4.3 金属的腐蚀与防护-【一隅三反】2024-2025学年高二化学（人教版2019选择性必修1）

4.3 金属的腐蚀与防护 考点一 金属的腐蚀 【例1】（23-24高二上·北京房山·期中）下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝不易与氧气发生反应，具有很强的抗腐蚀能力 B．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 C．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 D．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 【变式】 1．（23-24高二上·浙江绍兴·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比软铁芯（纯铁）容易生锈 B．电工操作规定不能将铝线、铜线直接相连使用 C．银质器皿久置后表面变暗 D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热 2．（23-24高二上·安徽蚌埠·期中）下列事实与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 B．黄铜(Cu―Zn合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不直接连接起来作导线 D．光亮的自行车钢圈不易生锈 3．（23-24高二上·湖南常德·阶段练习）歌曲《青花瓷》中有这样一句歌词：“帘外芭蕉惹骤雨门环惹铜绿”，其中铜绿即为铜锈，主要成分为碱式碳酸铜，下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．若所下骤雨为酸雨，则铜环会发生析氢腐蚀 B．轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块，这是利用了外加电流法 C．民谚：青铜和铁器“干千年，湿万年，半干半湿就半年”：半干半湿条件下最易发生吸氧腐蚀 D．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe—3e—=Fe3+，继而形成铁锈 考点二 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【例2】（23-24高二上·全国·课前预习）钢铁的电化学腐蚀 (1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理    ①向铁粉中加入碳粉的目的是 ； ②实验现象：a装置右边的小试管中液面 ；b装置中右边小试管中液面 。 (2)钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：    ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生 腐蚀。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3： ，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【变式】 1．（22-23高二下·广西玉林·期中）如图装置中，有如下实验现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下解释不合理的是      A．雨水酸性较强时，生铁片开始发生析氢腐蚀 B．一段时间后，往U形管中滴加溶液，会有蓝色沉淀产生 C．导管内红墨水液面回升时，正极反应为 D．生铁片中所含的碳能增强铁的抗腐蚀性 2．（2024甘肃白银）在潮湿的环境中，钢铁发生腐蚀的示意图如图所示。下列说法错误的是 A．图甲、图乙描述的分别是钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 B．图甲、图乙中负极发生的反应均为Fe-3e-=Fe3+ C．图甲、图乙中正极反应不同的原因是电解质溶液的酸碱性不同 D．图甲、图乙中负极腐蚀的最终产物都是Fe2O3·xH2O 3．（2024福建）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周中心区(a)已被腐蚀而变暗，液滴外沿为棕色铁锈环(b)，如图所示，下列说法不正确的是 A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为： B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为： C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域 考点三 金属的防护 【例3】（23-24高二上·陕西西安·阶段练习）下列金属防腐的措施中，使用外加电流法的是 A．汽车底盘喷涂高分子膜 B．金属护栏表面涂漆 C．地下钢管连接镁块 D．水中的钢闸门连接电源的负极 【变式】 1．（23-24高二上·重庆·期末）下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀 B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀 C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀 D．改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀 2．（23-24高二上·广东广州·期末）牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 3．（23-24高二上·四川凉山·期末）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程 B．铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀 C．铁的电化学腐蚀的负极反应为 D．牺牲阳极法利用的是电解池原理 考点四 金属腐蚀快慢的比较 【例4】（23-24高二上·北京延庆·期末）下图所示装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【变式】 1．（23-24高二上·青海西宁·期末）下列装置中四块相同的锌片。放置一段时间后腐蚀速率由快到慢的顺序 A．④①③② B．①②③④ C．①③②④ D．①④②③ 2（2023·福建）下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是 A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢 3．（23-24高二下·浙江杭州·期末）利用下图装置研究铁的电化学腐蚀与防护，下列说法不正确的是 A．若M为锌棒，开关K掷于A处，可减缓铁的腐蚀 B．若M为碳棒，开关K分别掷于B、C处，铁的腐蚀速率：C>B C．可用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁是否发生腐蚀 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 4．（23-24高二下·上海·期末）利用电化学原理，还可对金属腐蚀进行防护，下列装置中，铁的腐蚀速率由小到大的顺序是 。 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1.（2024·广西）钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 A． B． C． D． 2（23-24高二上·广东·期末）金属腐蚀在生活生产中普遍存在。下列说法错误的是 A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，表面破损时，能减缓铁的腐蚀 C．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其保护 D．锅炉的内壁安装若干铜块或铅块对锅炉进行保护 3．