考点三 金属的腐蚀与防护
1 金属的腐蚀
(1)概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)本质：金属失去电子而被损耗，M－ne===M(M表示金属)，发生氧化反应。 (3)类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 条件 现象 本质 联系 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 条件 电极反应 负极 正极 2H＋2e===H2↑ Fe＋2H===Fe＋H2↑ 吸氧腐蚀更普遍 ＋2＋＋－－
n＋
化学腐蚀 金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程 无电流产生 金属被氧化 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 电化学腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化 析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH≤4.3) －吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 2＋Fe－2e===Fe O2＋2H2O＋4e===4OH 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 －－总反应式 联系 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2 金属的防护方法 (1)改变金属的内部组织结构
例如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。 (2)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
(3)电化学防护法 依据 原理 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极外加电流的阴极保护法 电解原理 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在(阳极)，发生反应受到腐蚀，阳极要定期外加直流电的作用下使阴极得到保护 予以更换
1.思维辨析
(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀。 ( )
(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。( ) (3)干燥环境下金属不被腐蚀。( )
(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。( ) (5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe。( )
(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。( ) (7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
2．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是 ( )
3＋
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋2e===H2↑ 答案 D
解析 d为石墨，则铁片作负极，铁片腐蚀加快，A选项正确；d为石墨，则铁片发生吸氧腐蚀，石墨作正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，B选项正确；d为锌块，锌比铁活泼，锌块作负极，铁片作正极被保护起来，不易被腐蚀，C选项正确；d为锌块，铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，D选项错误。
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[考法综述] 本考点要求考生理解金属电化学腐蚀的原理、形成电化学腐蚀的条
件，会判断金属在不同条件下腐蚀的快慢，并能选择合适方法进行金属防护。
命题法1 金属腐蚀快慢的比较
典例1 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥ C．⑤④②①③⑥
B．⑤④③①②⑥ D．⑤③②④①⑥
[解析] ①中Fe为负极，C为正极，属于钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀速率较慢。②、③、④的实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe的腐蚀速率较快；⑤中Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀；⑥中Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
[答案] C
【解题法】 金属腐蚀快慢规律
(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)对于活动性不同的两种金属的合金，活动性差别越大，氧化还原反应速率越大，活泼金属腐蚀越快。
(4)对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。 (5)纯度越高的金属，腐蚀得越慢。
(6)不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
命题法2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的判断
典例2 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是 ( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，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，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH D．具支试管中溶液pH逐渐减小
[解析] 生铁片浸入酸性较强的雨水中，形成铁碳原电池，因铁比碳活泼，故碳为正极，铁为负极。因起始时雨水pH＝4，酸性较强，故发生析氢腐蚀，负极反应为Fe－2e===Fe，正极反应为2H＋2e===H2↑，总反应为2H＋Fe===Fe＋H2↑，因生成H2，气体增加，导管内液面下降；随着反应的进行，c(H)变小，发生吸氧腐蚀，负极反应为Fe－2e===Fe，正极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，总反应为O2＋2H2O＋2Fe===2Fe(OH)2，因消耗O2，故一段时间后导管内液面回升。综合以上反应，生铁片中的碳是原电池的正极，发生还原反应，A错；反应过程中先发生析氢腐蚀，后发生吸氧腐蚀，B错；墨水液面回升时，发生吸氧腐蚀，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH，C正确；反应过程中c(H)先变小，后不变，故具支试管中溶液pH先增大，后不变，D错。
[答案] C
【解题法】 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的判断方法
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
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1．下列说法正确的是( )
A．若H2O2分解产生1 mol O2，理论上转移的电子数约为4×6.02×10
B．室温下，pH＝3的CH3COOH溶液与pH＝11的NaOH溶液等体积混合，溶液pH>7 C．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
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D．一定条件下反应N2＋3H2答案 C
2NH3达到平衡时，3v正(H2)＝2v逆(NH3)
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解析 2H2O2===2H2O＋O2↑，生成1 mol O2时转移2 mol e，A项错误；pH＝3的CH3COOH溶液与pH＝11的NaOH溶液等体积混合，反应后醋酸过量，溶液显酸性，B项错误；当铁作原电池的正极或电解池的阴极时，铁均会受到保护，C项正确；由反应方程式的系数知，任何时候均存在2v正(H2)＝3v正(NH3)，只有达到平衡时，v正(NH3)＝v逆(NH3)，所以当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，表明反应已达平衡，D项错误。
2．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( ) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 答案 A
解析 B、C为加保护层保护法；D为原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法。
3．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===Fe C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e===4OH D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况) 答案 D
解析 在脱氧过程中，由铁、碳作电极，氯化钠溶液作电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程为放热反应；在脱氧过程中，碳作正极，铁作负极，铁失电子发生氧化反应，生成Fe；在脱氧过程中，Fe失电子被氧化为Fe，Fe最终还是被氧气氧化为Fe，由1.12 g3×－1
56 g·mol－1
电子得失守恒知消耗氧气的体积(标准状况下)V(O2)＝22.4 L·mol×＝
4336 mL。
4．化学与社会息息相关，下列物质在社会、生活中的应用及解释都正确的是( ) 选项 A B C D 应用 高纯硅作计算机芯片的材料 在入海口的钢铁闸门上装一定数量的锌块防止闸门被腐蚀 高铁车厢采用铝合金材料 用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果 答案 D 解析 A错，硅晶体在自然界中不能稳定存在；B错，锌先被腐蚀，是牺牲阳极的阴极保护法；C错，铝合金耐腐蚀，不是不与氧气反应。
解释 硅晶体在自然界中能稳定存在 利用外加电流的阴极保护法保护金属 铝合金强度大，质量轻，不与氧气反应 其作用是吸收水果释放出的乙烯 2＋
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2017高考化学一轮复习专题十二电化学考点三金属的腐蚀与防护教学案
