第15讲 金属的电化学腐蚀与防护（暑假预习讲义）新高二化学沪科版

第15讲 金属的电化学腐蚀与防护 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 金属的电化学腐蚀 【实验探究】 模拟钢铁腐蚀 1. 将铁棒放入稀硫酸中，观察实验现象。 2. 将铁棒和碳棒接触并同时放入稀硫酸中，观察实验现象。 比较两个实验中铁棒的腐蚀速度。 实验现象：实验1中铁棒溶解，同时有气泡放出。实验2中铁棒溶解较快，在碳棒上有大量气泡放出，气泡放出速度比实验快。 实验结论：上述实验2中铁与 碳构成原电池，铁易失去电子被氧化，而碳棒附近的H+得到电子被还原，产生H2，可以观察到实验2中的铁棒比实验1中的铁棒更易被腐蚀。 一、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀是指 与周围环境中的物质发生 反应而产生 的现象。 2．属腐蚀一般可分为 腐蚀和 腐蚀两种。 （1）化学腐蚀是指金属与其他物质 发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 （2）电化学腐蚀是指 的金属或合金与电解质溶液 ，发生 反应，使比较 的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 （3）钢铁制品在潮湿的空气里易生锈，也是由 腐蚀造成的。在潮湿的空气中钢铁表面会形成一个薄层 膜，水膜中溶解了一些来自大气的 CO2、 SO2 等 性气体，使水膜呈 性，而钢铁里面含有少量的 。于是构成许多以铁为 极、碳为正极、 性水膜为电解质溶液的微小原电池，形成的电化学腐蚀为 腐蚀，特征是金属腐蚀后放出 。 ①析氢腐蚀：负极： ，正极： 总反应为： （4）如果钢铁表面水膜的酸性很弱或显中性时，溶解在水中的 就会在正极发生还原反应，此时称为 腐蚀。 ②吸氧腐蚀：负极： ，正极： 总反应为： 生成的Fe(OH)2 继续与空气中的氧气反应，生成 ， 进一步脱水形成疏松的 （铁锈的主要成分）。 从本质上看，电化学腐蚀与化学腐蚀都是金属失去电子而被氧化的过程，一般情况下两者会同时发生，但电化学腐蚀伴随着原电池电流产生，腐蚀速度更 ，比化学腐蚀更普遍。 知识点二 金属的电化学防护 1．本质 阻止金属发生 反应。 2．方法 (1)加防护层，如在金属表面 、 、 等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金等。 (3)电化学防护 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 原电池原理 电解原理 被保护金属 作 极 作 极 构成 被保护金属、比被保护金属活泼的金属等 被保护金属、惰性电极及直流电源等 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图 外加电流的阴极保护法示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 教材习题01（P111） 1. 以下现象与电化学腐蚀无关的是（　　）。 （A） 铁表面有水时铁锈易生成 （B） 铁制品表面的锡层破损或剥落，铁生锈的速度比铁制品无锡层保护时快 （C） 黄铜（主要成分为铜锌合金）制作的钥匙不易产生铜绿 （D） 银质器皿放久表面会有一层黑色物质 解题方法 电化学腐蚀的原理为原电池原理，要构成原电池应符合三个条件：1.活动性不同的两种金属或金属与能导电的非金属，2.有电解质溶液，3.必须能形成闭合回路。 银器变黑是因为银与硫化物反应生成了黑色的硫化银。 【答案】 教材习题04（P111） 4. 用铝质铆钉来铆接铁板，铁板不易生锈，用铜质铆钉来铆接就容易生锈。 试用原电池作用原理解释这一现象。 解题方法 根据原电池原理，活动性强的金属作负极易被氧化，活动性弱的金属作正极不参与反应被保护。 【答案】 考点一 金属的电化学腐蚀 1．古代文物蕴含着瑰丽的历史文化，下列最容易发生电化学腐蚀的文物是 A．吴越国鎏金纯银阿育王塔 B．战国郢爰金币 C．乾隆款掐丝珐琅飞龙纹尊 D．玉柄铁剑 A．A B．B C．C D．D 2．利用如图装置进行实验，开始时a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，下列有关说法错误的是 A．a管发生吸氧腐蚀 B．b管发生析氢腐蚀 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式： 3．某研究性学习小组设计了如下装置探究钢铁的腐蚀与防护。各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是 A．②①③④ B．④③②① C．③①②④ D．①②③④ 4．下列现象与电化学腐蚀有关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．银质物品久置表面变暗 C．钢铁在潮湿空气中发生腐蚀 D．输油钢管被原油中的硫化物腐蚀 考点二 金属的电化学防护 5．化学与科学、技术和社会密切相关。下列有关说法中错误的是 A．工业上采用电解溶液获得金属镁 B．电解精炼铜时，粗铜应该和外接电源正极相连做阳极 C．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈 D．可将钢铁设备与电源的负极相连以防止钢铁腐蚀 6．2024年5月12日，由我国自主设计建造的亚洲首艘圆筒型“海上油气加工厂——海葵一号”在山东青岛离港启运，其钢铁外壳镶嵌锌块以减缓腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．该法为牺牲阳极法 B．