4.4金属的电化学腐蚀与防护-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（沪科版2020选择性必修1）

4.4 金属的电化学腐蚀与防护 电化学综合题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1 【题型二】金属的电化学防护 3 【题型三】电化学综合考查 4 二、分阶培优练 7 【题型一】钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【典例分析】利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是 A．a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的负极反应式： 【提分秘籍】 基本规律 1．金属的腐蚀 （1）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 （2）类型：化学腐蚀（金属与其表面接触的一些物质如O2、Cl2、SO2等直接反应而引起的腐蚀）和电化学腐蚀（不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应而被腐蚀）。 2．电化学腐蚀：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜呈较强的酸性 水膜呈中性或很弱的酸性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 正极C 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 【变式演练】 1．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的平均为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述错误的是 A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时的正极反应为 C．在化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时的负极反应为 2．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是 A．铁被氧化的电极反应为 B．正极的电极反应为 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 3．海底的天然气管道主要材料为钢，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．改用生铁可以延长管道寿命 C．正极反应式为 D．浓度越大，吸氧腐蚀速率越大 【题型二】金属的电化学防护 【典例分析】某学习小组按如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法不正确的是 A．相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时，前者铁棒的腐蚀速率更快 B．若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 C．若b为负极，K连接A时，铁棒防腐蚀的方式称为外加电流阴极保护法 D．若X溶液中含有溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 【提分秘籍】 基本规律 1．牺牲阳极法——原电池原理 （1）原理：正极----被保护金属 负极----活泼金属 （2）具体方法：牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金 或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的 钢铁设备就被保护起来 2．外加电流法——电解池原理 （1）原理：阴极----被保护金属 （2）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 【变式演练】 1．全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失，某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是 A．钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 C．钢管上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH- D．也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X 2．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是 A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 3．北溪1号和2号天然气管道被炸毁，导致管道中被包裹的金属材料Fe被腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁在海水中主要发生析氢腐蚀 B．钢铁在海水中构成原电池，负极反应为 C．可利用外加电流法保护输气管道 D．可以在钢铁表面镀一层铜，当铜破损时，仍能保护钢铁 【题型三】电化学综合考查 【典例分析】第八届国际钠电池大会2023年9月22日首次在中国举行，钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电。钠离子电池是利用在电极之间“嵌脱实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为 (M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na+由的X极通过交换膜移向Y极 B．充电时，阳极反应式为 C．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g 【提分秘籍】 基本规律： 一、电化学综合考查方向 一般以新型化学电源、物质制备、可再生能源研究为载体进行原电池、电解池的综合考查，是历届高考的热点。考查角度为： 1．阴阳极、正负极的判断。 2．氧化反应或还原反应类型的判断。 3．电子、离子移动方向的判断，离子浓度如何变化。 4．电极反应式的正误判断、书写及电化学的相关计算。 二、新型化学电池的判断 1．新型电池正负极的判断 2．新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 ①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物、还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。 (2)新型电池充电 ①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 ②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 3． 新型电池中离子的移动方向的判断：正正负负，溶液中的带负电荷的阴离子要移向负极；带正电荷的阳离子要移向正极。 【变式演练】 1．我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a膜是阴离子膜 B．放电时负极的电极反应式为 C．电池工作时，复合膜层间的解离生成的向多孔Pd纳米片方向移动 D．外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol解离 2．一种太阳能电池工作原理的示意图如图所示，其中电解质溶液为和的混合溶液。电池工作时，下列描述正确的是 A．该装置把化学能转化为电能 B．向电极a移动 C．电子由电极a经导线流向电极b D．电极b上发生氧化反应 3．甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和溶液的实验，如下图所示。 下列说法正确的是 A．将a电极换成铁棒，电解池反应将发生变化 B．c电极反应式： C．每个电池甲烷通入量为且反应完全，则理论上最多能产生氢气 D．用外加电流法保护钢铁设备，可以将设备与d极相连 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．生活离不开化学，下列事实与电化学腐蚀有关的是 A．暴晒在太阳光下的地膜塑料易变成碎片 B．在铁中添加一定量的镍制成的金属硬币不易被腐蚀 C．铜、铝电线连接起来使用易出现断电现象 D．在雨水冲击下的汉白玉建筑物纹理变得模糊 2．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 3．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． 4．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 5．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 6．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应 A．2H++2e-=H2↑ B．2H2O+O2+4e-= 4OH- C．Fe-2e-=Fe2+ D．4OH--4e-=2H2O+O2↑ 7．下列叙述不正确的是 A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．在中性环境中，钢铁吸氧腐蚀的正极反应： D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应： 8．金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 9．海水中的闸门易发生腐蚀(如图1)，可以通过电化学方法对闸门进行保护(如图2)。下列说法错误的是    A．图1中处在海水常在的水位附近 B．图1中发生电化学腐蚀的负极反应式为 C．图2中，若直接用导线连接，则可为锌块 D．图2中，若外接电源，则接电源负极 10．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．阳极M使用纯铜材料的效果好 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 培优第二阶——能力提升练 11．钢铁在一定条件下可能会发生各种腐蚀生锈现象，下列说法错误的是 A．输气的钢管被天然气中的含硫化合物腐蚀属于化学腐蚀 B．在船舶外壳上安装锡块是利用了牺牲阳极法来保护钢铁设备 C．可以用化学方法使钢铁部件表面生成致密的氧化膜 D．对于已经生锈的钢铁，可以用溶液进行除锈处理 12．一艘满载着精选铜矿砂的货轮，在海上行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是 A．精铜矿砂装载过多导致沉船 B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力 C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀 D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀 13．2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施不属于在金属表面覆盖保护层的是 A．船底四周镶嵌锌块 B．钢铁表面发蓝处理 C．钢铁表面喷涂油漆 D．铝制品的阳极氧化 14．在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重。下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可有效保护铁锅不被腐蚀 B．福建号航母使用高性能富锌底漆利用了牺牲阳极保护法防腐 C．将海水中的钢闸门与外加直流电源的正极相连，使其受到保护 D．右图中铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢 15．考古学家在江苏建湖发现一处钱币窖藏遗存，出土钱币约1.5吨。除少量的唐代开元通宝钱币外，大部分为宋代钱币。钱币主要成分是铜合金。下列叙述错误的是 A．钱币表面绿色物质的主要成分是 B．钱币中铜在地下主要发生析氢腐蚀 C．钱币在窖藏中发生电化学腐蚀时铜被氧化 D．保护钱币措施有保持干燥、涂保护层等 16．下列有关金属腐蚀和保护的说法中，错误的是 A．生铁中含碳，比纯铁容易生锈 B．牺牲阳极法是利用电解原理保护金属 C．埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀 D．镀银的铁制品，镀层损坏后，露出的铁比镀银的铁制品更容易被腐蚀 17．铁制文物在潮湿环境中，会受到严重的腐蚀。明代的三宝公铁矛出土时的外观如图。下列说法正确的是 A．铁矛主要发生化学腐蚀 B．铁矛被腐蚀时会吸收能量 C．铁矛被腐蚀时，发生反应 D．将铁制文物放在干燥处，可延缓腐蚀 18．我国科学工作者进行了如下模拟实验：将甲、乙两片相同的铁片用导线连接插入海水中，铁片甲附近通入氧气，铁片乙附近通入氮气，下列说法正确的是 A．铁片乙作正极 B．氮气在铁片乙上失电子 C．在海水中阳离子向铁片乙移动 D．铁片乙的腐蚀速率明显高于铁片甲 19．在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其原理简化如图所示。则下列有关说法错误的是 A．原理图可理解为两个串联电解装置 B．溶液中铁丝被腐蚀时，右侧Fe电极有无色气体产生 C．溶液中铁丝的左端电极反应式为 D．地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等) 20．港珠澳大桥设计使用寿命为120年，可以对桥体钢构件采用多种方法防腐。下列分析错误的是 A．防腐原理主要是避免发生电化学腐蚀 B．钢构件表面进行发蓝处理是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．在钢构件上绑上锌块的保护方法叫外加电流法 D．钢材中加入Cr、Ni形成不锈钢材料以减缓腐蚀速率 培优第三阶——培优拔尖练 21．三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品。下列叙述正确的是 A．a极电势大于b极电势 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过电子时，阳极产生标准状况下的 22．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂，装置图如下，下列说法不正确的是 A．A是原电池，B是电解池 B．为保证A中硫酸的质量分数不变，则加入的 C．当电路中通过中各有从左边迁移到右边 D．c电极的电极反应方程式为： 23．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解，其原理如图2所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电流由A极经电解质溶液流向B极 B．电解过程中，阴极区溶液的pH不变 C．每生成，左右两侧溶液质量变化差7.2g D．理论上，图1中每生成，图2中生成的体积是8.96L 24．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)： 下列说法正确的是 A．通电一段时间后，阳极室pH不变 B．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜 C．若产品室，将有流入石墨电极 D．若以铅蓄电池为电源，则Co电极应与电极相连接 25．NO气体制取溶液的工作原理如图。下列说法正确的是 A．B与C是同一种微粒 B．阳极的电极反应式为： C．