浙江专用版学年高中化学专题1化学反应与能量变化第三单元金属的腐蚀与防护学案.docx

1、浙江专用版学年高中化学专题1化学反应与能量变化第三单元金属的腐蚀与防护学案金属的腐蚀与防护核心素养发展目标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、金属的电化学腐蚀1金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。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)根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而

2、引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。2电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀：(1)析氢腐蚀：当钢铁表面水膜的酸性较强时，腐蚀过程中正极会有氢气放出。负极反应式为Fe2e=Fe2；正极反应式为2H2e=H2；总反应方程式为Fe2H=Fe2H2。(2)吸氧腐蚀：通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶解有氧气的水膜时，将会发生吸氧腐蚀。负极反应式为2Fe4e=2Fe2；正极反应式为2H2OO24e=4OH；总反应方程式为2Fe2H2OO2

3、=2Fe(OH)2。铁锈(Fe2O3xH2O)的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2，而非Fe3。例1下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A金属在潮湿空气中腐蚀的实质是MnH2O=M(OH)nH2B金属的化学腐蚀的实质是Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的环

4、境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀答案B解析金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。考点金属的腐蚀与防护题点金属的腐蚀与类别例2下列事实与电化学腐蚀无关的是()A光亮的自行车钢圈不易生锈B黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈C铜、铝电线一般不连接起来作导线D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈答案A解析B、C、D项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。考点金属的腐蚀与防护题点金属的腐蚀与类别例3如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。观察到：开

5、始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是()A生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C墨水回升时，碳极反应式为O22H2O4e=4OHD具支试管中溶液pH逐渐减小答案C解析生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液pH都增大，D错误。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁

6、的吸氧腐蚀与析氢腐蚀方法点拨金属腐蚀类型的判断方法(1)发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。(2)金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。相关链接金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触水膜中溶有O2，酸性很弱或呈中性水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀现象无电流产生有微弱电流产生反应式(以铁腐蚀为例)2Fe3Cl2=2FeCl3负极：2Fe4e=2Fe

7、2正极：2H2OO24e=4OH正极：4H4e=2H2联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大特别提示判断金属腐蚀的类型时，要综合考虑金属的纯度、金属的活动性及接触物质的性质。二、金属的电化学防护1电化学保护法(1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理如图1所示，在被保护的钢闸门上装上若干金属锌块(比铁活泼)，锌块作原电池的负极；钢闸门作原电池的正极。图1图2(2)外加电流的阴极保护法电解原理如图2所示，被保护的钢闸门作阴极，与电源的负极相连；惰性电极作阳极，与电源的正极相连。2其他保护法(1)加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等

8、物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。(2)改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的不锈钢。金属的防护例4下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是()A若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀C若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H2e=H2答案D解析若X为碳棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，铁作原电池的负极，电极反应为Fe2e=Fe2，D项不正确；若X为锌棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属外

9、加电流的阴极保护法，若X为锌棒，开关K置于B处时，铁作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀的防护方法相关链接牺牲阳极的阴极保护法实验探究实验操作按如图所示连接好装置，往Fe电极区滴入2滴黄色K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化实验现象电压表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，往Fe电极附近滴入K3Fe(CN)6溶液不显特征蓝色实验结论Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池电极反应负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2该装置中铁未被腐蚀例5下图所示的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

10、BC D答案C解析当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是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。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀快慢的比较方法点拨金属腐蚀快慢的判断方法(1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是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)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快。(3)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。相关链接金属腐蚀受多种因素影响：(1)就金属本性来说，金属越活泼，越易失电子被腐蚀。(2)金属越纯越难腐蚀，如纯铁即使在酸性

11、溶液中反应也很慢，但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。(3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易被腐蚀。1下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是()A铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀B铁只能发生析氢腐蚀C铜只能发生吸氧腐蚀D析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍答案C解析在金属活动性顺序中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，故A项错误，C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，故B错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D错误。考点金属的腐蚀与防护题点金属的腐蚀与类别2铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。

12、下列说法正确的是()A正极电极反应式为2H2e=H2B此过程中还涉及反应4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中Fe、Cu均被腐蚀D此过程中电流从Fe流向Cu答案B解析铁铆钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为O22H2O4e=4OH，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀3.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是()A正极的电极反应式为O22H2O4e=4OHB将石墨电极改成镁电极，难以观察到铁锈生成C若向自来水中加入少量的氯化钠固体，可较快地看到铁锈D分别向铁、石墨电极附近吹入氧气，前者铁锈出现得快

13、答案D解析铁是负极，失电子被氧化成Fe2，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH，正极反应式为O22H2O4e=4OH，A项正确；将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D项错误；向自来水中加入少量的氯化钠固体，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确；若将石墨电极换成镁电极，负极为镁，铁被保护，难以看到铁生锈，B项正确。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀4(2019台州市书生中学月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗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海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀D可将地下输

14、油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀答案B解析铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，铁易被腐蚀，故B错误。5(2018大连质检)2017年4月26日，中国第一艘国产001A型航母顺利完成下水。有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀，因此船体的防腐处理非常重要。下列关于金属腐蚀和防腐的说法错误的是()A海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀B可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极的阴极保护法防止金属腐蚀C刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀D外加电流，使需要保护的金属作阴极，可以起到保护金属的作用答案A解析海上舰艇的腐蚀主要为电化学腐蚀，故A错误；在船舶外壳装上锌块，锌为负极，负

