专题04 金属的腐蚀与防护（考题猜想）（8大题型）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（鲁科版2019选择性必修1）

专题04 金属的腐蚀与防护 题型1化学腐蚀与电化学腐蚀 题型2析氢腐蚀与吸氧腐蚀 题型3金属腐蚀的防护方法 题型4金属腐蚀的快慢比较 题型5金属腐蚀的综合考查 题型6 金属的腐蚀与防护综合 ▉题型1 化学腐蚀与电化学腐蚀 【例1】以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比纯铁容易生锈 B．银质物品久置表面变暗 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 【变式1-1】炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．腐蚀过程中，负极是C B．Fe失去电子经电解质溶液转移给C C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．C作正极，O2在C表面上发生还原反应 【变式1-2】某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是 A．该电化学腐蚀是析氢腐蚀 B．正极反应式： C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D．负极反应式： 【变式1-3】下列事实不能用原电池原理解释的是 A．白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀 B．铁片、铝片在冷的浓硫酸中钝化 C．工程施工队在铁制水管外刷一层“银粉”杨sir化学，侵权必究 D．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量溶液后反应速率加快 ▉题型2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【例2】某同学进行下列实验 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 下列说法不合理的是(　　) A．生铁片发生吸氧腐蚀 B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋ 【变式2-1】利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间，下列说法不正确的是 A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a、b处溶液的pH增大 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 【变式2-2】如图，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。实验观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是 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，生铁片始终发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- D．具支试管中溶液酸性增强 【变式2-3】研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　) A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成 C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ ▉题型3 金属腐蚀的防护方法 【例3】下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或镍制成合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D．在金属表面喷漆 【变式3-1】埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 【变式3-2】我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 【变式3-3】下列与金属电化学腐蚀或电化学防护无关的是 A．将生铁冶炼成钢时，常向铁水中添加适量的铬、镍等材料 B．轮船外壳上镶嵌锌块 C．电工操作手册中规定不能将铝线、铜线直接相连使用 D．支撑海港码头基础的钢管桩常与电源负极相连接 ▉题型4 金属腐蚀的快慢比较 【例4】相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) 【变式4-1】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　) A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 【变式4-2】下列装置(容器中的液体均足量)中，铁的腐蚀速率最快的是 A． B． C． D． ▉题型5 金属腐蚀的综合考查 【例5】下列装置图有关说法正确的是(　　) A．装置①中K键闭合时，片刻后CuSO4溶液中c(Cl－)增大 B．装置①中K键闭合时，片刻后可观察到滤纸a附近变红色 C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>只闭合K2>都断开 D．装置③中当铁制品上析出1.6 g铜时，电源负极输出的电子数为0.025NA 【变式5-1】下列关于金属腐蚀的说法错误的是 A．河水中的钢闸门连接电源的负极，使用的是外加电流的阴极保护法 B．金属腐蚀的实质就是金属原子失去电子被氧化的过程 C．镀锌铁皮(白铁皮)的镀层破损后铁皮仍耐腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中生锈，主要发生了析氢腐蚀 【变式5-2】一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 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 FeO 下列说法不正确的是 A．在pH<4的溶液中，碳钢腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH>14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为O2+4OH-+4e-=2H2O D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢杨sir化学，侵权必究 【变式5-3】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少。回答下列问题： （1）液滴边缘是_______（填“正”或“负”）极区，发生的电极反应为____________________________ 。 （2）液滴中的Cl-由_______区向_______区迁移（填“b”或“a”）。 （3）在b区出现铁锈环的原因是液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，生成的Fe2+ ___________________进一步氧化、脱水形成铁锈。杨sir化学，侵权必究 （4）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______________。 ▉题型6 金属的腐蚀与防护综合 【例6】如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　) A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋ 【变式6-1】铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验： 序号 内容 实验现象 1 常温下将铁钉放在潮湿空气中一小时 铁钉表面依然光亮 2 常温下将铁钉放在潮湿的空气中一个月 铁钉表面已变得灰暗 3 常温下将铁钉放在干燥空气中一个月 干燥的铁钉表面依然光亮 4 将潮湿的铁钉放在常温的氧气流中一小时 铁钉表面略显灰暗 5 将潮湿的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时 铁钉表面已变得灰暗 6 将铁钉放在燃煤的厨房中一个月 铁钉表面已变得灰暗 7 将浸过氯化钠溶液的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时 铁钉表面灰暗程度比实验5严重 （1）上述实验中发生了吸氧腐蚀的是___________(根据实验现象填序号，下同)，正极反应式是___________； （2）发生的腐蚀是析氢腐蚀的是____________________(填序号)负极反应式是____________________。 （3）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有_______________________________(填两项)； （4）为防止铁的锈蚀，地下埋的水管可采用外加电流的阴极保护法，请列举工业上普遍采用的其它方法是______________________________________(答两种方法)。 【变式6-2】研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。 （1）图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有_________________(填字母序号)。 A．用纯氧气代替具支试管内空气 B．用酒精灯加热具支试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水杨sir化学，侵权必究 D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水 （2）该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐____________(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为________________________________。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 （3）为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为_______ 一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为Fe-2e-=Fe2+ （4）设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1~t2s之间主要发生_________________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是___________________________。 （5）金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应________________________________。 【变式6-3】金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。 请写出有关电极反应式： ①铁棒上的电极反应式：_______________________； 碳棒上的电极反应式：_________________________； (2)该图所表示的是_________________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为_________棒。杨sir化学，侵权必究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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【解析】铁制品中含有铁和碳，酸雨使水膜呈酸性，构成了原电池，会发生析氢腐蚀，故A正确；酸性环境中发生析氢腐蚀，正极反应为氢离子得电子生成氢气：2H++2e-=H2，故B错误；原电池反应会加快铁制品的腐蚀，故C错误；发生电化学腐蚀时金属铁被氧化为Fe2+，负极反应式为︰Fe-2e-=Fe2+，故D错误； 故选A。 【变式1-3】下列事实不能用原电池原理解释的是 A．白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀 B．铁片、铝片在冷的浓硫酸中钝化 C．工程施工队在铁制水管外刷一层“银粉”杨sir化学，侵权必究 D．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量溶液后反应速率加快 【答案】B 【解析】白铁中铁和锌组成原电池，由金属活泼性Zn>Fe，则Fe做正极被保护，所以白铁(镀锌)制品比一般铁器耐腐蚀，A不选；铁、铝常温下与冷的浓硫酸反应生成致密的氧化膜而钝化，不能用原电池原理解释，B选；铁外刷一层“银粉”，阻止与氧气接触，破坏了原电池的构成条件，保护铁不被腐蚀，C不选；锌与少量溶液反应置换单质Cu，形成Zn-Cu原电池，可加快反应速率，D不选；故选B。 ▉题型2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【例2】某同学进行下列实验 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 下列说法不合理的是(　　) A．生铁片发生吸氧腐蚀 B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋ 【答案】D 【解析】生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。 【变式2-1】利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间，下列说法不正确的是 A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a、b处溶液的pH增大 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 【答案】D 【解析】a管内是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，b管内是酸性溶液发生析氢腐蚀， A正确；发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，一段时间后，a管液面高于b管液面，B正确；a处发生吸氧腐蚀，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，b发生析氢腐蚀，氢离子放电生成氢气，所以溶液的pH值变大，C正确；a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，因此a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，D错误；故选D。 【变式2-2】如图，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。实验观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是 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，生铁片始终发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- D．具支试管中溶液酸性增强 【答案】C 【解析】pH=4的雨水显酸性，则生铁片先发生析氢腐蚀，铁作负极发生氧化反应，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，生铁片将发生吸氧腐蚀，整个过程中碳作正极，A项错误；pH=4的雨水显酸性，则生铁片先发生析氢腐蚀，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，生铁片将发生吸氧腐蚀，B项错误；发生析氢腐蚀时液面下降，发生吸氧腐蚀时液面回升，碳电极为正极，液面回升时碳电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C项正确；pH=4的雨水显酸性，则生铁片先发生析氢腐蚀，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，整个过程中溶液的酸性是逐渐降低的，D项错误；故选C。 【变式2-3】研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　) A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成 C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ 【答案】C 【解析】根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；潮湿环境中的Cl－与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。 ▉题型3 金属腐蚀的防护方法 【例3】下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或镍制成合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D．在金属表面喷漆 【答案】C 【解析】在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。 