物质A为稀硝酸 D．阴、阳两极消耗等量的NO，转移的电子数之比为5：3 26．工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．通电后阴极区附近溶液不变 B．阳极的电极反应式为 C．提纯后的溶液从b出口导出 D．通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区 27．如图所示电解装置中，通电一段时间后发现固体逐渐溶解，已知I室溶液足量。下列说法正确的是 A．b是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现蓝色 C．石墨电极I质量不变 D．当完全溶解时，I室溶液质量减少 28．海水提锂是一项具有巨大应用前景的技术。某电化学海水提锂的装置如图所示： 该装置工作步骤如下： ①打开电源b，海水中的嵌入电极形成； ②关闭电源b，打开电源a，同时向石墨电极通入空气(其中体积分数为20%)，使中的脱出进入甲溶液。下列说法错误的是 A．步骤①中，电极应该与电源b的负极相连 B．步骤②中，电极应该与电源a的负极相连 C．步骤②中，阴极发生的电极反应为 D．每有进入甲溶液，理论上消耗标准状况下的空气28L 29．下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 30．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能。如图所示，某同学设计用该电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为(NH4)2SO4的原理和电镀的原理。 (1)燃料电池放电过程中负极的电极反应式 。 (2)若在标准状况下，甲装置有5.6L O2参加反应，则丙装置中析出固体的质量为 g。 (3)丙装置为铜表面镀银装置，电极D为 ，电镀一段时间后，溶液中AgNO3溶液浓度 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 (4)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能(工作原理图1)，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，镉镍蓄电池工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2 +2Ni(OH)2。 飞船在光照区运行时，N极链接镉镍蓄电池 极(填“m”或“n”)。飞船运行到阴影区时，b室中发生的电极反应反应式为 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 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 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.4 金属的电化学腐蚀与防护、电化学综合题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1 【题型二】金属的电化学防护 3 【题型三】电化学综合考查 6 二、分阶培优练 10 【题型一】钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 【典例分析】利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是 A．a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的负极反应式： 【答案】C 【详解】A．a处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，A选项正确； B．a处发生吸氧腐蚀，消耗导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，B选项正确； C．a处发生吸氧腐蚀，铁失去电子生成亚铁离子，氧气得到电子生成氢氧根离子，所以a处溶液pH增大；b处发生析氢腐蚀，正极反应式为，反应过程中消耗，溶液的pH增大，C选项错误； D．a、b两处的原电池中，铁都作负极，a、b两处具有相同的负极反应式：，D选项正确； 故选C。 【提分秘籍】 基本规律 1．金属的腐蚀 （1）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 （2）类型：化学腐蚀（金属与其表面接触的一些物质如O2、Cl2、SO2等直接反应而引起的腐蚀）和电化学腐蚀（不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应而被腐蚀）。 2．电化学腐蚀：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜呈较强的酸性 水膜呈中性或很弱的酸性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 正极C 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 【变式演练】 1．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的平均为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述错误的是 A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时的正极反应为 C．在化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时的负极反应为 【答案】B 【详解】A．铁制品通常不纯，铁遇酸性环境会被氢离子腐蚀，同时会形成原电池发生电化学腐蚀，A正确； B．由于是酸性环境，故正极的反应为4H++O2+4e−=2H2O，B错误； C．化学腐蚀过程中，铁与氢离子反应生成氢气，C正确； D． 电化学腐蚀的负极是铁失去电子生成亚铁离子，D正确； 故选B。 2．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是 A．铁被氧化的电极反应为 B．正极的电极反应为 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 【答案】D 【详解】A．根据实验所给条件可知，铁发生的是吸氧腐蚀，负极的电极反应为，A正确； B．吸氧腐蚀正极的电极反应为，B正确； C．活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了负极铁的腐蚀，C正确； D．以水代替NaCl溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D错误； 答案选D。 3．海底的天然气管道主要材料为钢，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．改用生铁可以延长管道寿命 C．正极反应式为 D．浓度越大，吸氧腐蚀速率越大 【答案】B 【分析】海水中主要发生吸氧腐蚀，负极上铁失去电子被氧化为亚铁，正极上氧气 得电子被还原生成氢氧根； 【详解】A．电化学腐蚀分吸氧腐蚀和析氢腐蚀，A项正确； B．生铁中的碳含量比钢高，更容易构成原电池使铁被腐蚀，B项错误； C．海水中，正极上得电子被还原生成氢氧根：O2+2H2O+4e−=4OH−，C项正确； D．根据反应速率的影响因素可知，浓度越大，吸氧腐蚀速率越大，D项正确； 选B。 【题型二】金属的电化学防护 【典例分析】某学习小组按如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法不正确的是 A．相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时，前者铁棒的腐蚀速率更快 B．若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 C．