文档文本内容
4-2 金属的防护
情境真实：题目多以实际工程应用为背景，如海港钢闸门、输油管线、码头钢管桩等，体现化学与生
产生活的联系。
图示辅助：常配有示意图展示防护装置（如牺牲阳极法、外加电流法），要求学生从图中提取关键信
息。
选项综合：选项涉及对防护原理的判断、电极反应的正确性、电子流向、防护效果影响因素等，考查
细节理解。
高频考点：牺牲阳极法与外加电流法的区别、阳极/阴极的判定、电极反应式、腐蚀电流的控制等。
难度中等：需结合原电池和电解池原理分析，部分题目涉及定量或条件变化的影响。
知识考查：
金属电化学腐蚀的本质（氧化还原反应）。
牺牲阳极法（原电池原理）和外加电流法（电解原理）的工作机制。
电极反应式（如Zn 的氧化、O₂ 的还原）、电子流向、电流方向。
防护效果的影响因素（如电压调整、环境变化）。
能力考查：
理解能力：读懂图示和描述，识别防护方法。
分析能力：比较不同方法的优劣，判断反应是否合理。
应用能力：将原理应用于新情境，解决实际问题。
批判性思维：评估选项的科学性，避免常见误区。
考查方式：
通过具体场景设置问题，要求基于原理判断选项正误。
常设置“陷阱”选项，如混淆电极名称、忽略反应条件、错误理解永久性防护。
第一步 审题定性：
仔细阅读题目文字和图示，明确防护方法：牺牲阳极法（活泼金属作阳极）还
是外加电流法（外部电源驱动）。
标记关键信息：如材料种类、环境（海水、土壤）、电压、电流等。
第二步 识别电极：
牺牲阳极法：较活泼金属为阳极（被腐蚀），被保护金属为阴极。
外加电流法：被保护金属连接电源负极为阴极，辅助阳极为惰性电极（如高硅
铸铁）。
第三步 分析反应：
确定电极反应：阳极发生氧化反应（如M → Mⁿ⁺ + ne⁻），阴极发生还原反应
（如O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻）。
注意环境的影响：中性/碱性环境中O₂ 还原为主，酸性环境中可能发生H⁺还
原。
第四步 判断电子流向：
牺牲阳极法：电子从阳极流向阴极（原电池）。
外加电流法：电子从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极（电解池）。
第五步 评估选项：
逐一分析选项，结合原理排除错误：
检查阳极材料是否消耗（牺牲阳极法中消耗，外加电
流法中通常不消耗）。
验证反应式是否合理（如O₂ 还原是否可能）。
判断防护效果是否受条件变化影响（如电压需调
整）。
第六步 验证答案：
确保所选答案与所有已知条件一致，无逻辑矛盾。
回顾易错点，避免常见失误。
金属腐蚀类型：
化学腐蚀：直接与化学物质反应。
电化学腐蚀：形成原电池，更常见（如吸氧腐蚀、析氢腐蚀）。
电化学腐蚀原理：
阳极（负极）：较活泼金属，被氧化（如Fe → Fe²⁺ + 2e⁻）。
阴极（正极）：较不活泼金属，发生还原反应（如O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻）。
防护方法：
牺牲阳极法：
原理：原电池原理，活泼金属（如Zn、Mg）作为阳极被牺牲。
特点：阳极材料消耗需更换，无需外部电源。
外加电流法：
原理：电解原理，被保护金属作为阴极，外部电源提供电子。
特点：辅助阳极通常为惰性材料（如高硅铸铁），电压需根据环境调整。
关键反应式：
阳极氧化：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻；Fe → Fe²⁺ + 2e⁻。
阴极还原：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻（中性/碱性）；2H⁺ + 2e⁻ → H₂（酸性）。
防护效果指标：
腐蚀电流为零时，保护效果最佳。
牺牲阳极法中，阳极消耗速率影响防护寿命；外加电流法中，电压需匹配腐蚀电流。
其他要点：
金属活动性顺序：K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag。
检测Fe²⁺可用K₃[Fe(CN)₆]（生成蓝色沉淀），但注意其可能氧化Fe。
电极判断错误：
误以为牺牲阳极法中被保护金属是阳极（实为阴极）。
误以为外加电流法中辅助阳极是活泼金属（实通常为惰性）。
电子流向混淆：
在原电池中，电子从负极（阳极）流向正极（阴极）；在电解池中，电子从电
源负极流向阴极。
反应方程式错误：
忽略溶液环境（如海水中的Cl⁻放电）。
写错阴极还原反应（如误写为金属析出）。
保护条件误解：
认为牺牲阳极可永久使用（实会消耗）。
认为外加电压恒定最佳（实需随环境调整）。
实验现象误读：
如题3 中，忽略K₃[Fe(CN)₆]可能氧化Fe，导致错误结论。
概念混淆：
混淆“腐蚀电流为零”与“不发生化学反应”（电极反应可能仍在进行）
【典例】
【审题】
1．（2024·浙江·高考真题）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐
蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢
闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是
A．图1、图2 中，阳极材料本身均失去电子
B．图2 中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C．图2 中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防
护效果
D．图1、图2 中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳
极均不发生化学反应
1.
读题与识图：题目展示两种对海水中
钢闸门的防腐措施示意图，图1 为牺
牲阳极法（Zn 与钢闸门连接），图2
为外加电流法（钢闸门连接电源负
极）。
2.
明确考点：判断选项关于阳极反应、
防护效果和腐蚀电流的说法是否正
确。
3.
分析选项：
o
A 选项：检查阳极是否失去
电子。图1 中Zn 作为阳极失
去电子，但图2 中辅助阳极
为惰性电极，本身可能不失
去电子（如Cl⁻放电），故A
错误。
o
B 选项：外加电压偏高时，
钢闸门表面电子富集，除Cl⁻
还原外，O₂ 也可能还原（O₂
+ 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻），反
应合理，故B 正确。
o
C 选项：外加电压恒定无法
适应腐蚀电流变化，可能导
致保护不足或过度，故C 错
误。
o
D 选项：腐蚀电流为零时，
钢闸门被保护，但图1 中阳
极Zn 发生氧化反应，图2 中
辅助阳极可能不发生反应，
但并非“ 均不发生化学反
应”，故D 错误。
4.
结论：综合判断B 正确。
1．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域
使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：
2．（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）。
①
②
③
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②③，可以判定Zn 保护了Fe
B．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
3．（2017·全国I 卷·高考真题）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
4．（2025·广东惠州·三模）某天然气公司取得一项名为“用于热采井外加电流阴极保护装置的阴极电缆
结构”的专利。下列说法不正确的是
A．该装置能对输油、输水等埋地管线进行腐蚀防护
B．该保护装置的原理是将化学能转化为电能
C．电缆应该连接电源的负极
D．被保护的电缆电极发生了还原反应