生铁比纯铁更易腐蚀与电化学腐蚀有关 C．锌为原电池的正极，发生反应： D．镶嵌的锌块需要定期检查、更换 7．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 8．保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源正极相连 C．轮船底部镶嵌锌块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.了解金属腐蚀的危害，理解电化学腐蚀的化学原理 2.了解一些金属防护措施及其化学原理 3.感受化学与生产生活的密切联系，培养社会责任感 【学习重难点】 1.电化学腐蚀的原理 2.电化学腐蚀的防护 一、单选题 1．“珍贵文物蕴含着璀璨文化和深远历史，记录着人类文明和社会进步。”下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是 A．王趯墓志 B．T型帛画 C．“长沙丞相”铜印 D．清寿山石造像 A．A B．B C．C D．D 2．生活中许多现象与电化学原理密切相关，下列说法正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．用“保暖贴”取暖，铁做负极发生吸氧腐蚀，放出热量 C．保护水中的钢闸门，应将其与电源正极连接 D．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强 3．为了保护埋在地下的钢管道，常用下图设计减缓腐蚀。下列说法正确的是 A．装置中的钢管道作正极，发生电极反应： B．电子由镁块流出，经过潮湿的碱性土壤移动至钢管道 C．若将镁块替换成铜块，可减缓钢管道腐蚀速率 D．该金属保护方法为牺牲阳极保护法 4．为了保证港珠澳大桥钢管桩的抗腐蚀寿命，科研人员采用栖性阳极法延缓钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流入的一极 B．钢管桩发生反应： C．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 D．牺性阳极法中钢管桩与外加电源负极相连 5．劳动有利于“知行合一”。下列对劳动项目的有关解释合理的是 A．船厂研学：轮船船体镶嵌镁合金，只与镁的导电性有关 B．农业劳动：石膏改良盐碱土壤，与硫酸钙溶液显酸性有关 C．水厂帮工：明矾净化生活用水，与明矾具有氧化性有关 D．家务劳动：食醋清除水壶中的少量水垢，与醋酸和碳酸的酸性有关 6．根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 7．按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是 A．胶头滴管中水柱上升，说明发生了析氢腐蚀 B．滤纸1变红，说明生成了 C．滤纸2变红，说明生成了 D．一段时间铁钉出现红色物质，说明生成Fe(Ⅲ)化合物 8．埋藏在地下的青铜器会被弱酸性土壤腐蚀，若土壤中还含有较丰富的氯离子，其腐蚀过程如下，下列说法正确的是 A．生成的过程发生的是析氢腐蚀 B．遇稀王水发生反应能生成 C．隔绝空气高温加热可制得 D．生成的离子方程式为 9．点蚀又称小孔腐蚀，是一种极端的局部腐蚀形态，大多数点蚀是由引起的。曾侯乙青铜编钟发生点蚀的基本原理为，下列说法不正确的是 A．潮湿的空气会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀 B．负极反应为 C．点蚀的过程中化学能转化为电能 D．长江中的轮船比大海中的轮船更容易发生点蚀 10．暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁作负极，其电极反应式： B．暖贴工作时需要与空气中的和水蒸气接触 C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化 D．暖贴使用后产生的红色固体成分为 11．金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 12．下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是 A．外加电流保护法 B．牺牲阳极保护法 C．涂防锈漆 D．制成不锈钢 A．A B．B C．C D．D 二、填空题 13．研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。 (1)下图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 (2)该小组将上图装置改进成下图装置并进行实验，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”)。 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(2)题图中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 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液 a点附近溶液出现红色 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 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)设计下左图装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内压强和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从下右图中可分析，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作阳极置于溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极的电极反应式 。 