（23-24高二上·北京东城·期末）关于金属的腐蚀和防护，下列说法不正确的是 A．有盐水残留的铁锅易生锈 B．铜板上的铁铆钉易被氧化生锈 C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命 D．利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阳极 4．（2024·宁夏 ）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，烧杯中盛有海水，Fe被保护，电化学保护方法是牺牲阳极的阴极保护法 5（2023·山东青岛）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为阴极电保护法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．图③钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．铁的腐蚀速度②>①>③ 6．（2024·江苏）下列装置能达到设计目的的是 A．装置①用于深埋在潮湿的中性土壤中钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 7．（上海市闵行区2022-2023学年高三上学期一模质量调研化学试题）食品包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同，对其脱氧过程的分析中，正确的是 A．炭粉做原电池负极 B．铁粉发生还原反应 C．负极的电极反应为： D．铁元素的变化为： 8（2024·江西）北溪天然气管道被炸，至少泄漏8万吨天然气，据专业人员介绍修复管道至少需要1年以上时间。损坏的管道在海水中主要发生吸氧腐蚀。下列叙述错误的是 A．吸氧腐蚀属于电化学腐蚀 B．负极反应式为 C．正极反应式为 D．浓度越大，吸氧腐蚀速率越大 9．（23-24高二上·陕西西安·阶段练习）下列有关金属的腐蚀和防护说法不正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀 C．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 D．将青铜器放在银质托盘上会加快铜绿的生成 10．（23-24高二下·河南·阶段练习）下列有关金属腐蚀和防护的说法，正确的是 A．金属发生的化学腐蚀比电化学腐蚀要普遍得多 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是 C．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 D．因为合金在潮湿的空气中易形成原电池，所以合金耐腐蚀性都比较差 11．（23-24高二下·广西·开学考试）保护甲午海战致远舰，控制海水腐蚀至关重要。我国水下考古队员们潜入海底，把30公斤重的锌块固定在致远舰残存的铁甲表面。下列说法错误的是 A．致远舰在海水中主要发生电化学腐蚀 B．时间久了，锌块质量会越来越小 C．该法利用了牺牲阳极法的原理 D．将锌块换成铜块也能达到相同目的 12．（22-23高二上·福建厦门·期中）为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是 A．实验结束时，装置1左侧的液面会下降 B．实验结束时，左侧液面装置I比装置Ⅱ的低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 13．（23-24高二上·浙江金华·期末）某小组用如图所示装置研究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确的是 A．闭合，铁的腐蚀速率减缓 B．闭合时铁的腐蚀速率比闭合时铁的腐蚀速率快 C．闭合，石墨电极附近变大 D．闭合石墨电极附近变大 14．（23-24高二上·福建宁德·阶段练习）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A．铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈 B．航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极保护法保护金属船体 C．纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀 D．保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀 15．（22-23高二上·广东广州·阶段练习）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH有关，下列说法不正确的是 A．在的溶液中，碳钢腐蚀的负极反应式为 B．在的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为 D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢 16．（22-23高二上·山东青岛·期中）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为阴极电保护法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．图③钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．铁的腐蚀速度②>①>③ 二、非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二上·广西钦州·阶段练习）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐 (填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为 。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 (3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 然后再滴加2~3滴② b点周围出现蓝色沉淀 根据以上实验探究，试判断 (填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。 (4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 18（23-24高二上·天津滨海新·期末）回答下列问题 I. (1)下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 。 A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．铁制器件附有铜制配件，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 E．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 F．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 Ⅱ. (2)利用反应可制备，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 。 Ⅲ．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题： (3)甲烷燃料电池负极反应式是 。 (4)乙中C电极的电极反应式为 。 (5)X选择 离子交换膜(填“阴”，“阳”)。 (6)丙模拟粗铜(含Fe、Zn、Ag、Pt等杂质)的精炼，那么粗铜放在 (填“A”，“B”)极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度 (填“变大”，“变小”，“不变”)。 (7)若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为 L。 (8)写出图中电解饱和食盐水的总的化学反应方程式： 。 19．（23-24高二上·山西运城·期末）电化学原理在金属防腐、物质制备方面有重要的作用。 