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
【答案】B
【解析】A．图1 为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较
活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2
为外加电流保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电
极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去
电子，如海水中的
，A 不正确；
B．图2 中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除
了海水中的
放电外，海水中溶解的
也会竞争放电，故
可发生
，B 正确；
C．图2 为外加电流保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐
蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最
好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒
定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的
防护效果，C 不正确；
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。
D．图1 当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明钢闸门被保护，
图1 阳极（负极）发生氧化反应，钢闸门附近溶液发生还原
反应，但钢闸门不发生化学反应，图2 中当钢闸门表面的腐
蚀电流为零时，说明钢闸门被保护，外加电流被抵消，辅助
阳极上不发生反应，D 不正确；
综上所述，本题选B。
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：
【答案】D
【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，
Zn 失去电子，发生还原反应，
，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。A．由于金属活动性
Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A 错误；B．Zn 失去电子，发生氧化反应，
，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故
B 错误；C．由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C 错误；D．Zn 失去电子，发生氧化
反应：
，故D 正确；故选D。
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
【答案】D
【解析】A．对比②③，②Fe 附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe 附近的溶液中不含
Fe2+，③Fe 附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe 附近的溶液中含Fe2+，②中Fe 被
保护，A 项正确；B．①加入K3[Fe（CN）6]在Fe 表面产生蓝色沉淀，Fe 表面产生了Fe2+，对比
①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe 氧化成Fe2+，B 项正确；C．对比①②，①加入K3[Fe
（CN）6]在Fe 表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn 保护Fe，C 项正
确；D．由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe 氧化成Fe2+，将Zn 换成Cu 不能用①的方法证明Fe 比
Cu 活泼，D 项错误；答案选D。
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
【答案】C
【解析】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。A．外加强大的电
流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A 正确；B．通电后，被保护的钢管柱
作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B 正确；C．高硅铸铁为
惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C 错误；D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电
流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D 正确。答案选C。
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
【答案】B
【解析】A．该装置能通过外部电流抑制金属腐蚀，属于外加电流阴极保护法，能对输油、输水等埋地
管线进行腐蚀防护，A 正确； B．外加电流阴极保护法实际上是电解原理的应用，原理是将电能转
化为化学能，B 错误；C．外加电流阴极保护法中，被保护金属应连接电源的负极做电解池的阴
极，所以电缆应该连接电源的负极，C 正确；D．外加电流阴极保护法中，被保护的电缆电极连接
电源的负极做电解池的阴极，阴极上发生了还原反应，D 正确；故选B。
