1.4 金属的腐蚀与防护-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 鲁科版（2019）双选

第4节　金属的腐蚀与防护 优化探究 第1章　化学反应与能量变化 [课程标准要求]　了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危 害,了解防止金属腐蚀的措施。 任务一　金属电化学腐蚀的原理 任务二　金属腐蚀的防护 课时作业　巩固提升 任务三　电化学腐蚀原理的应用 任务一　金属电化学腐蚀的原理 1.金属腐蚀的定义和分类 氧化 还原 氧化 析氢 吸氧 2.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与接触到的干燥气体 (如O2、Cl2等)或非电解质液体等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触,会形成　　　　,较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀  条件 金属与氧化剂直接接触 不纯的金属或合金与电解质溶液接触 原电池 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 现象 　　　　电流产生  　　　　弱电流产生  本质 金属被直接氧化的过程,不形成原电池 因形成原电池而使较活泼的金属被氧化的过程 实例 氯气工厂里铁制品被腐蚀 钢铁的腐蚀 腐蚀速率 电化学腐蚀　　　　化学腐蚀  相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,危害更大 无 有 > 3.钢铁的电化学腐蚀   析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图       析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 　　　　　　　       _______________________ 电极 反应 负极(Fe) 　　　　　　　  　　　　　　　  正极(C) 　　　　　　　  　　　　　　　 ===4OH- 总反应 Fe+2H+=== 　　　　　　　  2Fe+O2+2H2O===____________ 水膜酸性较强 水膜呈中性或酸性很弱但溶有一定量的氧气 Fe-2e-===Fe2+ Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ 2H2O+O2+4e- Fe2++H2↑ 2Fe(OH)2   析氢腐蚀 吸氧腐蚀 其他反应 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O,它是铁锈的主要成分 相互 关系 析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生,金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主,吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 特别提醒　(1)金属活动顺序表中,只有氢前金属才既有析氢腐蚀又有吸氧腐蚀;氢后金属只有吸氧腐蚀,无析氢腐蚀。 (2)并不是所有的金属在空气中腐蚀都生成对应的氧化物。铁、铝、镁在空气中腐蚀生成对应氧化物,而钠在空气中腐蚀最终变成碳酸钠,铜在潮湿的空气中被腐蚀生成碱式碳酸铜。 1.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生。 (　　) 2.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程。(　　) 3.粗铜放置在潮湿的强酸性环境中,铜会发生析氢腐蚀,最终生成铜绿。 (　　) √ × × 如图装置中,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,略高于小试管液面。 (1)导管内液面下降时,发生　　 　(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”,下同)。  (2)红墨水回升时,发生　　 　　,此时正极反应为 　　　　　　　　　　　　。  (3)析氢腐蚀时消耗　　　　(填“H+”或“OH-”,下同),吸氧腐蚀时产生 　　　　,具支试管中溶液pH逐渐　　　　(填“增大”或“减小”)。  析氢腐蚀 吸氧腐蚀 O2+2H2O+4e-===4OH- H+ OH- 增大 1.下列与金属腐蚀有关的说法中,不正确的是(　　) A.钢铁在潮湿的空气中生锈属于电化学腐蚀 B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D.铝具有较强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应 D 钢铁在潮湿的空气中容易形成原电池,属于电化学腐蚀,A项正确;电化学腐蚀根据环境不同一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀,B项正确;金属腐蚀时失去电子形成阳离子,金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程,C项正确;铝表面极易形成致密的氧化膜,氧化膜能保护内层金属不被腐蚀,D项错误。 2.如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性),各加入生铁块,放置一段时间,下列有关描述错误的是(　　) A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水两边的液面为左低右高 C.两试管中相同的电极反应是Fe-2e-===Fe2+ D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀 B a试管为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消耗,气体压强减小;b试管中酸性较强,发生析氢腐蚀,有氢气放出,气体压强增大,所以红墨水两边的液面变为左高右低,故B项错误。 任务二　金属腐蚀的防护 1.本质 阻止金属发生　　　　反应。  2.方法 (1)改变金属内部结构,如制成合金等。 (2)加防护层,如耐腐蚀的油漆、搪瓷、电镀、电化学方法使表面钝化等。 (3)电化学防护 ①　　　 　保护法(保护原理如图所示)  氧化 牺牲阳极 保护原理: a.应用　　　　的工作原理;  b.设计要求:　　　　(填“被保护”“较活泼”或“不活泼”,下同)的金属作 　　　　,　　　　的金属作负极。  ②　　　　保护法(或叫　　　　　　　　保护法)(保护原理如图所示)  原电池 被保护 正极 较活泼 阴极电 外加电流阴极 a.原理:应用　　　　原理,通电后调整外加电压,强制　　　　流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面　　　　　　降至零或接近零。被保护的金属作　　　　极,用惰性电极作辅助　　　　极。  b.