4.4金属的电化学腐蚀与预防2024-2025学年高二上学期化学沪科版（2020）选择性必修1

2024—2025学年高中化学沪科版选择性必修一4.4金属的电化学腐蚀与预防 一、单选题 1．用压强传感器探究生铁在不同pH的醋酸溶液中发生腐蚀的过程时，根据压强传感器所得数据绘制的图像如下。忽略温度变化，下列说法正确的是 A．时，正极发生反应： B．日常生活中钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 C．铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．在上述两种腐蚀过程中，生铁中的铁都发生反应： 2．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 3．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 4．浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列叙述不正确的是 A．金属贮存罐可用钢、铝等材料 B．直流电源b极为负极 C．贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连 D．电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀 5．将Zn块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，下列有关说法不正确的是 A．该装置设计利用了原电池原理 B．Zn比Fe的活泼性强 C．Zn极的电极反应式为 D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn 6．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 实验 Ⅰ Ⅱ 装置 现象 锌片附近处颜色无变化，裸露在外的铁钉附近处出现红色。 铜片附近处出现红色，裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 下列说法正确的是 A．实验I和Ⅱ中铁钉均为负极 B．实验I和Ⅱ中均发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验实验Ⅱ C．一段时间后，实验I铁钉附近也出现了蓝色，可能是氧化了单质 D．一段时间后，实验I和实验Ⅱ中均出现红褐色 7．下列装置中(杯中均盛海水)铁腐蚀最快的是 A． B． C． D． 8．下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．铜制灯架天长日久表面变黑 B．铸铁锅中水未擦干容易生锈 C．在船舶外壳安装若干锌块使船体不易被腐蚀 D．用铁屑与稀硫酸制氢气，滴加硫酸铜溶液时产气速率加快 9．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为 A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 10．下列实验装置不能达到对应实验目的的是 A．测定中和热 B．比较Mg、Al金属性 C．探究析氢腐蚀 D．证明为弱碱 A．A B．B C．C D．D 11．下列有关电解原理的应用的说法正确的是 A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极反应式为 D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连 12．下列用于解释事实的化学用语书写不正确的是 A．钢铁发生吸氧腐蚀的正极： B．惰性电极电解NaOH溶液的阳极： C．Mg-空气-NaOH溶液形成的原电池的负极： D．乙醇燃料电池，以KOH为电解质溶液的负极： 13．如图是牺牲阳极法保护金属的实验装置图，烧杯内为经过酸化的溶液。 下列关于该装置的叙述错误的是 A．铁作正极被保护 B．将换成，也可以保护铁不被腐蚀 C．向试管中加入溶液，无明显现象 D．正极反应式为 14．用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应： B．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱 15．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 二、填空题 16．金属的电化学防护 金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。    (1)牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作 ，在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的 的金属不易被腐蚀。 (2)外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加 作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。通电后，电子流向 ，从而抑制钢铁 ，阻止钢铁被腐蚀。 17．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空： (1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式 ，在方括号内用箭头表示出电子流动的方向 。正极反应式是 。 (2)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施 (选填“可行”或“不可行”)。 (3)有同学观察到图1装置在组装时会使导管中液面低于试管中液面，导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时，使导管中液面低于试管中液面的原因是 。消除这一现象的简单操作是 。 18．铁的腐蚀以哪种类型为主 。 19．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。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年4月3日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D C C D C A A C B 题号 11 12 13 14 15 答案 C B B D D 1．B 【详解】A．根据压强与时间关系图知，的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该反应发生析氢腐蚀，正极发生反应为，A项错误； B．日常生活中介质一般为中性或碱性，钢铁被腐蚀主要是因为铁能与空气中的氧气和水反应，则钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，B项正确； C．铁锈疏松地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．两种腐蚀过程中，都是碳作正极，铁作负极，发生反应：，D项错误； 故选B。 2．D 【详解】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。 3．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。 4．C 【详解】A．钢的主要成分是铁，铁、铝单质遇冷的浓硫酸发生钝化，因此金属贮存罐可用钢、铝等材料，故A说法正确； B．金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，铁发生氧化反应，根据电解池工作原理，金属贮存罐作阳极，即a为正极，b为负极，故B说法正确； C．根据B选项分析，金属贮存罐作阳极，与电源正极相连，故C说法错误； D．Fe为阳极，电压过高时，大量Fe失电子转化成Fe2+，有可能会加剧腐蚀，故D说法正确； 答案为C。 5．D 【详解】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故A正确； B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故B正确； C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为，故C正确； D．原电池中电子由负极沿着导线流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故D错误； 故选D。 6．C 【详解】A．实验I中锌比铁活泼，锌为负极，实验Ⅱ中铁比铜活泼，铁为负极，故A错误； B．实验I和Ⅱ中都是中性环境，均发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保护，铁钉腐蚀速度实验实验Ⅱ，故B错误； C．一段时间后，实验I铁钉附近也出现了蓝色，说明溶液中存在Fe2+，可能是氧化了单质，故C正确； D．