若b为负极，K连接A时，铁棒防腐蚀的方式称为外加电流阴极保护法 D．若X溶液中含有溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 【答案】D 【分析】K连接A时，可形成外加电流法，被保护金属Fe应作为阴极；K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，形成牺牲阳极法，即牺牲Zn，保护Fe，据此解答。 【详解】A．K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以前者铁棒的腐蚀速率更快，故A正确； B．此时F位置腐蚀最严重，但Fe不是变成铁锈，E点(界面处)氧气浓度较大，生成的OH-浓度最大，而Fe(OH)2经氧化才形成铁锈，所以是E点铁锈最多，故B正确； C．若b为负极，K连接A时，铁棒成为电解池的阴极，发生还原反应，铁棒被保护，防腐蚀的方式称为外加电流阴极保护法，故C正确； D．与Fe3+结合使溶液呈血红色，而铁棒腐蚀是铁放电生成Fe2＋，无法观察到血红色，所以不能有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果，故D错误； 故选D。 【提分秘籍】 基本规律 1．牺牲阳极法——原电池原理 （1）原理：正极----被保护金属 负极----活泼金属 （2）具体方法：牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金 或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的 钢铁设备就被保护起来 2．外加电流法——电解池原理 （1）原理：阴极----被保护金属 （2）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 【变式演练】 1．全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失，某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是 A．钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 C．钢管上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH- D．也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X 【答案】D 【详解】A．钢质管道在潮湿的土壤中形成原电池，铁作负极，易被腐蚀，故A说法正确； B．根据原电池工作原理，金属棒应作负极，钢管作正极，钢管被保护，这种方法称为牺牲阳极法，故B说法正确； C．发生吸氧腐蚀，钢管作正极，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C说法正确； D．用外接直流电源保护钢管，该装置为电解池，根据电解原理，钢管应作阴极，即钢管连接直流电源负极，故D说法错误； 故答案为D。 2．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是 A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 【答案】B 【分析】要防止钢铁输水管被腐蚀，可以采用两种电化学防腐方法：一为原电池原理：牺牲阳极法，将钢铁输水管设计为原电池的正极被保护，负极采用活波金属被消耗用来保护正极钢铁输水管；二为电解原理：外加电流法，将钢铁输水管与外接电源的负极相连接，用惰性电极作阳极，通过电解原理将钢铁输水管保护起来，据此分析回答。 【详解】A．钢铁发生腐蚀的负极为铁元素，被氧化失去电子转化为，电极反应式为：Fe - 2e- = Fe2+，A正确； B．导线与Cu块连接，钢铁输水管的Fe比Cu活波，形成原电池后Fe作负极失去电子被腐蚀，起不到保护钢铁输水管作用，B错误； C．将导线与Zn块连接，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法，C正确； D．导线与Zn块连接时，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，原电池中电子由负极流向正极，则电子从Zn块流向钢铁输水管，D正确； 故答案为：B。 3．北溪1号和2号天然气管道被炸毁，导致管道中被包裹的金属材料Fe被腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁在海水中主要发生析氢腐蚀 B．钢铁在海水中构成原电池，负极反应为 C．可利用外加电流法保护输气管道 D．可以在钢铁表面镀一层铜，当铜破损时，仍能保护钢铁 【答案】C 【详解】A．海水为中性，钢铁在海水中主要发生吸氧腐蚀，A错误； B．铁失去电子生成亚铁离子，负极反应为，B错误； C．可利用外加电流的阴极保护法保护输气管道，C正确； D．铜不如铁活泼，导致铁做负极加速铁的腐蚀，D错误； 故选C。 【题型三】电化学综合考查 【典例分析】第八届国际钠电池大会2023年9月22日首次在中国举行，钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电。钠离子电池是利用在电极之间“嵌脱实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为 (M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na+由的X极通过交换膜移向Y极 B．充电时，阳极反应式为 C．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6g 【答案】B 【分析】放电时M元素化合价降低，故X电极为正极，Y电极为负极；充电时X电极与电源正极相连，为阳极，Y电极与电源负极相连，为阴极。 【详解】A. 放电时，X为正极、Y为负极，Na+由的Y极通过交换膜移向X极，故A错误； B. 充电时，X为阳极，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为，故B正确； C. 23gNa失去1mol电子，7gLi失去1mol电子，单位质量的负极材料，锂离子电池比钠离子电池可以提供更多的电量，故C错误； D. 用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗铅，电路中转移0.4mol电子，有0.4molNa+由正极移向负极，钠离子电池正极区域质量减少9.2g，故D错误； 选B。 【提分秘籍】 基本规律： 一、电化学综合考查方向 一般以新型化学电源、物质制备、可再生能源研究为载体进行原电池、电解池的综合考查，是历届高考的热点。考查角度为： 1．阴阳极、正负极的判断。 2．氧化反应或还原反应类型的判断。 3．电子、离子移动方向的判断，离子浓度如何变化。 4．电极反应式的正误判断、书写及电化学的相关计算。 二、新型化学电池的判断 1．新型电池正负极的判断 2．新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 ①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物、还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。 (2)新型电池充电 ①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 ②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 3． 新型电池中离子的移动方向的判断：正正负负，溶液中的带负电荷的阴离子要移向负极；带正电荷的阳离子要移向正极。 【变式演练】 1．我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a膜是阴离子膜 B．放电时负极的电极反应式为 C．电池工作时，复合膜层间的解离生成的向多孔Pd纳米片方向移动 D．