应用:钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 电解 电子 腐蚀电流 阴 阳 1.刷防锈漆,使金属与空气、水等物质隔离,可防止金属被腐蚀。(　　) 2.牺牲阳极保护法和阴极电保护法都要采用辅助阳极,辅助阳极发生的电极反应类型相同。(　　) 3.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性。(　　) √ √ √ 在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法,常见的有镀锡钢板(马口铁)和镀锌钢板(白铁皮),为什么镀层破损后,镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀? 提示:镀层破损后,白铁皮形成原电池,因锌比铁活泼,易失去电子,从而保护了铁;而马口铁的镀层破损后,因为形成原电池时,铁比锡活泼,铁被腐蚀。所以在镀层破损后,马口铁比白铁皮更易被腐蚀。 金属的电化学保护法 原电池原理保护法   电解池原理保护法 牺牲阳极保护法 阴极电保护法(外加电流阴极保护法) K置于M形成原电池,X为比铁更活泼的金属(活泼的金属保护不活泼的金属:如用锌块保护船体铁) K置于N,形成电解池,铁作电解池的阴极:如用外加电流阴极保护法保护海水中的钢闸门 说明:将被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极 1.下列有关金属腐蚀与保护的说法不正确的是(　　) A.金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B.相同条件下,轮船在海水中比在淡水中的腐蚀速度快 C.水库中钢闸门与电源负极相连的方法叫作外加电流法 D.钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀,负极反应为Fe-3e-===Fe3+ D 金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多,故A正确;海水中含电解质浓度大,淡水中含电解质浓度小,故相同条件下,轮船在海水中比在淡水中的腐蚀速度快,故B正确;采用外加电流法时,被保护金属与直流电源的负极相连,故C正确;铁作负极,被氧化,失去电子生成Fe2+,负极反应为Fe-2e-===Fe2+,故D错误。 2.城市地下潮湿的土壤中,常埋有纵横交错的管道和输电线路,当有电流泄漏并与金属管道形成回路时,就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示,但若电压等条件适宜,钢铁管道也可能减缓腐蚀,此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(　　) A.该装置能够将电能转化为化学能 B.管道右端腐蚀比左端快,右端电极反应为Fe-2e-===Fe2+ C.如果没有外加电源,潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 答案:B A.该装置相当于电解池,能将电能转化为化学能,正确;B.电解池中阳极被腐蚀,左端为阳极,其腐蚀速率较右端快,左端电极反应为Fe-2e-===Fe2+,错误;C.如果没有外加电源,潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应,发生的是吸氧腐蚀,正确;D.根据题意,若电压等条件适宜,Fe在阳极失电子生成氧化物薄膜,能防止金属被腐蚀,所以“阳极保护”实际上是在阳极金属表面形成了一层致密的保护膜,正确。 3.利用如图所示装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于M处还是N处?若X为锌,开关K置于M处还是N处?该防护法的名称是什么? 答案:若X为碳棒,当开关K置于M处时,Fe为负极,被腐蚀;当开关K置于N处时,Fe为阴极,被保护,所以为减缓铁的腐蚀,开关K应置于N处。若X为锌,当开关K置于M处时,形成原电池,Zn为负极,Fe为正极,Fe被保护,该防护法属于牺牲阳极法。 任务三　电化学腐蚀原理的应用 1.一次性保暖贴工作原理 铁与氧气的反应是一个放热反应,这个反应在自然条件下进行得很慢,但当它以电池反应的形式发生时则会变得很快,并放出大量的热。   负极 正极 电极材料 　　　  　 　　  电极反应     _____________________ (碱性或中性条件)  离子导体 食盐水 使用后固体 主要成分 炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐 铁粉 活性炭 Fe-2e-===Fe2+ O2+2H2O+4e-===4OH- 2.微电解技术处理工业废水   负极 正极 电极材料 　　　 　  　　　　 　  电极反应     _____________________________ (碱性或中性条件)  _________________(酸性条件)  铁屑中的铁 铁屑中的碳 Fe-2e-===Fe2+ O2+2H2O+4e-===4OH- 2H++2e-===H2↑   负极 正极 离子导体 工业废水 原理 新生成的电极反应产物具有很高的反应活性,能与废水中的某些污染物(如Cr2)发生氧化还原反应,从而达到去除污染物的目的 金属腐蚀快慢的比较 (1)在同一电解质溶液中:电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在相同浓度、不同介质中腐蚀,由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序:无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极法引起的金属腐蚀>外加电流法引起的金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀速率越快。 (5)同一种金属A与另一较不活泼的金属B相连时,在相同的环境条件下,金属B越不活泼,金属A腐蚀越厉害。　 市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑和少量氯化 钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题: (1)热敷袋放出的热量是利用了铁以　　　　的形式反应放出的热量。   (2)加入氯化钠的主要作用是 。   原电池 NaCl溶于水,形成电解质溶液 (3)有关的电极反应:负极:  　 ,  正极:　  　 。   (4)试用化学方程式表明上述变化过程: ______________________________________________________________  　 。   2Fe-4e-===2Fe2+ 2H2O+O2+4e-===4OH- O2+2Fe+2H2O===2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 电解质溶液是中性的,并且具备形成原电池的条件,结合铁锈的存在,可以确定铁发生了吸氧腐蚀。 1.如图所示,各烧杯中均盛的是海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(　　) A.