14．《我在故宫修文物》这部纪录片里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。请写出Cu在空气中生成铜锈的方程式 。 (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。考古学者将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示： Cu2(OH)3Cl属于 (填“无害锈”和“有害锈”)。 (3)文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，请结合如图回答： ①过程I的正极反应物是 。 ②过程I负极的电极反应式是 。 (4)青铜器的修复有多种方法，其中之一是碳酸钠法：将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)3Cl；写出碳酸钠法的离子方程式 。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第15讲 金属的电化学腐蚀与防护 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 金属的电化学腐蚀 【实验探究】 模拟钢铁腐蚀 1. 将铁棒放入稀硫酸中，观察实验现象。 2. 将铁棒和碳棒接触并同时放入稀硫酸中，观察实验现象。 比较两个实验中铁棒的腐蚀速度。 实验现象：实验1中铁棒溶解，同时有气泡放出。实验2中铁棒溶解较快，在碳棒上有大量气泡放出，气泡放出速度比实验快。 实验结论：上述实验2中铁与 碳构成原电池，铁易失去电子被氧化，而碳棒附近的H+得到电子被还原，产生H2，可以观察到实验2中的铁棒比实验1中的铁棒更易被腐蚀。 一、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质发生氧化还原反应而产生损耗的现象。 2．属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 （1）化学腐蚀是指金属与其他物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 （2）电化学腐蚀是指不纯的金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应，使比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 （3）钢铁制品在潮湿的空气里易生锈，也是由电化学腐蚀造成的。在潮湿的空气中钢铁表面会形成一个薄层水膜，水膜中溶解了一些来自大气的 CO2、 SO2 等酸性气体，使水膜呈弱酸性，而钢铁里面含有少量的碳。于是构成许多以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池，形成的电化学腐蚀为析氢腐蚀，特征是金属腐蚀后放出氢气。 ①析氢腐蚀：负极：2Fe - 4e=2Fe2+，正极： 2H++2e=H2↑ 总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑ （4）如果钢铁表面水膜的酸性很弱或显中性时，溶解在水中的氧就会在正极发生还原反应，此时称为吸氧腐蚀。 ②吸氧腐蚀：负极：2Fe- 4e=2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e=4OH- 总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2 继续与空气中的氧气反应，生成Fe(OH)3 ， 进一步脱水形成疏松的Fe2 O3 ·nH2O（铁锈的主要成分）。 从本质上看，电化学腐蚀与化学腐蚀都是金属失去电子而被氧化的过程，一般情况下两者会同时发生，但电化学腐蚀伴随着原电池电流产生，腐蚀速度更快，比化学腐蚀更普遍。 知识点二 金属的电化学防护 1．本质 阻止金属发生氧化反应。 2．方法 (1)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金等。 (3)电化学防护 方法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 原理 原电池原理 电解原理 被保护金属 作正极 作阴极 构成 被保护金属、比被保护金属活泼的金属等 被保护金属、惰性电极及直流电源等 优、缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图 外加电流的阴极保护法示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 教材习题01（P111） 1. 以下现象与电化学腐蚀无关的是（　　）。 （A） 铁表面有水时铁锈易生成 （B） 铁制品表面的锡层破损或剥落，铁生锈的速度比铁制品无锡层保护时快 （C） 黄铜（主要成分为铜锌合金）制作的钥匙不易产生铜绿 （D） 银质器皿放久表面会有一层黑色物质 解题方法 电化学腐蚀的原理为原电池原理，要构成原电池应符合三个条件：1.活动性不同的两种金属或金属与能导电的非金属，2.有电解质溶液，3.必须能形成闭合回路。 银器变黑是因为银与硫化物反应生成了黑色的硫化银。 【答案】D 教材习题04（P111） 4. 