外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol解离 【答案】D 【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH， 总的电极反应为：Zn+2OH- +2H2O+CO2= Zn(OH)+HCOOH，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。 【详解】A．由图可知，a膜释放出氢离子，是阳离子膜，b膜释放出氢氧根离子，是阴离子膜，A错误； B．根据图示可知，放电时是原电池，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，故B错误； C．放电时多孔Pd纳米片为正极，复合膜层间的解离生成的H+向多孔Pd纳米片方向移动，故C错误； D．复合膜层间的H2O解离成H+和OH-，根据总的电极反应：Zn+2OH- +2H2O+CO2= Zn(OH)+HCOOH，锌的化合价从0价升高到+2价，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离，故D正确； 答案选D。 2．一种太阳能电池工作原理的示意图如图所示，其中电解质溶液为和的混合溶液。电池工作时，下列描述正确的是 A．该装置把化学能转化为电能 B．向电极a移动 C．电子由电极a经导线流向电极b D．电极b上发生氧化反应 【答案】C 【分析】由图可知：电极a上铁元素的化合价升高，失去电子：，a为负极；电极b上铁元素的化合价降低，得到电子：，b为正极。 【详解】A．该装置为太阳能电池，把太阳能经化学物质的循环转化为电能，不是把化学能转化为电能，A错误； B．为阳离子，阳离子向正极定向移动，故移向电极b，B错误； C．由图可知，，a为负极，电子由电极a经导线流向电极b，C正确； D．b为正极，发生还原反应，D错误； 故选C。 3．甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和溶液的实验，如下图所示。 下列说法正确的是 A．将a电极换成铁棒，电解池反应将发生变化 B．c电极反应式： C．每个电池甲烷通入量为且反应完全，则理论上最多能产生氢气 D．用外加电流法保护钢铁设备，可以将设备与d极相连 【答案】A 【分析】燃料电池中通入燃料一极为负极，通入O2一极为正极，与负极相连的b为电解池阴极，正极相连的a 为电解池阳极，据此可分析解答。 【详解】A．a 为电解池阳极，若换成铁棒，则阳极反应为：Fe-2e-= Fe2+，故A正确； B．c电极反应式：，故B错误； C．根据电子得失守恒可知CH4~~8e-~4H2，所以标准状况下，每个电池通入 1mol CH4且完全反应，理论上最多能得到 4molH2，故C错误； D．用外加电流法保护钢铁设备，设备应作阴极，即与c极相连，故D错误； 故选：A。 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．生活离不开化学，下列事实与电化学腐蚀有关的是 A．暴晒在太阳光下的地膜塑料易变成碎片 B．在铁中添加一定量的镍制成的金属硬币不易被腐蚀 C．铜、铝电线连接起来使用易出现断电现象 D．在雨水冲击下的汉白玉建筑物纹理变得模糊 【答案】C 【详解】A．暴晒在太阳光下的地膜塑料易变成碎片是塑料老化分解的原因，A错误； B．在铁中添加一定量的镇改变了内部结构，使得制成的金属硬币不易被腐蚀，与电化学腐蚀无关，B错误； C．铜、铝电线连接起来使用，接头在潮湿空气中形成原电池，铝线表面被氧化而不导电，出现断电现象，C正确； D．汉白玉主要成分为碳酸钙，酸性的雨水能溶解碳酸钙，故建筑物纹理变得模糊，D错误； 故选C。 2．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 【详解】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。 3．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 【详解】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。 4．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 【详解】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。 5．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 【分析】只关闭K1，构成电解池，Fe作阴极，铁被保护，只关闭K2，构成电解池，Fe作阳极，铁被腐蚀，只关闭K3，构成原电池，Fe作负极，铁被腐蚀，据此回答。 【详解】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。 6．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应 A．2H++2e-=H2↑ B．2H2O+O2+4e-= 4OH- C．Fe-2e-=Fe2+ D．4OH--4e-=2H2O+O2↑ 【答案】C 【分析】钢铁中含有碳、铁，根据原电池工作原理，活泼的金属作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，所以碳作正极，铁作负极，钢铁发生电化学腐蚀时时，负极铁失电子变成亚铁离子，即Fe－2e－=Fe2＋，据此分析回答。 【详解】A．该反应为钢铁发生析氢腐蚀时正极反应式，A错误； B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极是溶解在水中的氧气得到电子，所以正极电极反应式为2H2O+O2+4e-＝4OH-，B错误； C．该反应为钢铁发生电化学腐蚀时负极反应式，C正确； D．该反应为电解池中氢氧根离子在阳极放电的反应式，D错误； 故选C。 7．下列叙述不正确的是 A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．在中性环境中，钢铁吸氧腐蚀的正极反应： D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应： 【答案】A 【详解】A．电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，所以在铁上镀锌，锌作阳极，铁作阴极，故A错误； B．铁、锌和海水构成原电池，锌易失电子发生氧化反应而作负极，铁作正极，作正极的金属铁被保护，故B正确； C．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C正确； D．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故D正确； 故选A。 8．金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 【答案】D 【详解】A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生吸氧腐蚀，A项错误； B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为化学腐蚀，B项错误； C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，不能阻止钢铁继续发生腐蚀，C项错误。 D．活动性锌大于铁大于锡，故形成原电池后，锡会加速铁锈蚀，而锌会保护铁，D正确； 故选D。 9．海水中的闸门易发生腐蚀(如图1)，可以通过电化学方法对闸门进行保护(如图2)。下列说法错误的是    A．图1中处在海水常在的水位附近 B．图1中发生电化学腐蚀的负极反应式为 C．图2中，若直接用导线连接，则可为锌块 D．图2中，若外接电源，则接电源负极 【答案】B 【详解】A．图1中处在海水常在的水位附近，此处和氧气、水接触最多，最易被锈蚀，A正确； B．图1中发生电化学腐蚀时铁失去电子生成亚铁离子，负极反应式为，B错误； C．