②①③④⑤⑥　　　 B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥ C ②③④均为原电池,③中Fe为正极,被保护;②④中Fe为负极,均被腐蚀,但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的,故Fe⁃Cu原电池中Fe被腐蚀的较快;⑤是Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀,加快了Fe的腐蚀;⑥是Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀,防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。 2. (双选)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图所示。若上端开口关闭,可得到强还原性的H·(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法正确的是(　　) A.无论是否鼓入空气,负极的电极反应均为Fe-2e-===Fe2+ B.鼓入空气时,每生成1 mol·OH有2 mol电子发生转移 C.不鼓入空气时,正极的电极反应为H++ e-===H· D.处理含有C2的污水时,上端开口应关闭 AC 在原电池中,铁作负极,电极反应是 Fe-2e-===Fe2+,故A正确;鼓入空气时,氧气在正极发生的电极反应为O2+2e-+2H+===2·OH,每生成1 mol·OH有1 mol电子发生转移,故B错误;不鼓入空气时,正极发生还原反应为H++ e-===H·,故C正确;C2有还原性,需要用氧化剂把C2氧化为CO2,所以上端开口应打开,故D错误。 3.一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表。 pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 Fe 下列说法错误的是(　　) A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀 B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀 C.当pH>14时,正极反应为O2+4H++4e-===2H2O D.将碱性溶液煮沸除去氧气后,碳钢腐蚀的速率会减缓 C 当pH<4时,酸性较强,且主要产物为Fe2+,碳钢主要发生析氢腐蚀,A正确;当pH>6时,是弱酸性、中性和碱性,且主要产物为Fe2O3等,碳钢主要发生吸氧腐蚀,B正确;当pH>14时,正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,C错误;由B项分析知,碱性条件下主要发生吸氧腐蚀,则将碱性溶液煮沸除去氧气后,可以减小吸氧腐蚀的速率,故可以使碳钢腐蚀的速率减缓,D正确。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　金属电化学腐蚀的原理 1.下列说法正确的是(　　) A.钢铁因含杂质而易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀 B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀 C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同,引起的正极反应不同 D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被还原 9 10 C 11 12 2.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　) A.金属腐蚀的本质是M+nH2O===M(OH)n+H2↑ B.马口铁(镀锡铁)镀层破损后,首先是镀层被氧化 C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D.常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子:M-ne-===Mn+,A项错误;马口铁的镀层破损后,Sn、Fe形成原电池,发生电化学腐蚀,则铁先被腐蚀,即铁层先被氧化,B项错误;常温下,置于空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,C项正确,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 3.金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外,还有“氧浓差腐蚀”,如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同,在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是(　　) A.纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B.钢铁吸氧腐蚀时,负极的电极反应为Fe-3e-===Fe3+ C.海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D.在图示氧浓差腐蚀中,M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH- 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 纯铁发生腐蚀时,没有正极材料,不能构成原电池,所以发生化学腐蚀,A错误;钢铁发生吸氧腐蚀时,负极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,B错误;铜不如铁活泼,铜、铁在海水中形成原电池,Fe作负极,加快了海轮的腐蚀,C错误;由题给信息可知,氧浓度低的部位是原电池的负极,由题图可知,M极处O2浓度高,为正极,该处O2得到电子,其电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 4.某同学进行下列实验: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 操作 现象   取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水   放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈 11 12 已知:可用加K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液生成蓝色沉淀的方法检验Fe2+。 下列说法不合理的是(　　) A.生铁片发生吸氧腐蚀 B.中心区的电极反应为Fe-2e-===Fe2+ C.边缘处的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH- D.