1、金属的电化学腐蚀一、金属的腐蚀1金属的腐蚀（1）概念：金属与周围的气体或液体物质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物质不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。2钢铁的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：当钢铁表面的电解质溶液酸
2、性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。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：当钢铁表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有一定量的氧气时，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=2Fe(OH)2。铁锈(Fe2O3xH2O)的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。【归纳总结】（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
3、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。（4）金属腐蚀类型的判断方法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。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。【知识串讲】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
4、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=2Fe2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、金属的防护方法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。（2）外加电流的阴极保护法电解原理如图所示，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
5、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。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
6、腐蚀。2下列电极反应式与出现的环境相匹配的是选项电极反应式出现的环境AO2+4H+4e-=2H2O酸性环境下氢氧燃料电池的负极反应B4OH-4e-=O2+2H2O弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀CCu-2e-=Cu2+用铜做电极电解硫酸铜溶液的阳极反应DNa+e-=Na用惰性电极电解Na2SO4溶液的阴极反应【答案】C【解析】氢氧燃料的特点是，通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，O24H+4e-2H2O为酸性环境下正极的电极反应，负极电极反应为：H22e-2H+，A项错误；在强酸性环境下发生析氢腐蚀，中性或碱性环境下钢铁发生吸氧腐蚀，正极：O22H2O4e-4OH-，负极：Fe2e-=Fe2
7、+，B项错误；用铜做电极电解硫酸铜溶液为电解精炼铜，阴阳极都是铜放电，阳极反应发生氧化反应，电极反应为：Cu2e-Cu2+，C项正确；用惰性电极电解Na2SO4溶液属于电解水，阴极为阳离子放电，根据放电顺序，氢离子在阳极放电，电极反应为：2H+2e-H2，D项错误。3做罐头的马口铁是在铁的表面上镀上一层既耐腐蚀又无毒的锡，但食用时开启后的罐头易生锈，其所发生的反应正确的是A负极Sn2e=Sn2+B正极Fe2e=Fe2+C正极2H2O+O22e=4OHD负极Fe2e=Fe2+【答案】D【解析】做罐头的马口铁是在铁的表面上镀上一层既耐腐蚀有无毒的锡，但食用时开启后的罐头易生锈，根据题意和金属活泼性
8、，得出负极为Fe，正极为Sn，负极电极反应为Fe2e=Fe2+，正极电极反应为2H2O+O24e=4OH，D项正确。答案选D。4研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是A用装置模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀B中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D中海水均是实现化学能转化为电能的电解质【答案】C【解析】装置是吸氧腐蚀，a极是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，即O24e-2H2O4OH-，铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，即Fe2e-Fe2+，铁被腐蚀，A项错误；金属作电解池的阴极被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连是阳
9、极，失电子发生氧化反应，即Fe2e-Fe2+，钢铁桥墩被腐蚀，B项错误；锌比铁活泼，作负极，锌失电子，即Zn2e-Zn2+，所以中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，C项正确；海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，D项错误。答案选C。5将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是A铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-C液滴下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为Fe-2e-=Fe2+D铁片腐蚀
10、过程发生的总化学方程式为4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3【答案】C【解析】NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区（a）被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，负极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+（发生氧化反应），正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-（发生还原反应），在液滴外沿，由于发生反应Fe2+2OH-=Fe（OH）2、4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3形成了棕色铁锈环（b）。【详解】铁片做负极，腐蚀最严重，但生锈最多的区域在正极，A项正确；由分析可知，液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