用铝质铆钉来铆接铁板，铁板不易生锈，用铜质铆钉来铆接就容易生锈。 试用原电池作用原理解释这一现象。 解题方法 根据原电池原理，活动性强的金属作负极易被氧化，活动性弱的金属作正极不参与反应被保护。 【答案】铝与铁形成原电池时，铝活动性作负极，被氧化，铁不易生锈。铜与铁接触形成原电池时，铁活动性强，易被氧化，易被腐蚀。 考点一 金属的电化学腐蚀 1．古代文物蕴含着瑰丽的历史文化，下列最容易发生电化学腐蚀的文物是 A．吴越国鎏金纯银阿育王塔 B．战国郢爰金币 C．乾隆款掐丝珐琅飞龙纹尊 D．玉柄铁剑 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．吴越国鎏金纯银阿育王塔中主要含银，银通常只能发生化学腐蚀，A错误； B．战国郢爰金币主要含金，金化学性质不活泼，很稳定，不发生电化学腐蚀，B错误； C．乾隆款掐丝珐琅飞龙纹尊主要含铜，铜的性质不活泼，不易发生电化学腐蚀，C错误； D．玉柄铁剑中主要含生铁，生铁中含有碳，在潮湿环境中可形成原电池，易发生电化学腐蚀，D正确； 故答案为：D。 2．利用如图装置进行实验，开始时a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，下列有关说法错误的是 A．a管发生吸氧腐蚀 B．b管发生析氢腐蚀 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式： 【答案】C 【解析】A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，即a管发生吸氧腐蚀，故A正确； B．U型管右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，b管发生析氢腐蚀，故B正确； C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH基本不变；b处消耗氢离子，溶液的pH值变大，故C错误； D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故D正确； 答案选C。 3．某研究性学习小组设计了如下装置探究钢铁的腐蚀与防护。各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是 A．②①③④ B．④③②① C．③①②④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极，由图可知，容器①中与直流电源正极相连的铁做电解池的阳极、容器③中金属性弱于铝的铁做原电池的正极、容器④中与直流电源负极相连的铁做阴极，则铁在海水被腐蚀由快到慢的顺序是①②③④，故选D。 4．下列现象与电化学腐蚀有关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．银质物品久置表面变暗 C．钢铁在潮湿空气中发生腐蚀 D．输油钢管被原油中的硫化物腐蚀 【答案】C 【解析】A．金属钠置于空气中表面变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，与电化学腐蚀无关，A错误； B．银质物品久置表面变暗，是银和氧气直接反应生成氧化银的结果，该过程为化学腐蚀，B错误； C．钢管在潮湿土壤中发生腐蚀是典型的电化学腐蚀现象。潮湿土壤中存在电解质溶液(如水分和溶解的盐类)，钢管中的铁和少量的碳构成原电池，由于条件不同，可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，导致钢管逐渐被腐蚀，C正确； D．输油钢管被原油中的硫化物腐蚀，该过程为化学腐蚀，D错误； 故选C。 考点二 金属的电化学防护 5．化学与科学、技术和社会密切相关。下列有关说法中错误的是 A．工业上采用电解溶液获得金属镁 B．电解精炼铜时，粗铜应该和外接电源正极相连做阳极 C．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈 D．可将钢铁设备与电源的负极相连以防止钢铁腐蚀 【答案】A 【解析】A．Mg是活泼金属，应该采用电解熔融氯化镁的方法冶炼，如果电解氯化镁溶液，阴极上氢离子放电而不是镁离子放电，所以得不到Mg，故A错误； B．电解精炼铜时，粗铜做阳极，纯铜做阴极，则粗铜应与电源正极相连，故B正确； C．镀铜铁制品镀层受损后形成原电池，铁作负极被腐蚀，所以铁制品比受损前更容易生锈，故C正确； D．钢铁设备与外加电源的负极相连做阴极，在电解池中，阴极被保护，能减缓腐蚀速度，故D正确； 故选：A。 6．2024年5月12日，由我国自主设计建造的亚洲首艘圆筒型“海上油气加工厂——海葵一号”在山东青岛离港启运，其钢铁外壳镶嵌锌块以减缓腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．该法为牺牲阳极法 B．生铁比纯铁更易腐蚀与电化学腐蚀有关 C．锌为原电池的正极，发生反应： D．镶嵌的锌块需要定期检查、更换 【答案】C 【分析】钢铁外壳镶嵌锌块以减缓腐蚀，该原理为原电池原理，锌块为负极，钢铁外壳为正极，海水为电解质溶液。 【解析】A．锌块为负极，发生失电子氧化反应，正极的钢铁外壳被保护，该法为牺牲阳极法，A项正确； B．生铁含有杂质，在潮湿环境易形成微小原电池，发生电化学腐蚀，比纯铁更易腐蚀，B项正确； C．锌为原电池的负极，发生反应：，C项错误； D．镶嵌的锌块失电子转化为，故需要定期检查、更换，D项正确； 答案选C。 7．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 【解析】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。 