交界处发生的反应为4Fe2++O2+10H2O===4Fe(OH)3+8H+ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 题组二　金属腐蚀的防护 5.下列减缓钢铁腐蚀的方法不属于电化学防护的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 将铁管道与直流电源的负极相连,即让金属作电解池的阴极来减缓金属的腐蚀,属于电化学防护,故A不符合题意;将钢铁输水管与金属镁相连,形成原电池,即让被保护金属作原电池的正极,来减缓金属的腐蚀,属于电化学防护,故B不符合题意;将铁管道与锌相连,形成原电池,即让被保护金属作原电池的正极,来减缓金属的腐蚀,属于电化学防护,故C不符合题意;在钢铁表面喷油漆是为了将金属和空气隔绝,来减缓金属生锈,不属于电化学防护,故D符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 6.海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵蚀,常用外加电流法对其进行保护,如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列说法不正确的是 (　　) A.钢制管桩应与电源的负极相连 B.通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩 C.高硅铸铁及钢制管桩周边没有电极反应发生 D.保护电流应该根据环境条件变化进行调整 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 被保护的钢制管桩应作阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,钢制管桩应与电源的负极相连,故A正确;通电后,高硅铸铁作阳极,海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应,电子经导线流向电源正极,再从电源负极流出经导线流向钢制管桩,故B正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,可减弱腐蚀的发生,但不能使电极反应完全消失,故C错误;在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境,则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 7.某实验小组欲探究牺牲阳极法的原理,设计如图实验装置: 实验Ⅰ:向烧杯中加入一定量的饱和食盐水,插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流表连接后,再分别插入两个玻璃筒中,电流表指针发生偏转。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 (1)锌棒上发生的电极反应为　 ;  铁棒上发生的电极反应为　　 。   (1)实验Ⅰ中形成了Zn⁃Fe原电池,Zn作负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,Fe作正极,空气中的O2在Fe极上得到电子,电极反应为O2+2H2O+4e-=== 4OH-。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Zn-2e-===Zn2+ O2+2H2O+4e-===4OH- 11 12 (2)向铁棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无明显现象,这说明该实验中无 　 　产生。  (2)Zn发生吸氧腐蚀,Fe被保护,无Fe2+生成,故向铁棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液(检验Fe2+),无明显现象。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Fe2+ 11 12 实验Ⅱ:该小组的同学将锌棒换为铜棒,并用导线将其与电流表连接。一段时间后,向插入铁棒的玻璃筒内滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。 (3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ　　(填“相同”或“相反”)。 (3)实验Ⅰ、Ⅱ外电路中电子的移动方向相反,电流方向相反,则电流表指针偏转方向相反。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 相反 11 12 (4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　。  (4)实验Ⅱ形成Cu⁃Fe原电池,Fe作负极,被腐蚀,电极反应:Fe-2e-===Fe2+,滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,Cu作正极,O2在Cu极得到电子,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,Cu棒周围的溶液呈碱性,滴加酚酞溶液后变红。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 产生蓝色沉淀 溶液变红 11 12 (5)上述两个实验表明,活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时,一般是相对　　　　(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护,根据此原理采取的金属防护方法称为　　　　　　　　。  (5)由题述两个实验可知活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时,一般是相对活泼的金属易被腐蚀,不活泼的金属被保护,根据此原理采取的金属防护方法称为牺牲阳极法。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 不活泼 牺牲阳极法 11 12 题组三　电化学腐蚀原理的应用 8.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示,下列说法错误的是(　　) A.d极为石墨,铁片腐蚀加快 B.d极为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH- C.d极为锌块,铁片不易被腐蚀 D.d极为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-===H2↑ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 A项,铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,则此时铁片比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快,正确;B项,d极为石墨,由于电解质溶液为海水,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨电极上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,正确;C项,若d极为锌块,由于金属活动性:Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,Fe得到保护,铁片不易被腐 蚀,正确;D项,d极为锌块,由于电解质溶液为海水,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 9.