Ⅰ.某研究小组利用如图所示装置探究金属Fe的腐蚀与防护条件，将裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和溶液中，滴入少量酚酞(如图甲所示)，回答下列问题。 (1)一段时间后a处可能出现的现象是 ，相关电极反应式为 。 (2)某同学为验证选择的铁钉未被腐蚀，取少量溶液于试管，滴加灵敏的黄色检验试剂，该试剂化学式为 ，证明铁钉未被腐蚀的现象为 。实验表明，相对不活泼的金属得到了保护，该金属防护的方法称为 。 (3)钢铁的吸氧腐蚀示意图如图乙，在图某处稍作修改构成利用外加电流保护钢铁的装置，请在图上作出修改 。 Ⅱ.某研究小组又利用如图装置电解溶液制备，同时获得氢气。请回答以下问题： (4)B电极的电极反应式为 。 (5)工作过程中，A电极上每生成气体M，理论上制得 g。 (6)电解池的总反应为 (化学方程式)。 20．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为 然后再滴加2-3滴 溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应 (3)用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，从图中可分析，pH=2.0时，压强增大是因为 。pH=6.0时，铁主要发生 腐蚀(填“吸氧”或“析氢”)。 (4)该小组为了防止铁钉生锈，想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是 (填序号)，电镀时铁钉需连接电源的 (填序号)。 A．锡B．铜C．锌D．正极E．负极 (5)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防护金属被腐蚀可采取的措施有___________(填序号)。 A．健身器材刷油漆 B．自行车钢圈镀铬 C．制成不锈钢 D．将钢管用导线与碳棒连接 (6)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.3 金属的腐蚀与防护 考点一 金属的腐蚀 【例1】（23-24高二上·北京房山·期中）下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝不易与氧气发生反应，具有很强的抗腐蚀能力 B．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 C．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 D．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 【答案】A 【解析】A． 铝的表面易形成致密的氧化膜，氧化膜能饱和内部金属不被腐蚀，所以铝具有很强的抗腐蚀能力，故A错误； B． 钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，所以钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀，故B正确； C． 中性或弱酸性条件下，金属发生吸氧腐蚀，酸性环境下，金属发生析氢腐蚀，则电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，故C正确； D． 金属腐蚀时失电子生成阳离子，则金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，故D正确； 故选A。 【变式】 1．（23-24高二上·浙江绍兴·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比软铁芯（纯铁）容易生锈 B．电工操作规定不能将铝线、铜线直接相连使用 C．银质器皿久置后表面变暗 D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热 【答案】C 【解析】A．生铁中含有碳，在电解质溶液中形成原电池反应，铁做原电池的负极发生氧化反应被腐蚀，所以容易生锈，与电化学腐蚀有关，故A不符合； B．铜、铝在潮湿的空气中能构成原电池，铝做原电池的负极被损耗，所以不能将铝线和铜线接在一起，则电工操作中不能将铝线和铜线接在一起与电化学腐蚀有关，故B不符合； C．银质器皿久置后表面变暗是因为金属银与空气中的氧气、硫化氢等反应生成了氧化银、硫化银等的结果，该反应属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故C符合； D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热是因为铁、碳在氯化钠溶液中构成了原电池，铁做原电池的负极发生吸氧腐蚀而放出热量的缘故，则“暖宝宝”撕开包装迅速发热与电化学腐蚀有关，故D不符合； 故选C。 2．（23-24高二上·安徽蚌埠·期中）下列事实与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 B．黄铜(Cu―Zn合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不直接连接起来作导线 D．光亮的自行车钢圈不易生锈 【答案】D 【解析】A．生铁的成分中含有金属铁和碳，可以形成原电池，金属铁为负极，负极金属易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，故A不选； B．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣中，金属铜做正极，是被保护的电极，不易生锈，与电化学腐蚀有关，故B不选； C．铜、铝电线连接易形成原电池，铝做负极被腐蚀，与电化学腐蚀有关，故C不选； D．光亮的自行车钢圈说明镀层没有磨损，自行车钢圈只有镀层和外界接触，因而不会发生电化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故选D； 故答案选D。 3．（23-24高二上·湖南常德·阶段练习）歌曲《青花瓷》中有这样一句歌词：“帘外芭蕉惹骤雨门环惹铜绿”，其中铜绿即为铜锈，主要成分为碱式碳酸铜，下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．若所下骤雨为酸雨，则铜环会发生析氢腐蚀 B．轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块，这是利用了外加电流法 C．民谚：青铜和铁器“干千年，湿万年，半干半湿就半年”：半干半湿条件下最易发生吸氧腐蚀 D．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe—3e—=Fe3+，继而形成铁锈 【答案】C 【解析】A．铜是不活泼金属，不能与溶液中的氢离子反应生成氢气，所以铜环不能看发生析氢腐蚀，故A错误； B．轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块的目的是活泼金属锌做原电池的负极被损耗，船壳做正极被保护，这种保护方法为牺牲阳极的阴极保护法，不是外加电流法，故B错误； C．半干半湿条件下，青铜和铁器在氧气浓度较大的环境中发生吸氧腐蚀的速率加快，导致受损严重，故C正确； D．铜铁交接处，铁铜在潮湿的空气中构成原电池，金属性强于铜的铁做负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子被损耗，故D错误；故选C 考点二 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【例2】（23-24高二上·全国·课前预习）钢铁的电化学腐蚀 (1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理    ①向铁粉中加入碳粉的目的是 ； ②实验现象：a装置右边的小试管中液面 ；b装置中右边小试管中液面 。 (2)钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：    ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生 腐蚀。