图2中，若直接用导线连接，则可为锌块，锌较铁活泼做负极，可以保护铁，C正确； D．图2中，若外接电源，则接电源负极，则闸门做阴极被保护，D正确； 故选B。 10．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．阳极M使用纯铜材料的效果好 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 【答案】C 【分析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。 【详解】A．阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误； B．阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误； C．金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确； D．海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误； 故选C。 培优第二阶——能力提升练 11．钢铁在一定条件下可能会发生各种腐蚀生锈现象，下列说法错误的是 A．输气的钢管被天然气中的含硫化合物腐蚀属于化学腐蚀 B．在船舶外壳上安装锡块是利用了牺牲阳极法来保护钢铁设备 C．可以用化学方法使钢铁部件表面生成致密的氧化膜 D．对于已经生锈的钢铁，可以用溶液进行除锈处理 【答案】B 【详解】A．Fe与天然气中的含硫化合物直接发生化学反应，引起腐蚀，属于化学腐蚀，A正确； B．Fe比Sn更活泼，在船舶外壳安装Sn会使得Fe成为负极，加速腐蚀，无法保护钢铁，B错误； C．用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理，可生成一层致密的四氧化三铁薄膜，C正确； D．铁锈的主要成分是疏松的水合氧化铁，溶液因水解显弱酸性，可以与铁锈反应，故可以用溶液进行除锈处理，D正确。 故选B。 12．一艘满载着精选铜矿砂的货轮，在海上行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是 A．精铜矿砂装载过多导致沉船 B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力 C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀 D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀 【答案】C 【详解】A．由题干可知，是船体漏水导致的沉船，不是由于承载过多，故A错误； B．铜即使在潮湿的环境中与空气的反应也很慢，故不可能是铜与氧气直接反应导致，故B错误； C．精铜砂在潮湿的环境下与船体形成原电池，在此原电池中，船体做负极，被腐蚀，导致漏水，故C正确； D．精铜砂在潮湿的环境下与船体形成原电池，没有外加电源，不可能形成电解池，故D错误； 答案选C。 13．2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施不属于在金属表面覆盖保护层的是 A．船底四周镶嵌锌块 B．钢铁表面发蓝处理 C．钢铁表面喷涂油漆 D．铝制品的阳极氧化 【答案】A 【详解】A．船底四周镶嵌锌块，是利用原电池原理，将比铁更活泼的金属与铁相连，构成原电池，阻止铁失电子，从而保护铁不受腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护，A符合题意； B．钢铁表面发蓝处理，是在钢铁表面形成Fe3O4保护膜，阻止铁与水膜、氧气接触，从而防止钢铁腐蚀，B不符合题意； C．钢铁表面喷涂油漆，是利用油漆阻止钢铁与外界水膜、空气等接触，从而保护钢铁，C不符合题意； D．铝制品的阳极氧化，是将铝制品表面形成氧化铝保护膜，阻止铁制品表面与空气中的氧气等接触，从而保护铝制品不受腐蚀，D不符合题意； 故选A。 14．在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重。下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可有效保护铁锅不被腐蚀 B．福建号航母使用高性能富锌底漆利用了牺牲阳极保护法防腐 C．将海水中的钢闸门与外加直流电源的正极相连，使其受到保护 D．右图中铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢 【答案】C 【详解】A．铁锅表面加聚四氟乙烯涂层可以隔绝氧气和水，不利于铁发生吸氧腐蚀，可有效保护铁锅不被腐蚀，故A正确； B．福建号航母使用高性能富锌底漆的防腐原理是铁锌在海水中构成原电池时，锌为负极被腐蚀，铁作正极被保护，该保护方法为牺牲阳极保护法，故B正确； C．由外加直流电源的阴极保护法可知，将在海水中的钢闸门与外加直流电源的负极连接，作电解池的阴极而被保护，故C错误； D．越靠近海水底端氧气含量越少，铁棒腐蚀速率越慢，中间部位与海水接触且氧气含量较多，腐蚀速率较快，所以铁棒底端的腐蚀速率比中间部位腐蚀速率慢，故D正确； 故选C。 15．考古学家在江苏建湖发现一处钱币窖藏遗存，出土钱币约1.5吨。除少量的唐代开元通宝钱币外，大部分为宋代钱币。钱币主要成分是铜合金。下列叙述错误的是 A．钱币表面绿色物质的主要成分是 B．钱币中铜在地下主要发生析氢腐蚀 C．钱币在窖藏中发生电化学腐蚀时铜被氧化 D．保护钱币措施有保持干燥、涂保护层等 【答案】B 【详解】A．钱币主要成分是铜合金，其表面的绿色物质主要成分是铜绿，其化学式为Cu2(OH)2CO3，故A说法正确； B．根据金属活动顺序表，铜元素没有氢元素活泼，不能置换出氢气，钱币中铜在地下主要发生吸氧腐蚀，故B说法错误； C．在潮湿环境会发生电化学腐蚀，铜作负极，发生氧化反应，故C说法正确； D．保护钱币，应防止铜发生腐蚀，可采取的措施保持干燥环境、涂保护层等，故D说法正确； 答案为B。 16．下列有关金属腐蚀和保护的说法中，错误的是 A．生铁中含碳，比纯铁容易生锈 B．牺牲阳极法是利用电解原理保护金属 C．埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀 D．镀银的铁制品，镀层损坏后，露出的铁比镀银的铁制品更容易被腐蚀 【答案】B 【详解】A．生铁是含碳的铁合金，容易形成原电池，此时铁作负极被腐蚀，所以生铁比纯铁容易生锈，A不符合题意； B．牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池原理保护金属，B符合题意； C．铁管埋在潮湿的土壤中会与周围的环境形成原电池，加快铁管腐蚀，C不符合题意； D．镀银的铁制品，镀层损坏后，镀层、铁与外界环境形成原电池，铁作负极被腐蚀，D不符合题意； 故选B； 17．铁制文物在潮湿环境中，会受到严重的腐蚀。明代的三宝公铁矛出土时的外观如图。下列说法正确的是 A．铁矛主要发生化学腐蚀 B．铁矛被腐蚀时会吸收能量 C．铁矛被腐蚀时，发生反应 D．将铁制文物放在干燥处，可延缓腐蚀 【答案】D 【详解】A．铁矛在潮湿环境中易形成原电池，主要发生电化学腐蚀，A错误； B．铁矛被腐蚀时，发生氧化还原反应，过程中有能量释放，B错误； C．铁矛被腐蚀时，发生反应，C错误； D．将铁制文物放在干燥处，缺少水，不能形成原电池，可延缓腐蚀，D正确； 故选D。 18．我国科学工作者进行了如下模拟实验：将甲、乙两片相同的铁片用导线连接插入海水中，铁片甲附近通入氧气，铁片乙附近通入氮气，下列说法正确的是 A．铁片乙作正极 B．氮气在铁片乙上失电子 C．在海水中阳离子向铁片乙移动 D．铁片乙的腐蚀速率明显高于铁片甲 【答案】D 【分析】将甲、乙两片相同的铁片用导线连接插入海水中，铁片甲附近通入氧气，铁片乙附近通入氮气；铁片乙为负极，铁失电子；铁片甲作正极，氧气在铁片甲上得电子；溶液中的阳离子向正极移动，因海水中氧气的浓度不同而造成电势差形成原电池，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，铁片乙作负极、铁片甲作正极，A错误； B．