中要準確把握教學要求，不宜加深和拓寬，以免加重學生的學習負擔。
例如，對於鋼鐵發生電化學腐蝕的原理，只要求學生知道在負極上鐵失去電子而被氧化成Fe2+，在正極上發生的反應有O得電子和H+得電子兩種情況，而發生2哪種反應是和鋼鐵表面吸附的水膜酸性有關。
2022-2024全国高考真题化学汇编金属的腐蚀与防护一、单选题 1．（2024湖北高考真题）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。
舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A ．发蓝处理B ．阳极氧化C ．表面渗镀D ．喷涂油漆2．（2022辽宁高考真题）镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入4CCl ，振荡，静置，液体分层。
下列说法正确的是 A ．褪色原因为2I 被Fe 还原 B ．液体分层后，上层呈紫红色 C ．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈D ．溶液恢复棕色的原因为-I 被氧化3．（2022辽宁高考真题）某储能电池原理如图。
下列说法正确的是A ．放电时负极反应：()()-+3242433Na Ti PO -2e =NaTi PO +2NaB ．放电时-Cl 透过多孔活性炭电极向4CCl 中迁移C ．放电时每转移1mol 电子，理论上4CCl 吸收20.5mol ClD ．充电过程中，NaCl 溶液浓度增大4．（2022辽宁高考真题）如图，c 管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00mL 待测样品加入b 容器中，接通电源，进行实验。
下列说法正确的是A ．左侧电极反应：-+222H O-4e =O +4H ↑B ．实验结束时，b 中溶液红色恰好褪去C ．若c 中收集气体11.20mL ，则样品中乙酸浓度为-10.1mol L ⋅D ．把盐桥换为U 形铜导线，不影响测定结果5．（2023全国高考真题）用可再生能源电还原2CO 时，采用高浓度的K +抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。
下列说法正确的是A ．析氢反应发生在IrO Ti x -电极上B ．Cl -从Cu 电极迁移到IrO Ti x -电极C ．阴极发生的反应有：22422CO 12H 12e C H 4H O +-++=+D ．每转移1mol 电子，阳极生成11.2L 气体(标准状况)6．（2023辽宁高考真题）某无隔膜流动海水电解法制2H 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT 可抑制2O 产生。
专题37金属的腐蚀与防护1．【2022年广东卷】为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl 溶液中。
一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是A ．加入3AgNO 溶液产生沉淀B ．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C ．加入KSCN 溶液无红色出现D ．加入()36K Fe CN ⎡⎤⎣⎦溶液无蓝色沉淀生成2．（2021·全国乙卷真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是A ．阳极发生将海水中的Cl -氧化生成2Cl 的反应B ．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC ．阴极生成的2H 应及时通风稀释安全地排入大气D ．阳极表面形成的2Mg(OH)等积垢需要定期清理3．（2020·江苏高考真题）将金属M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。
在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A ．阴极的电极反应式为2Fe 2e Fe -+-=B ．金属M 的活动性比Fe 的活动性弱C ．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D ．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快4．（2019·江苏高考真题）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是A ．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e −Fe 3+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 ．以水代替NaCl 溶液，铁不能发生吸氧腐蚀5．（2020·浙江高考真题）下列说法不正确．．．的是()A ．Cl 会破坏铝表面的氧化膜B ．3NaHCO 的热稳定性比23Na CO 强C ．4KMnO 具有氧化性，其稀溶液可用于消毒D ．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀6．（2018·全国高考真题）化学与生活密切相关。
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·x H2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(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。
1．【2022年广东卷】为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl 溶液中。
一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是A ．加入3AgNO 溶液产生沉淀B ．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C ．加入KSCN 溶液无红色出现D ．加入()36K Fe CN ⎡⎤⎣⎦溶液无蓝色沉淀生成【答案】D【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl 溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。
A ．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A 不符合题意；B ．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B 不符合题意；C ．KSCN 溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN 溶液后，均无红色出现，故C 不符合题意；D ．K 3[Fe(CN)6]是用于检测Fe 2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K 3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D 符合题意。
综上所述，答案为D 。
2．（2021·全国乙卷真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
专题37 金属的腐蚀与防护下列叙述错误的是A ．阳极发生将海水中的Cl -氧化生成2Cl 的反应B ．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC ．阴极生成的2H 应及时通风稀释安全地排入大气D ．阳极表面形成的2Mg(OH)等积垢需要定期清理【答案】D【解析】海水中除了水，还含有大量的Na +、Cl -、Mg 2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl -会优先失电子生成Cl 2，阴极区H 2O 优先得电子生成H 2和OH -，结合海水成分及电解产物分析解答。
A ．根据分析可知，阳极区海水中的Cl -会优先失去电子生成Cl 2，发生氧化反应，A 正确；B ．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl 2与阴极区生成的OH -在管道中会发生反应生成NaCl 、NaClO 和H 2O ，其中NaClO 具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B 正确；C ．因为H 2是易燃性气体，所以阳极区生成的H 2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C 正确；D ．阴极的电极反应式为：2H 2O+2e -=H 2↑+2OH -，会使海水中的Mg 2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D 错误。