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3： ，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【答案】(1) 碳作原电池的正极 上升 下降 (2) 吸氧 2Fe - 4e-= 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 酸性 H2 负 正 Fe - 2e-= Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 【解析】（1）①向铁粉中加入碳粉的目的是使得碳作为原电池的正极，和铁构成原电池； ②酸性条件下，铁发生析氢腐蚀生成氢气，中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀消耗氧气；故实验现象：a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降； （2）①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，水膜为中性或弱酸性，将会发生吸氧腐蚀。负极铁失去电子生成亚铁离子，反应式2Fe - 4e-= 2Fe2+；正极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-。总反应为铁和氧气、水生成氢氧化亚铁：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。Fe(OH)2被空气中氧气进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。其中，Fe失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，C极的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，是正极。负极反应式：Fe - 2e-= Fe2；正极反应式：2H+＋2e-=H2↑。总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑。随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【变式】 1．（22-23高二下·广西玉林·期中）如图装置中，有如下实验现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下解释不合理的是      A．雨水酸性较强时，生铁片开始发生析氢腐蚀 B．一段时间后，往U形管中滴加溶液，会有蓝色沉淀产生 C．导管内红墨水液面回升时，正极反应为 D．生铁片中所含的碳能增强铁的抗腐蚀性 【答案】D 【解析】A．pH=4的雨水，其酸性较强，生铁片在该雨水中发生析氢腐蚀，故A合理； B．U形管中发生反应，所以滴加溶液，会有蓝色沉淀产生，故B合理； C．开始时正极反应为，由于生成，气体压强增大，开始时插在小试管中的导管内的液面下降；随着反应的进行，雨水的酸性逐渐减弱，最后发生了吸氧腐蚀，正极反应为，故导管内红墨水液面回升，故C合理； D．生铁片中以铁为负极，碳为正极，水膜为电解质溶液的大量小型原电池，则生铁片中的碳降低了铁的抗腐蚀性，所以纯铁比生铁耐腐蚀，故D不合理； 故选：D。 2．（2024甘肃白银）在潮湿的环境中，钢铁发生腐蚀的示意图如图所示。下列说法错误的是 A．图甲、图乙描述的分别是钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 B．图甲、图乙中负极发生的反应均为Fe-3e-=Fe3+ C．图甲、图乙中正极反应不同的原因是电解质溶液的酸碱性不同 D．图甲、图乙中负极腐蚀的最终产物都是Fe2O3·xH2O 【答案】B 【解析】A．据图可知，图甲中Fe被腐蚀时生成氢气，为析氢腐蚀，图乙中Fe被腐蚀时吸收氧气，为吸氧腐蚀，A正确； B．原电池中，Fe参与电极反应时，反应式为Fe-2e-=Fe2+，B错误； C．一般情况下强酸性环境中铁发生析氢腐蚀，中性、碱性环境中发生吸氧腐蚀，即正极反应不同的原因是电解质溶液的酸碱性不同，C正确； D．Fe被氧化为Fe2+后，继而生成Fe(OH)2，然后在潮湿环境中被氧气氧化为Fe(OH)3，再进一步转化为Fe2O3·xH2O，D正确； 综上所述答案为B。 3．（2024福建）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周中心区(a)已被腐蚀而变暗，液滴外沿为棕色铁锈环(b)，如图所示，下列说法不正确的是 A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为： B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为： C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域 【答案】B 【解析】A．由分析可知，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+nH2O+3O2═2Fe2O3·H2O，故A正确； B．由分析可知，液滴之下铁做负极失去发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故B错误； C．由分析可知，液滴边缘的碳是正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—，故C正确； D．由图可知，铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域，而是液滴中心区，故D正确； 故选B。 考点三 金属的防护 【例3】（23-24高二上·陕西西安·阶段练习）下列金属防腐的措施中，使用外加电流法的是 A．汽车底盘喷涂高分子膜 B．金属护栏表面涂漆 C．地下钢管连接镁块 D．水中的钢闸门连接电源的负极 【答案】D 【解析】A．汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属铁防锈，没有连接外加电源，A不符合题意； B．金属护栏表面涂漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，没有连接外加电源，B不符合题意； C．镁的活泼性大于铁，用牺牲镁块的方法来保护地下钢管而防止铁被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，C不符合题意； D．水中的钢闸门连接电源负极，阴极上得电子被保护，所以属于使用外加电流的阴极保护法，D符合题意； 故选D。 【变式】 1．（23-24高二上·重庆·期末）下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀 B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀 C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀 D．改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀 【答案】A 【解析】A．有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀为形成原电池的电化学腐蚀，故A错误； B．在船舶外壳装上锌块，锌为负极，负极金属易被腐蚀，正极金属被保护，该保护金属的方法称为牺牲阳极法，故B正确； C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确； D．通过添加其他金属元素，改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀，故D正确； 故选A。 2．（23-24高二上·广东广州·期末）牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 【答案】C 【解析】A．采用牺牲阳极法保护阴极时，铝作原电池的负极被氧化，铁被保护，A正确； B．