铁片乙中铁失电子，氧气在铁片甲上得电子，B错误； C．原电池溶液中阳离子向正极移动，即向铁片甲，C错误； D．乙做负极，甲做正极，铁片乙的腐蚀速率明显高于铁片甲，D正确。 故选D。 19．在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其原理简化如图所示。则下列有关说法错误的是 A．原理图可理解为两个串联电解装置 B．溶液中铁丝被腐蚀时，右侧Fe电极有无色气体产生 C．溶液中铁丝的左端电极反应式为 D．地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等) 【答案】C 【分析】由图可知，左侧Fe电极与电源的正极相连为阳极，铁丝左侧为阴极，形成电解池，铁丝右侧为阳极，右侧Fe电极与电源负极相连为阴极，形成电解池，故该装置可看作两个串联的电解装置，据此回答。 【详解】A．根据分析可知，原理图可理解为两个串联电解装置，A正确； B．右侧Fe电极为阴极，电极方程式为：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，有无色气体产生，B正确； C．铁丝左端为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C错误； D．埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，可减缓金属管道的腐蚀，D正确； 故选C。 20．港珠澳大桥设计使用寿命为120年，可以对桥体钢构件采用多种方法防腐。下列分析错误的是 A．防腐原理主要是避免发生电化学腐蚀 B．钢构件表面进行发蓝处理是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．在钢构件上绑上锌块的保护方法叫外加电流法 D．钢材中加入Cr、Ni形成不锈钢材料以减缓腐蚀速率 【答案】C 【详解】A．钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀，防腐原理主要是避免发生电化学腐蚀，故A正确； B．钢构件表面进行发蓝处理，形成致密的四氧化三铁，可隔绝O2、H2O与Fe的接触，防止形成原电池，故B正确； C．采用外加电流法时，需将直流电源的负极接钢构件，使钢构件作为阴极，被保护，在钢构件上绑上锌块的保护方法叫牺牲阳极法，故C错误； D．不锈钢的耐腐蚀性较强，故D正确； 故答案为：C。 培优第三阶——培优拔尖练 21．三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品。下列叙述正确的是 A．a极电势大于b极电势 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过电子时，阳极产生标准状况下的 【答案】D 【分析】根据题意两极均得到副产品可知，Ⅱ室废水中的移向Ⅰ室、移向Ⅲ室，电解池中阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，则Ⅰ室石墨电极为阴极、Ⅲ室石墨电极为阳极；阴极所连的a极为电源负极，阳极所连的b极为电源正极。 【详解】A．由分析可知，a极为电源负极，b极为电源正极，a极电势低于b极电势，A错误； B．c膜通过的是，故c膜应为阳离子交换膜，d膜通过的是，故d膜为阴离子交换膜，B错误； C．阴极上H＋得电子生成氢气：，然后迁移过来的铵根离子和硝酸根离子生成硝酸铵，C错误；   D．阳极的氢氧根离子失去电子发生氧化反应生成氧气：，则当电路中通过1 mol电子的电量时，阳极会有0.25 mol O2生成，在标准状况下的体积为5.6 L，D正确； 故选D。 22．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂，装置图如下，下列说法不正确的是 A．A是原电池，B是电解池 B．为保证A中硫酸的质量分数不变，则加入的 C．当电路中通过中各有从左边迁移到右边 D．c电极的电极反应方程式为： 【答案】B 【分析】由装置图可知A为原电池，a作负极，a极上的SO2失去电子结合水生成H2SO4，b作正极，O2得到电子结合溶液中的H+生成水，B是电解池，c是阳极，N2O4失去电子生成N2O5，d作阴极，H+得到电子生成H2，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，A是原电池，B是电解池，A正确； B．a为负极，电极反应为：SO2－2e-+2H2O=+4H+，当反应1molSO2时消耗2molH2O，生成1molH2SO4；即生成硫酸的质量为98g，消耗水的质量为36g，设加入xmol H2O，为保证A中硫酸的质量分数保持50%，则，解的x≈7.4，则加入的，B错误； C．A中负极反应为：SO2－2e-+2H2O=+4H+，可建立关系SO2~2e-~4H+，B中阳极的反应为，可建立关系N2O4~2e-~2H+；当电路中通过，A中负极有4molH+产生，但只能转移2mol氢离子，阳离子向正极移动，即从左边迁移到右边，B中阳极有2molH+产生，阳离子向阴极移动，即从左边迁移到右边，C正确； D．c为阳极，发生失去电子的氧化反应，结合分析可知，c电极的电极反应方程式为：，D正确； 故选B。 23．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解，其原理如图2所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电流由A极经电解质溶液流向B极 B．电解过程中，阴极区溶液的pH不变 C．每生成，左右两侧溶液质量变化差7.2g D．理论上，图1中每生成，图2中生成的体积是8.96L 【答案】C 【分析】如图I微生物燃料电池中微生物作用下葡萄糖氧化生成二氧化碳，发生氧化反应，为负极，氧气得电子，发生还原反应，为正极。 【详解】A．由于通氧气的一极是原电池的正极，微生物一端为原电池的负极，电池工作时电流从正极经过外电路电子流向负极，负极经过电解质溶液流向正极，即电流由B极经电解质溶液流向A极，A错误； B．电解时阴极区发生反应为：，每转移10mol电子时，左侧10mol氢离子移向右侧，因此阴极区氢离子浓度减少，pH升高，B错误； C．每生成，即0.1molN2，转移1mol电子，有1mol氢离子通过质子交换膜从左边到右边，右边减小2.8g-1g=1.8g，左边阳极发生反应为，左边减少0.5mol水，质量为9g，有左右两侧溶液质量变化差9g-1.8g=7.2g，C正确； D．未告知状态，不能通过物质的量确定气体体积，D错误； 答案选C。 24．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)： 下列说法正确的是 A．通电一段时间后，阳极室pH不变 B．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜 C．若产品室，将有流入石墨电极 D．若以铅蓄电池为电源，则Co电极应与电极相连接 【答案】B 【分析】由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2++2e-=Co，溶液中Cl-穿过B膜进入HCl(aq)产品室，石墨为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的H+穿过A膜进入HCl(aq)产品室，据此作答。 【详解】A．阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，假设转移4mol电子，生成4mol H+，同时有4mol H+穿过A膜进入HCl(aq)产品室，但阳极室中溶剂水减少，硫酸浓度增大，溶液的pH将减小，A错误； B．由分析可知，A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，B正确； C．若产品室Δn(HCl)=0.2mol，则有0.2mol氯离子透过交换膜B进入盐酸溶液，整个电路转移0.2mole-，但石墨电极是阳极，是电子流出的电极，即有流出石墨电极，C错误； D．Co电极为阴极，充电时，与铅蓄电池负极相连，应连接铅蓄电池的Pb电极，D错误； 故选B。 