实验I中锌为负极，铁为正极，溶液中不会生成Fe3+，不会出现红褐色沉淀，实验Ⅱ中铁为负极，生成Fe2+，正极O2得电子生成OH-，得到的Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀，故D错误； 故选C。 7．A 【详解】根据图知，C、D装置是原电池，在C中，金属铁为负极被腐蚀，D中金属铁为正极被保护；A、B装置是电解池，在A中，金属铁为阳极被腐蚀，B中金属铁作阴极被保护；金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀；所以在A中，金属铁的腐蚀速率最快； 故选：A。 8．A 【详解】A．铜制灯架表面变黑是因为铜与空气中氧气反应生成氧化铜，发生的是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故A选； B．铸铁锅中水未擦干，在空气中发生吸氧腐蚀，是电化学腐蚀，故B不选； C．钢铁船舶的外壳安装若干锌块，让船体做正极，锌块做负极，采用了牺牲阳极法，与电化学防护有关，故C不选； D．滴加几滴硫酸铜溶液，构成Cu、Fe原电池，加快反应速率，与电化学反应有关，故D不选； 答案选A。 9．C 【详解】由装置图可知，②③④是原电池，装置②④中铁为负极，且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀的速度越快，因此④>②，装置③中铁作正极，被保护，所以④>②>③，装置⑤⑥是电解池，⑤中铁作阳极，⑥中铁作阴极，阳极金属腐蚀速度快，阴极被保护，因此⑤>⑥，又因电解池引起的腐蚀速度>原电池引起的腐蚀速度>化学腐蚀速度>有防护措施的腐蚀速度，因此可得铁被腐蚀的速度大小关系为：⑤④②①③⑥，答案选C。 10．B 【详解】A．图中保温完好，温度计测定溶液温度，可以测定中和热，A正确； B．可以通过金属与酸的反应比较金属活动性，该原电池用氢氧化钠溶液，镁不和氢氧化钠反应，铝是两性金属可以和氢氧化钠反应，不能比较两种金属的金属性强弱，B错误； C．雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，导管中红墨水的高度下降，C正确； D．氯化铵为强酸弱碱盐，水解显酸性，测定其溶液pH，可以证明一水合氨为弱碱，D正确； 本题选B。 11．C 【详解】A．氯化铝是属于共价化合物，熔融状态下不导电，不可用于电解法制铝，A错误； B．电解法精炼铜时，以粗铜作阳极，发生氧化反应生成铜离子；纯铜作阴极，铜离子发生还原反应生成铜，B错误； C．用惰性电极电解饱和食盐水时，水电离出氢离子在阴极放电生成氢气，反应式为2H++2e−=H2↑，C正确； D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源负极相连作为电解池的阴极，D错误； 故选C。 12．B 【详解】A．钢铁发生吸氧腐蚀，正极氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应式为，故A正确； B．惰性电极电解NaOH溶液，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阳极反应式为，故B错误； C．Mg-空气-NaOH溶液形成的原电池，负极镁失电子生成氢氧化镁，负极反应式为，故C正确； D．乙醇燃料电池，以KOH为电解质溶液，负极乙醇失去电子生成碳酸根离子，负极反应式为，故D正确； 选B。 13．B 【详解】A．铁和锌形成原电池，锌作为负极，锌被腐蚀，铁作正极被保护，A正确； B．将换成，铁作为负极，被腐蚀，B错误； C．铁不发生反应，向试管中加入溶液，无明显现象，C正确； D．酸性溶液中，正极反应式为，D正确； 故选B。 14．D 【分析】铁粉、碳粉、氯化钠溶液和空气构成原电池，发生铁的吸氧腐蚀。 【详解】A．铁为负极，其电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，故A错误； B．炭粉存在，构成原电池，加快铁腐蚀的速率，故B错误； C．导管口产生气泡，是由于反应放热，不能证明铁发生了析氢腐蚀，故C错误； D．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能，导管口产生气泡，试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱，故D正确； 故选：D。 15．D 【详解】分析：A项，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；B项，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+；C项，对比①②，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe；D项，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。 详解：A项，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项，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项，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项，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。 点睛：本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化，如①中没有取溶液，②中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼，可用②的方法。 16．(1) 阳极(负极) 阴极(正极) (2) 惰性电极 被保护的钢铁设备 失去电子 【详解】（1）牺牲阳极的阴极保护法是：将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作原电池的负极发生氧化反应，在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的正极的金属不易被腐蚀； （2）外加电流的阴极保护法为：被保护的钢铁设备作为阴极得到保护，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。通电后，电子流向作为被保护的钢铁设备提供的阴极，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 17．(1) C 电子从负极铁沿导线流向正极碳，故方向为← (2)不可行 (3) 不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面 用针筒从橡胶塞处抽气(或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞) 【详解】（1）氯化钠溶液显中性，所以在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，铁作负极，C作正极，电子从负极铁沿导线流向正极碳，故方向为←；正极上氧气得电子生成OH-，电极反应式为； （2）温度越高，氧气的溶解度越小，反应速率越小，所以用酒精灯加热具支试管，降低反应速率，因此这一措施不可行； （3）一定量的气体，压强与气体体积成反比，体积越小，压强越大，不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面，所以可以采用用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞的方法消除这一现象。 18．因为钢铁通常所处的外部环境干燥程度较低，氧气的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速率大，所以钢铁主要是发生电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式 【详解】根据金属所处的环境可知，使用金属的地方空气湿度都是比较大的，在这种环境下金属表面容易形成微小的原电池，发生电化学腐蚀，故答案为：因为钢铁通常所处的外部环境干燥程度较低，氧气的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速率大，所以钢铁主要是发生电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式。 19．(1) 吸氧 2Fe-4e-= 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (2) 酸性 H2 负 正 Fe - 2e-= Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 【详解】（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。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$