牺牲阳极法保护阴极，参考选项A，铝作原电池的负极，即利用的是原电池原理，B正确； C．海水的pH一般在8.0~8.5，碱性条件下钢构件的腐蚀主要是吸氧腐蚀，C错误； D．金属在海水中更容易被腐蚀，研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径，D正确； 故选C。 3．（23-24高二上·四川凉山·期末）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程 B．铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀 C．铁的电化学腐蚀的负极反应为 D．牺牲阳极法利用的是电解池原理 【答案】A 【解析】A．化学腐蚀和电化学腐蚀，实质都是金属失电子被氧化的过程，A正确； B．铜的活泼性比H弱，所以在酸性溶液中不发生析氢腐蚀，B错误； C．铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe−2e−=Fe2+，C错误； D．牺牲阳极法利用的是原电池原理，被保护金属作正极，D错误； 故选A。 考点四 金属腐蚀快慢的比较 【例4】（23-24高二上·北京延庆·期末）下图所示装置的烧杯中均盛有溶液，其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极，A中Fe发生化学腐蚀，B中Fe作阴极被保护，C中Fe作正极被保护，D中Fe作负极加速被腐蚀，故选D。 【变式】 1．（23-24高二上·青海西宁·期末）下列装置中四块相同的锌片。放置一段时间后腐蚀速率由快到慢的顺序 A．④①③② B．①②③④ C．①③②④ D．①④②③ 【答案】C 【解析】①中锌作原电池的负极，被腐蚀；②中锌发生化学腐蚀；③中Cu为正极，锌作原电池的负极，被腐蚀；④中Zn与外接电源的负极相连为阴极，被保护；①③中锌都是作原电池的负极，被腐蚀，但是①中的氧化还原反应更容易发生，Zn腐蚀的更快；所以腐蚀速率由快到慢的顺序是①③②④；故选：C。 2（2023·福建）下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是 A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢 【答案】C 【解析】A．②中是干燥、相对无氧环境，故不容易发生腐蚀，则①比②快，A错误； B．③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则③比④慢，B错误； C．⑤中铁与铜丝构成原电池、铁为负极被氧化而腐蚀，⑥中铁与锌构成原电池、锌为负极被氧化而腐蚀、铁为正极被保护，则⑤比⑥快，C正确； D．③中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则①比③快，D错误； 答案选C。 3．（23-24高二下·浙江杭州·期末）利用下图装置研究铁的电化学腐蚀与防护，下列说法不正确的是 A．若M为锌棒，开关K掷于A处，可减缓铁的腐蚀 B．若M为碳棒，开关K分别掷于B、C处，铁的腐蚀速率：C>B C．可用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁是否发生腐蚀 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 【答案】B 【解析】A．若M为锌棒，开关K掷于A处，M为负极，Fe为正极，可减缓铁的腐蚀，A正确； B．若M为碳棒，开关K分别掷于B、C处，与B相连时M为阴极，Fe为阳极，Fe被腐蚀，与C相连时，M为阳极，Fe为阴极，被保护，铁的腐蚀速率：B>C，B错误； C．可用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁是否发生腐蚀，腐蚀产生的Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，C正确； D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，因为海水中电解质离子浓度大，腐蚀速率快，D正确； 故选B。 4．（23-24高二下·上海·期末）利用电化学原理，还可对金属腐蚀进行防护，下列装置中，铁的腐蚀速率由小到大的顺序是 。 【答案】③①②④ 【解析】④装置是电解池，金属铁为阳极，阳极金属被腐蚀速率最快，②和③都是原电池，②中铁是负极，已被腐蚀，③中铁是正极，得到保护；根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞受到保护的腐蚀；所以铁腐蚀由小到大的顺序是：③①②④。 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1.（2024·广西）钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，C作正极，溶解氧气的水膜作电解质溶液；负极的电极反应式为2Fe-4e- =2Fe2+，正极的电极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-，故选A。 2（23-24高二上·广东·期末）金属腐蚀在生活生产中普遍存在。下列说法错误的是 A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，表面破损时，能减缓铁的腐蚀 C．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其保护 D．锅炉的内壁安装若干铜块或铅块对锅炉进行保护 【答案】D 【解析】A．金属活动性：Zn＞Cu，黄铜(铜锌合金)制作的铜锣在空气中会构成原电池，其中活动性强的锌为负极，发生失去电子的氧化反应；作为正极材料的铜不失去电子，因而不易产生铜绿，A正确； B．白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，表面破损时，由于金属活动性：Zn＞Fe，Zn、Fe及周围电解质溶液构成原电池时，活动性强的锌为负极，活动性弱的铁为正极，铁不能发生氧化反应，因而能减缓铁的腐蚀，B正确； C．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，为保护钢制管桩，常用外加电流法对其保护，使钢制管桩与外接电源的负极连接作阴极，发生还原反应，因而就可以保护钢制管桩，C正确； D．锅炉的内壁若安装若干铜块，由于金属活动性：Fe＞Cu，Fe、Cu及周围电解质溶液形成原电池时，被腐蚀的是活动性强的Fe，会加快铁的腐蚀，因此不能对锅炉进行保护，D错误； 故合理选项是D。 3．（23-24高二上·北京东城·期末）关于金属的腐蚀和防护，下列说法不正确的是 A．有盐水残留的铁锅易生锈 B．铜板上的铁铆钉易被氧化生锈 C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命 D．利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阳极 【答案】D 【解析】A．有盐水残留的铁锅易发生铁的吸氧腐蚀的电化学反应而生锈，A正确； B．铜板上的铁铆钉和铜是两个活泼性不同的电极，在环境中易被发生吸氧腐蚀而生锈，B正确； C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，采用的是牺牲阳极的阴极防护法，可达到延长暖气片使用寿命的目的，C正确； D．外加电流法保护钢闸门时，利用的是电解池原理，电解池的阴极受保护，故应将钢闸门作为阴极而受到保护，D错误； 故选D。 4．（2024·宁夏 ）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，烧杯中盛有海水，Fe被保护，电化学保护方法是牺牲阳极的阴极保护法 【答案】B 【解析】A．图a中，液面处的铁腐蚀最严重，故A错误； B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金由原电池的负极变为正极，所以腐蚀速率减小，故B正确； C．图c中，接通开关时，锌作负极，气体在正极（Pt极）上放出，故C错误； D．图d中，烧杯中盛有海水，Cu被保护，电化学保护方法是牺牲阴极的阳极保护法，故D错误。 