15、极金属易被腐蚀，正极金属被保护，该保护金属的方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确；电解池中阳极金属易被腐蚀，使被保护的金属作阴极的保护金属的方法称为外加电流的阴极保护法，故D正确。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀与防护的相关综合6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。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。(3)以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在_处(填字母)。答案 (1)吸氧腐蚀(2)B(3)C解析金属在中性或较弱

16、的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，越靠近液面越易接触到氧气，腐蚀的越严重。锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀与防护的相关综合题组一金属的腐蚀1下列关于金属腐蚀的叙述正确的是()A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nH2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀答案C解析金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子：Mne=Mn，A项错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，则铁先被腐蚀，B项错误；常温下

17、，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C项正确，D项错误。考点金属的腐蚀与防护题点金属的腐蚀与类别2(2018温州市求知中学期中)下列各变化中属于原电池反应的是()A空气中铝表面迅速形成保护层B镀锌铁表面锌有划损时，也能阻止铁被氧化C红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层D锌和稀硫酸反应时，用锌粉比用等质量的锌粒反应快答案B解析没有两个活泼性不同的电极，所以不能构成原电池，铝和氧气直接反应生成氧化铝，红热的铁丝和冷水之间反应生成蓝黑色的物质，属于化学腐蚀，故A、C错误；锌粉和稀硫酸接触面积大于锌粒的接触面积，可使反应加快，和原电池反应无关，故D错误。3(2018辽宁月考)我国某大城

18、市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是()A此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2OO24e=4OHC在电化学腐蚀过程中有氢气产生D发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe2e=Fe2答案B解析金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H2e=H2，故B错误，C正确；发生电化学腐蚀

19、时，铁作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，故D正确。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀4如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和氯化钠的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生答案B解析a中铁比铜活泼，铁作负极，发生氧化反应，铜作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O22H2O4e=4OH，因此A、C不正确；b中铝比铁活泼，铝作负极，发生氧化反应，铁作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：

20、4Al12e=4Al3，正极：3O26H2O12e=12OH，因此B正确，D不正确。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀5如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀答案B解析生铁在a中发生吸氧腐蚀，压强降低，在b中发生析氢腐蚀，压强增大，所以红墨水应左高右低。考点金属的腐蚀与防护题点钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀题组二金属腐蚀的防护方法6下列防护措施中属于电

21、化学保护法的是()A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B在金属中加入一些铬或者镍制成合金C在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D在金属表面喷漆答案C解析在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀的防护方法7(2018兰州一中月考)埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是()A金属棒X的材料可能为铜B金属棒X的材料可能为钠C钢管附近土壤的pH可能会上升D这种方法称为外加电流的阴极保护法答案C解析图中没有外加电源，故为牺牲阳极的阴极保护法，D项错误；X的活泼性应强于铁的活泼性，但金属钠的

22、活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜和钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O24e2H2O=4OH，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项正确。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀的防护方法题组三金属腐蚀快慢的比较8相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是()答案C解析A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属板，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况

23、中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀快慢的比较9.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示，下列说法中错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为2H2e=H2答案D解析A项，由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确；B项，d为石墨，由于电解质溶液为中性环境，所以发生的是吸氧腐蚀，石

24、墨电极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e=4OH，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，Fe得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质溶液为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀快慢的比较10下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温条件下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块

25、的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的阴极答案C解析A项，水面附近的铁接触的氧气多，容易腐蚀，错误；B项，铁作为阴极受保护，不容易腐蚀，错误；C项，高温条件下铁被氧化，正确；D项，镁块为原电池的负极，生活中一般用锌块，因为镁容易形成致密氧化膜，错误。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀快慢的比较11糕点包装中常用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：Fe3e=Fe3C脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应：2H2OO24e=4OHD含有1.12g铁粉

26、的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)答案D解析钢铁腐蚀中铁作负极，碳作正极，B、C错误；n(Fe)0.02mol，负极电极反应式：2Fe4e=2Fe2，生成的Fe2与正极生成的OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以0.02molFe最终失去0.06mol电子，消耗n(O2)0.015mol，D选项正确。考点金属的腐蚀与防护题点金属腐蚀与防护的相关综合12.(2018台州市书生中学期中)某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后，用如图装置进行实验，请回答下列问题：(1)实验一：将开关K与a连接，则乙的电极反应式为_。(2)实验二：

27、开关K与b连接，则总反应的离子方程式为_。(3)对于实验二，下列说法正确的是_(填字母)。A溶液中Na向甲极移动B从甲极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝C反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度D反应结束后，甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等答案(1)Fe2e=Fe2(2)2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)B解析(1)开关K与a连接，是原电池，铁为负极，电极反应为Fe2e=Fe2。(2)开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，总反应为电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)A项，溶液中Na向阴极乙极移动，故错误；B项，从甲极处逸出的气体为氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，故正确；C项，电解饱和食盐水实质为电解氯化氢，复原时应加HCl而不是盐酸，故错误；D项，由于氯气能够与生成的氢氧化钠反应，导致生成的氯气和氢气的体积不相等，故错误。13如图所示，a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1molL1的稀硫酸。(1)C中Cu极的电极反应式为_。(2)B中Zn极的电极反应式为_。Fe极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)A