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 分析图像,下列结论错误的是(　　) A.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀 B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快 D.两溶液中负极反应均为Fe-2e-===Fe2+ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 由压强变化图像可知pH=2时,压强增大,说明生成氢气,发生析氢腐蚀,同理pH=4时,压强减小,说明消耗氧气,发生吸氧腐蚀,两溶液中负极反应均为Fe-2e-===Fe2+,A、B、D项正确;由斜率可知,消耗氧气的速率比生成氢气的速率快,且消耗1 mol氧气转移4 mol电子,而生成1 mol氢气转移2 mol电子,所以吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀的速率,C项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 10. (双选)糕点包装中常用脱氧剂的组成为还原性铁粉、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:Fe-3e-===Fe3+ C.脱氧过程中碳作原电池正极,电极反应: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) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 CD 11 12 铁粉、氯化钠溶液、炭粉构成原电池,原电池放电过程是放热反应,A错误;钢铁腐蚀中铁作负极,碳作正极,电极反应为2H2O+O2+4e-===4OH-,B错误、C正确;n(Fe)=0.02 mol,负极电极反应:2Fe-4e-===2Fe2+,生成的Fe2+与正极生成的OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,所以0.02 mol Fe最终失去0.06 mol电子,消耗n(O2)== 0.015 mol,即336 mL O2(标准状况),D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 [B组　培优训练] 11.(1)金属的电化学腐蚀原理可用如图甲模拟。请写出有关的电极反 应。 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 ①铁棒上:　 　 。  ②碳棒上:　 　 。  2Fe-4e-===2Fe2+ O2+2H2O+4e-===4OH- 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (2)图乙是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法不正确的是 　　　　(填字母)。  A.开始时发生的是析氢腐蚀 B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀 C.负极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+ D.析氢腐蚀的总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 D 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (3)以Al⁃海水⁃空气电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。则该电源的负极材料为　　　 　,正极材料为　　 　 　,正极反应是　　　　　　　　　　　　　。电池总反应为　　　　　　　　　　　　　　。  铝(或Al) 石墨(答案合理即可) O2+2H2O+4e-===4OH- 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是　　　　　　　　　　　　。银器为　　　　极,电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中的正极反应为　 。  作电解质溶液,形成原电池 正 Ag2S+2e-===2Ag+S2- ClO-+H2O+2e-===Cl-+2OH- 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12.《我在故宫修文物》这部纪录片中关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。 (1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成分是Cu2(OH)2CO3],请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时的负极反应:_______________________________________________ 　 　 。  参与形成铜绿的物质有Cu和　　　 　　　。  Cu-2e-===Cu2+[或2Cu-4e-+4OH-+ CO2===Cu2(OH)2CO3+H2O] O2、CO2、H2O 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (2)继续查阅资料,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示: 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。  结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl 为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图。 ①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应:  　 　 。  O2+2H2O+4e-===4OH- 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 ②文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体): 写出过程Ⅰ中负极的电极反应: 　 　 。  Cu-e-+Cl-===CuCl 11 12 $$