答案选B。 5（2023·山东青岛）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为阴极电保护法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．图③钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．铁的腐蚀速度②>①>③ 【答案】D 【解析】A．铁，锌，硫酸锌组合成图①装置，并不能形成原电池，对铁并没有起到保护作用，A错误； B．图②的装置是来验证吸氧腐蚀的，如果导管内液面上升，则发生吸氧腐蚀，因为大试管中的压强降低了，不是析氢腐蚀，故B错误； C．图③钢闸门接电源负极，该装置构成电解池，钢闸门是阴极，该方法是外加电源的阴极保护法，C错误； D．图②在铁钉中放了水和食盐，形成了原电池，发生了吸氧腐蚀，能加速铁的腐蚀，而图③是对铁进行了防护，因此铁的腐蚀速度②>①>③，D正确； 故本题选D。 6．（2024·江苏）下列装置能达到设计目的的是 A．装置①用于深埋在潮湿的中性土壤中钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 【答案】C 【解析】A．铁比铜更活泼，会导致铜铁原电池中铁做负极，加速铁的锈蚀，A错误； B．用于深浸在海水中的钢闸门的防腐，则闸门应该连接外接电源的负极，本身做阴极被保护，B错误； C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜，镀件做阴极会生成铜镀层，C正确； D．粗铜的电解精炼，粗铜做阳极连接电源的正极，左侧烧杯中锌活泼发生氧化反应，为负极，故错误，D错误； 故选C。 7．（上海市闵行区2022-2023学年高三上学期一模质量调研化学试题）食品包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同，对其脱氧过程的分析中，正确的是 A．炭粉做原电池负极 B．铁粉发生还原反应 C．负极的电极反应为： D．铁元素的变化为： 【答案】D 【解析】A．由分析可知，炭粉做原电池正极，故A错误； B．由分析可知，铁粉作原电池的负极，负极上铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，故B错误； C．由分析可知，铁粉作原电池的负极，负极上铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故C错误； D．脱氧过程中铁元素的变化为铁发生吸氧腐蚀生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁迅速被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁分解生成含水的氧化铁，故D正确； 故选D。 8（2024·江西）北溪天然气管道被炸，至少泄漏8万吨天然气，据专业人员介绍修复管道至少需要1年以上时间。损坏的管道在海水中主要发生吸氧腐蚀。下列叙述错误的是 A．吸氧腐蚀属于电化学腐蚀 B．负极反应式为 C．正极反应式为 D．浓度越大，吸氧腐蚀速率越大 【答案】B 【解析】A．电化学腐蚀分吸氧腐蚀和析氢腐蚀，A项正确；　 B．铁作负极，发生电极反应为，B项错误； C．正极上被还原，C项正确；　 D．根据反应速率的影响因素，浓度越大，吸氧腐蚀速率越大，D项正确。 故本题选B。 9．（23-24高二上·陕西西安·阶段练习）下列有关金属的腐蚀和防护说法不正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀 C．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 D．将青铜器放在银质托盘上会加快铜绿的生成 【答案】A 【解析】A．镀层破损后，镀锡铁中，金属铁为负极，易被腐蚀，所以镀锡铁中铁的腐蚀速率更快，故A错误； B．钢铁因含杂质，能与水膜构成原电池，易发生电化学腐蚀，故B正确； C．地下钢铁管道用导线连接着锌块，则构成的原电池中，锌为负极被腐蚀，保护铁管，故C正确； D．将青铜器放在银质托盘上，形成原电池，铜比银活泼作负极，加快腐蚀生成铜绿，故D正确； 故选A。 10．（23-24高二下·河南·阶段练习）下列有关金属腐蚀和防护的说法，正确的是 A．金属发生的化学腐蚀比电化学腐蚀要普遍得多 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是 C．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 D．因为合金在潮湿的空气中易形成原电池，所以合金耐腐蚀性都比较差 【答案】C 【解析】A．金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，金属中一般含有杂质，易形成原电池反应，发生电化学腐蚀，A错误； B．钢铁发生吸氧腐蚀时，在负极失电子生成亚铁离子，则负极反应式是，B错误； C．防止金属被氧化，金属应连接电源的负极，此方法为外加电流法，C正确； D．不锈钢耐腐蚀，所以合金不一定耐腐蚀性都比较差，D错误； 故选C。 11．（23-24高二下·广西·开学考试）保护甲午海战致远舰，控制海水腐蚀至关重要。我国水下考古队员们潜入海底，把30公斤重的锌块固定在致远舰残存的铁甲表面。下列说法错误的是 A．致远舰在海水中主要发生电化学腐蚀 B．时间久了，锌块质量会越来越小 C．该法利用了牺牲阳极法的原理 D．将锌块换成铜块也能达到相同目的 【答案】D 【解析】A．由题干信息可知，将锌块固定在致远舰的甲板上，则锌块、铁板和海水能发生原电池反应，故致远舰在海水中主要发生电化学腐蚀，A正确； B．已知锌比铁活泼，铁和锌发生原电池反应时，锌作负极失去电子，故时间久了，锌块质量会越来越小，B正确； C．由题干信息可知，将锌块固定在致远舰的甲板上，则锌块、铁板和海水能发生原电池反应，该法利用了牺牲阳极法的原理，C正确； D．由于铜比铁更不活泼，故将锌块换成铜块，则将加快甲板的腐蚀，故不能达到相同目的，D错误； 故答案为：D。 12．（22-23高二上·福建厦门·期中）为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是 A．实验结束时，装置1左侧的液面会下降 B．实验结束时，左侧液面装置I比装置Ⅱ的低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 【答案】B 【解析】A．装置Ⅰ中的铁钉处于盐酸蒸气中，发生化学腐蚀而释放出，使左侧液面下降而右侧液面上升，故A正确； B．装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中发生化学腐蚀而释放出，装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，构成构成了原电池，加速了铁钉的腐蚀而放出更多的，使左侧液面下降更多，所以左侧液面装置I比装置Ⅱ的高，故B错误； C．装置Ⅱ中铁钉处于盐酸的蒸气中，悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，构成构成了原电池，加速了铁钉的腐蚀，所以装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，故C正确； D．装置Ⅲ中虽然挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀，故D正确； 选B。 13．（23-24高二上·浙江金华·期末）某小组用如图所示装置研究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确的是 A．闭合，铁的腐蚀速率减缓 B．闭合时铁的腐蚀速率比闭合时铁的腐蚀速率快 C．闭合，石墨电极附近变大 D．闭合石墨电极附近变大 【答案】C 【解析】A．根据分析可知，则铁腐蚀的速度最慢的是只闭合K1，A正确； B．根据腐蚀速率，阳极大于正极，所以闭合K2 时铁的腐蚀速率比闭合K3时铁的腐蚀速率快，B正确； C．闭合K1，铁棒作阴极，生成氢气和氢氧根，所以铁棒电极附近pH变大，C错误； D．闭合K3，石墨作正极，氧气得到电子转化为氢氧根离子，所以石墨电极附近pH变大，D正确； 故选C。 