25．NO气体制取溶液的工作原理如图。下列说法正确的是 A．B与C是同一种微粒 B．阳极的电极反应式为： C．物质A为稀硝酸 D．阴、阳两极消耗等量的NO，转移的电子数之比为5：3 【答案】D 【分析】阴极发生还原反应，NO得电子生成B为，阳极发生氧化反应，NO失电子生成C为； 【详解】A．阴极是NO得电子发生还原反应生成铵根离子，所以B是铵根离子，C是硝酸根离子，故A错误； B．在酸性条件下，阳极上发生氧化反应，NO失去电子生成硝酸根离子，电极反应式为：，故B错误； C．阳极反应为，阴极反应为：NO+5e−+6H+=+H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的的物质的量大于阴极产生的的物质的量，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A为NH3，故C错误； D．阳极反应为，阴极反应为：NO+5e−+6H+=+H2O，从两极反应可看出，阴、阳两极消耗等量的NO，转移的电子数之比为5：3，故D正确； 答案选D。 26．工业生产中常用电解法提纯含有杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．通电后阴极区附近溶液不变 B．阳极的电极反应式为 C．提纯后的溶液从b出口导出 D．通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区 【答案】C 【分析】该装置为电解原理的应用，左侧为阳极，电极反应为，右侧为阴极，电极反应为：，随着电解的进行，右侧氢氧根离子浓度增大，钾离子通过阳离子交换膜向右移动，故纯净的氢氧化钾从b口出来。 【详解】A．电解时阴极电极反应为：，氢离子浓度减小，氢氧根浓度增大，溶液的pH增大，故A错误； B．左侧为阳极，阳极失去电子，发生氧化反应，电极反应为，故B错误； C．在b电极附近产生氢氧根离子，钾离子向b电极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口b导出，故C正确； D．制备氢氧化钾时，阴极上水电离的氢离子放电生成氢气和OH-，通过交换膜从阳极区移向阴极区，故D错误； 故选C。 27．如图所示电解装置中，通电一段时间后发现固体逐渐溶解，已知I室溶液足量。下列说法正确的是 A．b是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现蓝色 C．石墨电极I质量不变 D．当完全溶解时，I室溶液质量减少 【答案】D 【分析】根据题意分析，氧化铁逐渐溶解，可能电解产生氢离子形成酸性溶液，则I室中铜离子得电子形成铜单质，氯离子通过阴离子交换膜迁移至Ⅱ室，电极I为阴极，电极Ⅱ为阳极，Ⅲ室的水失去电子形成氧气和氢离子，电极反应式为，产生的氢离子通过质子交换膜迁移至Ⅱ室，迁移的氯离子和氢离子形成盐酸溶液，溶解氧化铁； 【详解】A．根据分析，电极Ⅰ为电解池的阴极，连接电源的负极，则a为负极，b为正极，A错误； B．通电一段时间后，氢离子向Ⅱ室迁移，形成盐酸溶液，滴加石蕊溶液，应出现红色，B错误； C．通电后，I室溶液中的铜离子得电子形成铜单质附着于电极I上，质量增加，C错误； D．当0.01mol氧化铁完全溶解时，根据反应方程式消耗0.06molHCl，需要0.06mol氢离子，根据电子反应式，共转移电子0.06mol，则根据阴极电极反应式，失去铜离子0.03mol，同时迁移去Ⅱ室的氯离子共0.06mol，总共减少质量为，D正确； 故选D。 28．海水提锂是一项具有巨大应用前景的技术。某电化学海水提锂的装置如图所示： 该装置工作步骤如下： ①打开电源b，海水中的嵌入电极形成； ②关闭电源b，打开电源a，同时向石墨电极通入空气(其中体积分数为20%)，使中的脱出进入甲溶液。下列说法错误的是 A．步骤①中，电极应该与电源b的负极相连 B．步骤②中，电极应该与电源a的负极相连 C．步骤②中，阴极发生的电极反应为 D．每有进入甲溶液，理论上消耗标准状况下的空气28L 【答案】B 【详解】A．在步骤①中，通电时海水中的Li+嵌入MnO2电极形成LixMn2O4，这说明MnO2电极是阴极，应该与电源b的负极相连，A正确； B．在步骤②中，通电时LixMn2O4中的 Li+脱出进入甲溶液，这说明MnO2电极是阳极，应该与电源a的正极相连，B错误； C．在步骤②中，通电时通入阴极的氧气得电子，发生的电极反应为，C正确； D．在步骤②中，每有1molLi+进入甲溶液，理论上消耗标准状况下的氧气是0.25mol，因为氧气的体积分数为20%，所以消耗的空气是，体积是1.25mol×22.4 L/mol=28L，D正确； 故选B。 29．下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 【答案】C 【分析】右侧电极H2O2中O元素化合价下降，b为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为H2O2+2e-=2OH-，a为负极，电极发生失去电子的氧化反应，电极反应为。 【详解】A．该装置为原电池装置，电池工作时，化学能主要转化为电能，故A错误； B．放电过程中，b区电极反应H2O2+2e-=2OH-，溶液pH上升，故B错误； C．根据图可知a电极上的反应为，，故C正确； D．放电过程中H2O2+2e-=2OH-，1molH2O2参与反应，得到2×6.02×1023个电子，故D错误； 答案选C。 30．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能。如图所示，某同学设计用该电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为(NH4)2SO4的原理和电镀的原理。 (1)燃料电池放电过程中负极的电极反应式 。 (2)若在标准状况下，甲装置有5.6L O2参加反应，则丙装置中析出固体的质量为 g。 (3)丙装置为铜表面镀银装置，电极D为 ，电镀一段时间后，溶液中AgNO3溶液浓度 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 (4)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能(工作原理图1)，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，镉镍蓄电池工作原理为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2 +2Ni(OH)2。 飞船在光照区运行时，N极链接镉镍蓄电池 极(填“m”或“n”)。飞船运行到阴影区时，b室中发生的电极反应反应式为 。 【答案】(1) (2)108 (3) Cu 不变 (4) m 【分析】甲装置左侧NO发生氧化反应生成HNO3，为原电池负极，右侧O2发生还原反应为原电池正极；丙中电极D与甲中负极相连，电极D为阴极，电极C为阳极；SO2发生氧化反应，NO发生还原反应生成(NH4)2SO4。 【详解】（1）燃料电池放电过程中负极NO发生氧化反应生成HNO3，电极反应式：； （2）标准状况下，甲装置有5.6L O2参加反应，对应物质的量为0.25mol，转移电子1mol，在丙装置中，电极D为阴极，发生电极反应：，生成1molAg，对应质量108g； （3）丙装置为铜表面镀银装置，电极D为Cu，发生电极反应：，Cu表面可镀银；此时电极C为阳极，电极材料为Ag，发生电极反应：，根据得失电子守恒可知，浓度不变； （4）由图2可知，作为原电池时，m极Cd失去电子，为负极，则n为正极，结合图1可知，光照时，相当于原电池内部电子向N极移动，则N为负极，向图2中电池充电，即N接m极；飞船运行到阴影区时，图2中电池开始供电，此时n为正极，即b室中发生的电极反应反应式为NiO(OH) + e- + H2O = Ni(OH)2+ OH-。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 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 学科网（北京）股份有限公司 $$