【变式3-1】埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 【答案】C 【解析】图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D项错误；X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜、钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项正确。 【变式3-2】我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 【答案】C 【解析】锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。 【变式3-3】下列与金属电化学腐蚀或电化学防护无关的是 A．将生铁冶炼成钢时，常向铁水中添加适量的铬、镍等材料 B．轮船外壳上镶嵌锌块 C．电工操作手册中规定不能将铝线、铜线直接相连使用 D．支撑海港码头基础的钢管桩常与电源负极相连接 【答案】A 【解析】将生铁冶炼成钢时，常向铁水中添加适量的铬、镍等材料可以增强钢的抗腐蚀性，但该过程是通过改变金属内部的结构实现的，与金属电化学腐蚀或电化学防护无关，故A选；锌比铁活泼，轮船外壳上镶嵌锌块，Zn与Fe构成原电池，在海水中锌被腐蚀，从而保护船壳，发生原电池反应可用电化学知识解释，故B不选；铝比铜活泼，能构成原电池，金属铝为负极，易被腐蚀而生锈，电工操作手册中规定不能将铝线、铜线直接相连使用与金属电化学腐蚀或电化学防护有关，故C不选；支撑海港码头基础的钢管桩常与电源负极相连接作阴极，可以避免钢管桩被腐蚀，与电化学防护有关，故D不选；故选A。 ▉题型4 金属腐蚀的快慢比较 【例4】相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) 【答案】C 【解析】A项，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B项，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；D项，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；C项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。 【变式4-1】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　) A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 【答案】B 【解析】Ⅱ中铁钉与铜丝相连，金属活动性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C选项正确；Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及Ⅱ，由于均发生了2H＋＋2e－===H2↑，Ⅰ和Ⅱ中均生成了气体，液面都会下降，装置Ⅱ的左侧液面比装置Ⅰ的左侧液面低，A选项正确，B选项错误；Ⅲ中浓硫酸吸水，从而使铁钉处在干燥空气中几乎不被腐蚀，D选项正确。 【变式4-2】下列装置(容器中的液体均足量)中，铁的腐蚀速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．无水乙醇属于非电解质，不能构成原电池； B．构成原电池，Fe为负极，加速铁的腐蚀； C．Al比Fe活泼，氢氧化钠为电解质，构成原电池，Al为负极，Fe为正极，Fe被保护； D．蔗糖属于非电解质，不能构成原电池； 综上所述，形成原电池，反应速率加快，因此铁的腐蚀速率最快的是选项B； 答案为B。 ▉题型5 金属腐蚀的综合考查 【例5】下列装置图有关说法正确的是(　　) A．装置①中K键闭合时，片刻后CuSO4溶液中c(Cl－)增大 B．装置①中K键闭合时，片刻后可观察到滤纸a附近变红色 C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>只闭合K2>都断开 D．装置③中当铁制品上析出1.6 g铜时，电源负极输出的电子数为0.025NA 【答案】B 【解析】装置①K键闭合后，形成原电池，锌为负极，铜为正极，原电池中阴离子向负极移动，则Cl－向ZnSO4溶液移动，A项错误；装置①中K键闭合时，a极为阴极，阴极氢离子放电同时生成氢氧根离子，所以a附近变红色，B项正确；Fe作阳极被腐蚀，作阴极被保护，所以铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，C项错误；装置③中铁制品上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，析出1.6 g铜即0.025 mol，则电源负极输出的电子数为0.05NA，D项错误。 【变式5-1】下列关于金属腐蚀的说法错误的是 A．河水中的钢闸门连接电源的负极，使用的是外加电流的阴极保护法 B．金属腐蚀的实质就是金属原子失去电子被氧化的过程 C．镀锌铁皮(白铁皮)的镀层破损后铁皮仍耐腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中生锈，主要发生了析氢腐蚀 【答案】D 【解析】河水中的钢闸门连接电源的负极，作阴极，被保护，使用的是外加电流的阴极保护法，A说法正确；金属腐蚀的实质就是金属原子失去电子，化合价升高，被氧化的过程，B说法正确；镀锌铁皮(白铁皮)的镀层破损后，锌作负极，失电子，铁作正极氧气得电子，铁皮仍耐腐蚀，C说法正确；钢铁在潮湿的空气中生锈，电解质溶液呈中性，主要发生了吸氧腐蚀，D说法错误；故选D。 【变式5-2】一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 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 FeO 下列说法不正确的是 A．在pH<4的溶液中，碳钢腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH>14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为O2+4OH-+4e-=2H2O D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢杨sir化学，侵权必究 【答案】C 【解析】当pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极上电极反应式为：2H++2e-=H2↑，A正确；当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e- =4OH-，B正确；在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，C错误；将碱性溶液煮沸除去氧气后，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，D正确；故选C。 【变式5-3】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少。回答下列问题： （1）液滴边缘是_______（填“正”或“负”）极区，发生的电极反应为____________________________ 。 （2）液滴中的Cl-由_______区向_______区迁移（填“b”或“a”）。 （3）在b区出现铁锈环的原因是液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，生成的Fe2+ ___________________进一步氧化、脱水形成铁锈。杨sir化学，侵权必究 （4）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______________。 【答案】（1）正 O2+2H2O+4e-=4OH- （2） b a （3）由a区向b区迁移，与b区的OH-形成Fe(OH)2 （4） Fe-2e-=Fe2+ 【分析】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，这时，负极电极反应为：Fe-2e-=Fe2+（发生氧化反应）正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-（发生还原反应）在液滴外沿，由于Fe2++2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 形成了棕色铁锈环（b），据此分析。 【解析】 （1）液滴边缘是正极区，O2在液滴外沿反应，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-（发生还原反应）； （2）在电解池中，阴离子氯离子移向阳极，即液滴中的Cl-由b区向a区迁移； （3）在b区出现铁锈环的原因是液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，生成的Fe2+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； （4）若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+。 ▉题型6 金属的腐蚀与防护综合 【例6】如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　) A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋ 【答案】C 【解析】装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋又有Cu2＋，A、D错误；因为装置Ⅱ中左边充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B错误，C正确。 【变式6-1】铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验： 序号 内容 实验现象 1 常温下将铁钉放在潮湿空气中一小时 铁钉表面依然光亮 2 常温下将铁钉放在潮湿的空气中一个月 铁钉表面已变得灰暗 3 常温下将铁钉放在干燥空气中一个月 干燥的铁钉表面依然光亮 4 将潮湿的铁钉放在常温的氧气流中一小时 铁钉表面略显灰暗 5 将潮湿的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时 铁钉表面已变得灰暗 6 将铁钉放在燃煤的厨房中一个月 铁钉表面已变得灰暗 7 将浸过氯化钠溶液的铁钉放在高于常温的氧气流中一小时 铁钉表面灰暗程度比实验5严重 （1）上述实验中发生了吸氧腐蚀的是___________(根据实验现象填序号，下同)，正极反应式是___________； （2）发生的腐蚀是析氢腐蚀的是____________________(填序号)负极反应式是____________________。 （3）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有_______________________________(填两项)； （4）为防止铁的锈蚀，地下埋的水管可采用外加电流的阴极保护法，请列举工业上普遍采用的其它方法是______________________________________(答两种方法)。 【答案】 （1）2457 O2+2H2O+4e-=4OH－ （2）6 Fe-2e-=Fe2＋ （3）温度、氧气浓度、电解质溶液等 （4）覆盖保护层法；牺牲阳极的阴极保护法等其它合理方法 【解析】 （1）金属在中性或碱性环境下的腐蚀是吸氧腐蚀，上述实验中2、4、5、7都发生了吸氧腐蚀，都属于吸氧腐蚀，在电化学腐蚀中，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH－。 （2）金属在酸性环境下的腐蚀是析氢腐蚀，上述实验中6都发生了析氢腐蚀，都属于析氢腐蚀，在电化学腐蚀中，负极反应式为Fe-2e-=Fe2＋。 （3）实验过程中改变的条件是温度、氧气浓度、电解质溶液、还有反应介质，故影响铁锈蚀速率的因素是温度、氧气浓度、电解质溶液等。 （4）为防止铁的锈蚀，可以采用覆盖保护层法；牺牲阳极的阴极保护法等其它合理方法。 【变式6-2】研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。 （1）图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有_________________(填字母序号)。 A．用纯氧气代替具支试管内空气 B．用酒精灯加热具支试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水杨sir化学，侵权必究 D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水 （2）该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐____________(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为________________________________。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 （3）为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为_______ 一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为Fe-2e-=Fe2+ （4）设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1~t2s之间主要发生_________________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是___________________________。 （5）金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应________________________________。 【答案】（1）ACD （2）减慢 氧气的浓度 （3）O2+4e-+2H2O=4OH- （4） 吸氧 容器内氧气含量和压强都降低，所以主要是发生吸氧腐蚀 （5）3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+ 【解析】（1）用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，故A正确；用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，故B错误；将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，故C正确；换成更细的导管，水中滴加红墨水，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，故D正确；故选ACD； （2）液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，2min时间内：1min～3、3～5、5～7、7～9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.6cm、0.5cm，则铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐减弱； （3）向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液，并且a点附近溶液出现红色，说明a点电极上有OH-生成，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-； （4）由图可知，0～t1时间内锥形瓶内压强增大，则0～t1时间内发生析氢腐蚀生成氢气，随着反应进行，容器内气体的压强降低，则酸不断消耗，溶液的酸性减弱，容器内发生了吸氧腐蚀，消耗氧气使容器内气体的压强降低； （5）Fe作阳极置于H2SO4溶液中，Fe钝化形成致密Fe3O4，阳极反应式为3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+。 【变式6-3】金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。 请写出有关电极反应式： ①铁棒上的电极反应式：_______________________； 碳棒上的电极反应式：_________________________； (2)该图所表示的是_________________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为_________棒。杨sir化学，侵权必究 【答案】2Fe－4e－=2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 吸氧 析氢 锌(或其他比铁活泼的金属) 【解析】（1）图示为Fe的吸氧腐蚀，负极上Fe失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，铁棒上的电极反应式为：2Fe-4e-═2Fe2+，碳棒上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-；在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀，故答案为：Fe-2e-═Fe2+；O2+2H2O+4e-═4OH-；吸氧； （2）将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，变成析氢腐蚀；保护铁棒时，负极应为比铁活泼的金属，故答案为：析氢；锌（或其他比铁活泼的金属）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$