14．（23-24高二上·福建宁德·阶段练习）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A．铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈 B．航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极保护法保护金属船体 C．纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀 D．保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀 【答案】B 【解析】A．水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误； B．锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极保护法，B正确； C．纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误； D． 保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误； 故选B。 15．（22-23高二上·广东广州·阶段练习）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH有关，下列说法不正确的是 A．在的溶液中，碳钢腐蚀的负极反应式为 B．在的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为 D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢 【答案】C 【解析】A．在的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极反应式为，A正确； B．在的溶液中，碳钢在弱酸性环境中，主要发生吸氧腐蚀，B正确； C．在的溶液中，碳钢在碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，则碳钢腐蚀的正极反应式为，C错误； D．将碱性溶液煮沸除去O2后，正极上O2生成的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，D正确； 故选C。 16．（22-23高二上·山东青岛·期中）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为阴极电保护法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．图③钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．铁的腐蚀速度②>①>③ 【答案】D 【解析】A．铁，锌，硫酸锌组合成图①装置，并不能形成原电池，对铁并没有起到保护作用，A错误； B．图②的装置是来验证吸氧腐蚀的，如果导管内液面上升，则发生吸氧腐蚀，因为大试管中的压强降低了，不是析氢腐蚀，故B错误； C．图③钢闸门接电源负极，该装置构成电解池，钢闸门是阴极，该方法是外加电源的阴极保护法，C错误； D．图②在铁钉中放了水和食盐，形成了原电池，发生了吸氧腐蚀，能加速铁的腐蚀，而图③是对铁进行了防护，因此铁的腐蚀速度②>①>③，D正确； 故本题选D。 二、非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二上·广西钦州·阶段练习）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐 (填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为 。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 (3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 然后再滴加2~3滴② b点周围出现蓝色沉淀 根据以上实验探究，试判断 (填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。 (4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 【答案】(1)ACD (2) 减慢 氧气的浓度 (3) 铁氰化钾溶液 b (4)3Fe-8e-+4H2O =Fe3O4+8H+ 【解析】（1）A．用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A正确； B．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，B错误； C．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，C正确； D．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，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，1min~3min、3min ~5min、5min ~7min、7~9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.7cm、0.5cm，故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）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，b点则为Fe失电子生成Fe2+或Fe3+，b点周围出现蓝色沉淀说明加入铁氰化钾验证Fe2+的存在，b点做电池的负极，腐蚀更严重。 （4）阳极为Fe，Fe失电子生成Fe3O4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为：3Fe-8e-+4H2O =Fe3O4+8H+。 18（23-24高二上·天津滨海新·期末）回答下列问题 I. (1)下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 。 A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．铁制器件附有铜制配件，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 E．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 F．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 Ⅱ. (2)利用反应可制备，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 。 Ⅲ．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题： (3)甲烷燃料电池负极反应式是 。 (4)乙中C电极的电极反应式为 。 (5)X选择 离子交换膜(填“阴”，“阳”)。 (6)丙模拟粗铜(含Fe、Zn、Ag、Pt等杂质)的精炼，那么粗铜放在 (填“A”，“B”)极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度 (填“变大”，“变小”，“不变”)。 (7)若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为 L。 (8)写出图中电解饱和食盐水的总的化学反应方程式： 。 【答案】(1)B (2) (3) (4) (5)阳 (6) B 变小 (7)2.24 (8) 【解析】（1）A．铁管中除了铁，还含有碳等，潮湿土壤可提供电解质溶液，故形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，与电化学腐蚀有关，A不符合； B．金属钠置于空气中表面变暗，是钠与氧气直接反应生成氧化钠，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，B符合； C．