学习目标
理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
考向分析
金属的腐蚀与防护，尤其是吸氧腐蚀。
1．金属腐蚀
( 1)定义：金属与周围的气体(或液体)发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
( 2)本质：金属原子失电子而被氧化
( 3)金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀
化学腐蚀：直接进行化学反应没有形成原电池
电化学腐蚀：分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀（以铁为例）
析氢腐蚀
负极反应： 2 Fe－ 4 e－＝ 2 Fe 2＋
正极反应： 4 H＋＋ 4 e－＝ 2 H 2↑
吸氧腐蚀
负极反应： 2 Fe－ 4 e－＝ 2 Fe 2＋
正极反应： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－
2．金属的防护方法
( 1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
( 2)电化学防护
①牺牲阳极保护法——原电池原理。
（正极）阴极：被保护的金属设备。
（负极）阳极：比被保护的金属活泼的金属。
②外加电流保护法——电解原理。
阴极 ：被保护的金属设备。
阳极：惰性电极。
例 1( 2011·浙江高考)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圈中心区 (a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环 (b)，如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( )
A．液滴中的 Cl－由 a区向 b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－
C．液滴下的 Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe 2＋由 a区向 b区迁移，与 b区的 OH－形成 Fe (OH) 2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl溶液，则负极发生的电极反应为： Cu－ 2 e－＝ Cu 2＋
解析：铁板为铁和碳的合金，滴入 NaCl溶液，形成原电池，显然 a区为负极，溶液中 Cl－由 b区向 a区迁移， A错；液滴边缘为正极区，溶解在溶液中的 O 2放电，电极反应为： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－， B对；液滴下的 Fe因发生氧化反应而被腐蚀， C错；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，则铁为负极， D错。
答案： B
例 2．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()
A．与石墨棒相连
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接
D．与铜板相连
解析：金属 Fe比 Cu活泼，若与铜板、石墨棒相连，在适宜条件下组成原电池时， Fe作为负极，易被腐蚀；若与直流电源正极连接， Fe作为电解池的阳极，加速腐蚀， A、 C、 D错。
答案： B
3.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较（以铁的腐蚀为例）
（ 1）析氢腐蚀
条件：金属在较强的酸性溶液中
电极反应：
负极反应： 2 Fe－ 4 e－＝ 2 Fe 2＋
正极反应： 4 H＋＋ 4 e－＝ 2 H 2↑
发生情况：相对较少腐蚀速率一般较快
（ 2）吸氧腐蚀
条件：金属在中性或酸性很弱的溶液中
电极反应：
负极反应： 2 Fe－ 4 e－＝ 2 Fe 2＋
正极反应： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－
发生情况：非常普遍腐蚀速率一般较慢
注意：若负极材料与电解质溶液间不能发生自发的氧化还原反应时，一般情况下可考虑吸氧腐蚀。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的联系：两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主
[开放探究 1]探究钢铁生锈的主要过程。
提示：( 1)吸氧腐蚀：
负极： 2 Fe－ 4 e－＝ 2 Fe 2＋
正极： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－
原电池反应： 2 Fe＋ O 2＋ 2 H 2 O＝ 2 Fe (OH) 2
( 2) Fe (OH) 2被氧化：
4 Fe (OH) 2＋ O 2＋ 2 H 2 O＝ 4 Fe (OH) 3
( 3) Fe (OH) 3分解形成铁锈：
2 Fe (OH) 3＝ Fe 2 O 3· xH 2 O＋( 3－ x) H 2
4.金属腐蚀的快慢顺序
一般来说可用下列原则进行判断：
( 1)电解原理引起的腐蚀(活泼金属作阳极)>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
( 2)对同一金属来说：强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。
( 3)对同一电解质溶液来说：一般浓度越大，金属的腐蚀越快。
( 4)原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。
( 5)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不腐蚀)。
例 1.[ 2010·上海卷]铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中如图所示。数天后，他观察到的现象是( )
A．铁屑不生锈，试管内液面上升
B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变
C．铁屑生锈，试管内液面上升
D．铁屑生锈，试管内液面高度不变
答案： C
解析：在潮湿的空气中，铁容易生锈，并且发生的是吸氧腐蚀，导致试管内压强减小，液面上升。
点评：有关金属腐蚀的常见考查为金属腐蚀的类型、电极反应以及金属电化学腐蚀的后续反应等。钢铁发生电化学腐蚀的类型与其表面水膜的酸碱性有关，下面的变式题对此进行了较为详细的考查。
例 2.如图所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有 pH＝ 4的雨水和生铁片。观察：开始导管内液面下降，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： O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－＝ 4 OH－
D．具支试管中溶液 pH逐渐减小
答案： C
解析：该雨水酸性较强，开始时，发生的是析氢腐蚀，故导管内液面下降，后来发生的是吸氧腐蚀，故导管内液面又升高；无论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，生铁片中的碳都做原电池的正极，故 A、 B错误， C正确；具支试管中开始时发生析氢腐蚀，消耗氢离子， pH增大，后来发生吸氧腐蚀，产生 OH－， pH继续增大， D项错误。
例 3．( 2012·杭州质检)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是( )
A．铝罐将逐渐被腐蚀
B．炭粒和炭棒上发生的反应为 O 2＋ 4 e－= 2 O 2－
C．炭棒应与玩具电机的负极相连
D．该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
解析：该电池的原理是 4 Al＋ 3 O 2= 2 Al 2 O 3，所以 Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀， A对， C、 D错； B选项中正确的反应为 O 2＋ 2 H 2 O＋ 4 e－= 4 OH－。
答案： A