11、B项正确；液滴下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为Fe-2e-=Fe2+，C项错误；由分析可知，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3，D项正确。答案选C。6为了减缓地下钢管的腐蚀，下列措施可行的是A钢管与镁块相连B钢管与铜板相连C钢管与铅板相连D钢管与直流电源正极相连【答案】A【解析】由于金属活动性MgFe，所以钢管与镁块相连，构成原电池时，钢管为正极，Fe被保护，首先腐蚀的是镁，A项正确；由于金属活动性FeCu，所以钢管与铜板相连，构成原电池时，钢管为负极，发生氧化反应，导致腐蚀加快，B项错误；金属活动性FePb，所以钢管与铅板相连构成原电池时，钢
12、管为负极，发生氧化反应，导致腐蚀加快，C项错误；钢管与直流电源正极相连，作阳极，失去电子，发生氧化反应，腐蚀速率大大加快，D项错误。答案选A。7某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下图a所示装置，图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化。已知：3Fe2+2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。则下列说法错误的是A甲区发生还原反应B乙区产生Zn2+C丙区呈现红色D丁区呈现黄色【答案】D【解析】铁棒末段分别联上一块锌片和铜片，并静置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上，则形成
13、原电池装置，实质发生吸氧腐蚀，活泼金属为负极，根据电极反应式来判断各个电极的变化情况。【详解】甲区为正极，氧气得到电子发生还原反应，正极的电极反应：O22H2O4e-4OH-，A项正确；乙区为负极，Zn失去电子，发生氧化反应产生Zn2+，B项正确；丙区为正极，正极的电极反应：O22H2O4e-4OH-，生成的OH-能使附近溶液显碱性，酚酞试液变为红色，所以丙区呈红色，C项正确；丁区为负极，发生电极反应：2Fe4e-2Fe2+，生成Fe2+与K3Fe(CN)6作用呈蓝色，D项错误。答案选D。8下列有关说法正确的是A新制氯水光照时会释放出氧气B室温下，铝和浓硫酸不发生反应C过量铁粉在氯气中加热生成
14、FeCl2D如图装置可以验证铁发生了析氢腐蚀【答案】A【解析】新制氯水光照时，2HClO2HClO2，因此会释放出氧气，A项正确；室温下，铝和浓硫酸发生钝化反应，B项错误；无论铁过量还是少量，铁粉在氯气中加热生成FeCl3，C项错误；该装置是中性环境，因此该装置验证铁发生了吸氧腐蚀，右边中导管形成一段水柱，D项错误。答案选A。9下图是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置示意图，试分析实验并回答下列问题：(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_
15、(填“高”或“低”)越易腐蚀。(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_。(4)针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：_(写出一点即可)。【答案】(1)乙乙甲丙(2)高(3)2H2OO24e=4OH(4)将金属放在油脂或有机溶剂中【解析】铁粉炭粉食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；甲中铁粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀得快，丙中乙醇为非电解质，铁粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行防护。10某研究小组对铁生锈进行研究。（1）甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件
16、。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_。由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_，正极电极反应式为_。实验B所用的水要经过_处理；植物油的作用是_。实验C中碱石灰的作用是_。（2）乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_，该实验_(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。（3）丙同学为了防止铁钉生锈，想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是_。A锡 B铜 C锌【答案】（1）有水(或电解质溶液)和氧气(或空气) 吸氧腐蚀
17、 O24e-2H2O=4OH- 煮沸(或除去氧气) 隔绝空气(或防止氧气与铁接触) 吸收水蒸气(或干燥、保持试管内干燥环境) （2）铁的腐蚀要吸收O2，使试管内气体压强减小 不能 （3）C 【解析】铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，隔绝空气或在干燥的空气中难以形成原电池反应。【详解】（1）对比A和B可知铁生锈需要有氧气(或空气)，对比A和C可知铁生锈需要有水(或电解质溶液)；水为中性环境，铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子生成氢氧根的反应，电极反应式为O24e-2H2O=4OH-；为保证变量唯一，实验B中的水需要煮沸除去氧气；植物油可以隔绝空气，防止氧气与铁接触；碱石灰可以吸收水蒸气，保证试管内
18、干燥环境；（2）铁生锈会消耗氧气，这样会使试管内压强低于大气压，所以液面上升的原因是铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，不能证明水对铁钉生锈产生影响；（3）铁钉表面镀的金属应比铁活泼，这样发生电化学腐蚀时，铁作正极才能被保护，答案选C。1盐酸的浓度均为1mol/L，下列各烧杯中，铁电极的腐蚀速率由慢到快的顺序为ABCD【答案】B【解析】为电解池，电解池阳极连接原电池正极，则铁为阳极，铜作阴极，铁被腐蚀；中两个电极相同，不能构成原电池，为盐酸与铁的化学腐蚀；为原电池，铁比铅活泼，铁作负极，铅作正极，铁被腐蚀；为原电池，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，锌被腐蚀，铁被保护，若盐酸足量