铁制器件附有铜制配件，形成原电池，铁作负极，故在接触处易生铁锈，与电化学腐蚀有关，C不符合； D．铜锌合金中，锌较活泼，作负极，铜被保护，故黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关，D不符合； E．生铁含碳量高，形成原电池，铁作负极，故生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈，与电化学腐蚀有关，E不符合； F．镀银的铁制品，镀层部分受损后，形成原电池，铁作负极，故露出的铁表面更易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，F不符合； 故选B。 （2）正极发生还原反应，故氧气在正极得电子，正极电极反应式为； （3）甲烷失去电子转化为碳酸根，电极反应式为：； （4）乙中C电极为阳极生成氯气，电极反应式为：； （5）一方面阳离子交换膜允许阳离子通过，阻止阴离子和气体分子通过，从而避免阳极产生的氯气和阴极产生的氢气混合，防止爆炸，另一方面，阳离子交换膜阻止氯气进入阴极区，避免氯气与氢氧化钠反应，所以X应该为阳离子交换膜； （6）丙模拟粗铜(含Fe、Zn、Ag、Pt等杂质)的精炼，粗铜在阳极，即放在B电极，阳极粗铜中除了铜之外的其他Fe、Zn金属也会失去电子进入溶液，在阴极，只有Cu2+得到电子被还原成铜单质，阳极生成的Cu2+比阴极消耗的Cu2+少，从而使电解质溶液中Cu2+的浓度下降，所以反应结束后硫酸铜溶液的浓度变小； （7）若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，即0.05molO2被消耗，根据1molO2转移4mol电子可知，0.05molO2被消耗，转移0.2mol电子，乙装置中铁极上生成的气体为氢气，生成1molH2转移2mol电子，则转移0.2mol电子生成0.1mol氢气，在标准状况下的体积为2.24L； （8）电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，电解饱和食盐水的总的化学反应方程式：。 19．（23-24高二上·山西运城·期末）电化学原理在金属防腐、物质制备方面有重要的作用。 Ⅰ.某研究小组利用如图所示装置探究金属Fe的腐蚀与防护条件，将裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和溶液中，滴入少量酚酞(如图甲所示)，回答下列问题。 (1)一段时间后a处可能出现的现象是 ，相关电极反应式为 。 (2)某同学为验证选择的铁钉未被腐蚀，取少量溶液于试管，滴加灵敏的黄色检验试剂，该试剂化学式为 ，证明铁钉未被腐蚀的现象为 。实验表明，相对不活泼的金属得到了保护，该金属防护的方法称为 。 (3)钢铁的吸氧腐蚀示意图如图乙，在图某处稍作修改构成利用外加电流保护钢铁的装置，请在图上作出修改 。 Ⅱ.某研究小组又利用如图装置电解溶液制备，同时获得氢气。请回答以下问题： (4)B电极的电极反应式为 。 (5)工作过程中，A电极上每生成气体M，理论上制得 g。 (6)电解池的总反应为 (化学方程式)。 【答案】(1) 溶液变红色 (2) K3[Fe(CN)6] 无现象 牺牲阳极的阴极保护法 (3) (4)2H2O+2e-=H2↑+2OH- (5)9.6 (6) 【解析】（1）锌比铁活泼，锌做负极发生氧化反应，铁做正极，空气氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子：，使得a处溶液显碱性，酚酞溶液变红色； 故答案为：溶液变红色；； （2）若铁被腐蚀，K3[Fe(CN)6]黄色溶液和亚铁离子生成蓝色沉淀，若无蓝色沉淀，说明铁未被腐蚀；利用原电池对金属进行保护的方式为牺牲阳极的阴极保护法； 故答案为：K3[Fe(CN)6]；无蓝色沉淀；牺牲阳极的阴极保护法； （3）若利用外接电源保护金属，则金属Fe作阴极，连在外接电源的负极； 故答案为：； （4）根据分析，B电极生成氢气，H2O得电子发生还原反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B作阴极； 故答案为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-； （5）根据分析，阳极发生反应，，根据转移电子相同，，生成0.2molCl2转移0.4mol电子，生成0.4molOH-，则0.4molLiOH，； 故答案为：9.6； （6）根据阴极与阳极电极反应式可得，； 故答案为：。 20．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为 然后再滴加2-3滴 溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应 (3)用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，从图中可分析，pH=2.0时，压强增大是因为 。pH=6.0时，铁主要发生 腐蚀(填“吸氧”或“析氢”)。 (4)该小组为了防止铁钉生锈，想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是 (填序号)，电镀时铁钉需连接电源的 (填序号)。 A．锡B．铜C．锌D．正极E．负极 (5)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防护金属被腐蚀可采取的措施有___________(填序号)。 A．健身器材刷油漆 B．自行车钢圈镀铬 C．制成不锈钢 D．将钢管用导线与碳棒连接 (6)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 【答案】(1)ACD (2) 铁氰化钾溶液(或溶液) (3) 溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气 吸氧 (4) C E (5)ABC (6) 【解析】（1）A．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选项正确； B．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选项错误； C．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选项正确； D．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选项正确； 故正确答案为： ACD； （2）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，说明有氢氧根离子产生，电极反应式：；b点则为Fe失电子生成二价，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在； 故答案为：；铁氰化钾溶液； （3）酸性条件下，发生析氢腐蚀生成氢气，容器内气体的压强增大，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； 故答案为：溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气；吸氧； （4）为了防止铁钉生锈，在铁钉表面镀上活泼性大于铁的金属锌；电镀时，金属单质在阳极发生氧化反应，则电镀时，铁连接负极起到保护作用； 故答案为：C；E； （5）A．健身器材刷油漆隔绝氧气，对金属起到保护作用，A符合题意； B．自行车钢圈镀铬，镀层铬起到对金属铁的保护作用，B符合题意； C．制成不锈钢，通过其中的铬元素与氧气反应,形成一种致密的、难溶于水的氧化铬层,用以防止钢材表面锈蚀，C符合题意； D．钢管用导线与碳棒连接，构成原电池，金属作负极参加反应，则钢管被腐蚀，D不符合题意； 故答案为：ABC； （6）将 Fe 作阳极置于 H2SO4 溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4阳极反应式为：； 故答案为：。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$