故选D 。
3．（2020·江苏高考真题）将金属M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。
在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A ．阴极的电极反应式为2Fe 2e Fe -+-=B ．金属M 的活动性比Fe 的活动性弱C ．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D ．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【答案】C【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M 作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。
A ．阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，错误；B ．阳极金属M 实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M 活动性比Fe 的活动性强，错误；C ．金属M 失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，正确；D ．海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，错误；故选：C 。
4．（2019·江苏高考真题）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。
下列有关该实验的说法正确的是A ．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e −Fe 3+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 ．以水代替NaCl 溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【答案】C【解析】根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：Fe -2e -=Fe 2+；正极反应为：O 2+2H 2O +4e -=4OH -；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，即负极反应为：Fe -2e -=Fe 2+，错误；B ．铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，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，正确；D ．以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，错误；综上所述，本题应选C ．5．（2020·浙江高考真题）下列说法不正确．．．的是( ) A ．Cl 会破坏铝表面的氧化膜B ．3NaHCO 的热稳定性比23Na CO 强C ．4KMnO 具有氧化性，其稀溶液可用于消毒D ．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀【答案】B【解析】A ．Cl -很容易被吸附在铝表面的氧化膜上，将氧化膜中的氧离子取代出来，从而破坏氧化膜，正确；B．碳酸氢钠受热分解可产生碳酸钠、水和二氧化碳，则稳定性：NaHCO3＜Na2CO3，错误；C．KMnO4具有强氧化性，可使病毒表面的蛋白质外壳变形，其稀溶液可用于消毒，正确；D．钢铁在潮湿的空气中，铁和碳、水膜形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，正确；答案选B。
6．（2018·全国高考真题）化学与生活密切相关。
下列说法错误的是A．泡沫灭火器可用于一般的灭火，也适用于电器灭火B．疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性C．家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆，有利于健康及环境D．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法【答案】A【解析】A．泡沫灭火器中加入的主要是碳酸氢钠和硫酸铝溶液，两者混合时发生盐的双水解反应，生成大量的二氧化碳气体泡沫，该泡沫喷出CO2进行灭火。
但是，喷出的二氧化碳气体泡沫中一定含水，形成电解质溶液，具有一定的导电能力，会导致触电或电器短路，因此泡沫灭火器不适用于电器灭火，A错误；B．疫苗是指用各类病原微生物制作的用于预防接种的生物制品。
由于疫苗对温度比较敏感，温度较高时，会因为蛋白质变性，而失去活性，所以疫苗一般应该冷藏保存，B正确；C．油性漆是指用有机物作为溶剂或分散剂的油漆；水性漆是指用水作为溶剂或分散剂的油漆，使用水性漆可以减少有机物的挥发对人体健康和室内环境造成的影响，C正确；D．电热水器内胆连接一个镁棒，就形成了原电池，因为镁棒比较活泼，Mg棒作原电池的负极，从而对正极的热水器内胆（多为不锈钢或铜制）起到了保护作用，这种保护方法为：牺牲阳极的阴极保护法，D正确；故合理选项是A。
7．（2017·浙江高考真题）在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。
下列说法正确的是A．铁片发生还原反应而被腐蚀B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀【答案】D【解析】A、铁作负极，发生失电子的氧化反应，选项A错误；B、铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，选项B错误；C、铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，选项C错误；D、在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，选项D正确。
答案选D。
8．（2017·全国高考真题）[2017新课标Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零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根据环境条件变化进行调整【答案】C【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。
A．外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
答案选C。
9．（2018·北京高考真题）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）。
下列说法不正确．．．的是A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]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的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【解析】A．对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，正确；B．①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，正确；C．对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，正确；D．由实验可知K3[Fe（CN）]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，错误；答案选D。
610．（2013·上海高考真题）糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。
下列分析正确的是A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3e=Fe3+C．脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e=4OH-D．含有1．12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）【答案】D【解析】A．脱氧过程是放热反应，可吸收氧气，延长糕点保质期，A不正确；B．脱氧过程中铁作原电池负极，电极反应为Fe-2e=Fe2+，B不正确；C．脱氧过程中碳做原电池正极，电极反应为2H2O+O2+4e=4OH-，C不正确；D．含有1.12g铁粉的脱氧剂，铁的物质的量为0.02mol，其最终被氧化为氢氧化铁，电子转移总量为0.06mol，理论上最多能吸收氧气0.015mol，其体积在标准状况下为336mL，D正确。