19、，当锌完全腐蚀后，铁发生化学腐蚀；根据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，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，则铁电极的腐蚀速率由慢到快的顺序为。答案选B。2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）。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【解析】对比，Fe附近的溶液中加入K3Fe(CN)6无明显变化，Fe附近的溶液中
20、不含Fe2+，Fe附近的溶液中加入K3Fe(CN)6产生蓝色沉淀，Fe附近的溶液中含Fe2+，中Fe被保护，A项正确；加入K3Fe(CN)6在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比的异同，可能是K3Fe(CN)6将Fe氧化成Fe2+，B项正确；对比，加入K3Fe(CN)6在Fe表面产生蓝色沉淀，也能检验出Fe2+，不能用的方法验证Zn保护Fe，C项正确；由实验可知K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误。答案选D。【点睛】本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。
21、要注意操作条件的变化，如中没有取溶液，中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼，可用的方法。3将经酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是A过一段时间，试管中的导管内水柱上升B试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀C铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快D试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：2Cl-2e-=Cl2【答案】A【解析】生铁遇到氯化钠溶液发生吸氧腐蚀，导致试管中气体压强减小，小于大气压，所以试管中的导管内水柱上升，A项正确；试管中铁钉发生的是原电池反应，而不是电解反应，B项错误；铁钉在该装置中发生吸氧腐蚀，随着氧气量的减少，则被腐蚀
22、的情况随时间的延长而减慢，C项错误；试管中铁钉发生反应电极反应式分别为：负极2Fe4e-2Fe2+；正极O22H2O4e-4OH-，D项错误。答案选A。4研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是序号实验现象8小时未观察到明显锈蚀8小时未观察到明显锈蚀1小时观察到明显锈蚀A中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2OC中正极反应：O24e2H2O4OHD对比，说明苯能隔绝O2【答案】D 【解析】根据实验现象，中1小时观察到明显锈蚀，说明NaCl溶液中溶解有O2，只是苯不能隔绝空气中的氧气进入氯化钠溶液，而中由于是密闭体系，溶解的O2较少，不足以使生铁片
23、明显锈蚀，A项正确；苯属于非电解质，中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；根据现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应：O24e2H2O4OH，电极反应式合理，C项正确；根据现象，中发生吸氧腐蚀，溶液中均溶解由氧气，中观察到明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，D项错误。5回答下列问题：(1)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。该电化腐蚀称为_。图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。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)。(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标
24、注：(3)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_。(4)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是_(填字母)。AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2e=H2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体【答案】(1)吸氧腐蚀BC(2)(3)(4)B【解析】(1)金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。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
25、极，得到保护。(2)要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极，铜接电源负极。(3)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。故本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。(4)A项，K1闭合时，该装置构成了FeCNaCl溶液原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是Fe2e=Fe2；B项，石墨棒作正极，发生的电极反应式是2H2OO24e=4OH，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高；C项，K2闭合时，该装置构成了FeC外加电源的电解池，石墨棒作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法；D项，K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl2e=Cl2，阴极的电极反应式是2H2e=H2，所以当电路中通过0.002NA个即0.002 mol电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为0.001 mol，则两极共产生0.002 mol气体。