8．保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源正极相连 C．轮船底部镶嵌锌块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 【答案】B 【解析】A．铁栅栏上涂上油漆可以防止铁与碳形成原电池，有利于减缓铁栅栏的腐蚀，保护方法正确，故A不符合题意； B．与直流电源正极相连的铁闸做电解池的阳极，会加快铁闸的腐蚀，保护方法不正确，故B符合题意； C．轮船底部焊接锌块，铁锌在溶液中形成原电池，锌做原电池的负极被损耗，铁做正极被保护，保护方法正确，故C不符合题意； D．家用铁锅水洗后及时擦干可以防止铁与碳形成原电池，有利于减缓铁锅的腐蚀，保护方法正确，故D不符合题意； 故选：B。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.了解金属腐蚀的危害，理解电化学腐蚀的化学原理 2.了解一些金属防护措施及其化学原理 3.感受化学与生产生活的密切联系，培养社会责任感 【学习重难点】 1.电化学腐蚀的原理 2.电化学腐蚀的防护 一、单选题 1．“珍贵文物蕴含着璀璨文化和深远历史，记录着人类文明和社会进步。”下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是 A．王趯墓志 B．T型帛画 C．“长沙丞相”铜印 D．清寿山石造像 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．王趯墓志为无机非金属材料，化学性质稳定，不易腐蚀，故A不选； B．T型帛画为有机物材料，不能发生电化学腐蚀，故B不选； C．“长沙丞相”铜印为铜的合金，在潮湿的空气构成原电池，易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，故C选； D．清寿山石造像为无机非金属材料，化学性质稳定，不易腐蚀，故D不选； 答案选C。 2．生活中许多现象与电化学原理密切相关，下列说法正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．用“保暖贴”取暖，铁做负极发生吸氧腐蚀，放出热量 C．保护水中的钢闸门，应将其与电源正极连接 D．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强 【答案】B 【解析】A．铜板打上铁铆钉后，金属性强于铜的铁做负极，则铁铆钉更易被腐蚀，故A错误； B．“保暖贴”内含铁粉、碳、氯化钠，取暖时，铁做原电池的负极发生吸氧腐蚀，放出热量，故B正确； C．保护水中的钢闸门时，应将钢闸门与电源负极连接做电解池的阴极被保护，故C错误； D．生铁中含有碳能与铁在潮湿的空气中形成原电池，铁做负极被损耗，所以生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱，故D错误； 故选B。 3．为了保护埋在地下的钢管道，常用下图设计减缓腐蚀。下列说法正确的是 A．装置中的钢管道作正极，发生电极反应： B．电子由镁块流出，经过潮湿的碱性土壤移动至钢管道 C．若将镁块替换成铜块，可减缓钢管道腐蚀速率 D．该金属保护方法为牺牲阳极保护法 【答案】D 【分析】由图可知，该金属保护方法为牺牲阳极保护法，镁块是原电池的负极，碱性条件下镁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化镁，钢管道为正极，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。 【解析】A．由分析可知，钢管道为正极，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A错误； B．由分析可知，镁块是原电池的负极，钢管道为正极，则电子的流向为电子由镁块流出，经过金属连接片移动至钢管道，故B错误； C．若将镁块替换成铜块，钢管道做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，导致加快钢管道腐蚀速率加快，故C错误； D．由分析可知，该金属保护方法为牺牲阳极保护法，故D正确； 故选D。 4．为了保证港珠澳大桥钢管桩的抗腐蚀寿命，科研人员采用栖性阳极法延缓钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流入的一极 B．钢管桩发生反应： C．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 D．牺性阳极法中钢管桩与外加电源负极相连 【答案】A 【解析】A．牺牲阳极法是利用原电池原理，让比钢管桩更活泼的金属作负极失去电子，钢管桩作正极，电子从负极流向正极，所以钢管桩是电子流入的一极，A选项正确； B．钢管桩作正极被保护，不会发生失电子的氧化反应，铁在发生氧化反应时，一般是，而不是生成，且此处钢管桩不发生氧化反应，B选项错误； C．铜的活泼性比铁弱，若在牺牲阳极法中镶嵌铜块，铜不能作为牺牲阳极（负极）保护钢管桩，应该镶嵌比铁更活泼的金属，如锌块等，C选项错误； D．牺牲阳极法是利用原电池原理，不需要外加电源；外加电流法才是将被保护的金属（钢管桩）与外加电源负极相连，D选项错误； 故答案选A。 5．劳动有利于“知行合一”。下列对劳动项目的有关解释合理的是 A．船厂研学：轮船船体镶嵌镁合金，只与镁的导电性有关 B．农业劳动：石膏改良盐碱土壤，与硫酸钙溶液显酸性有关 C．水厂帮工：明矾净化生活用水，与明矾具有氧化性有关 D．家务劳动：食醋清除水壶中的少量水垢，与醋酸和碳酸的酸性有关 【答案】D 【解析】A．轮船船体镶嵌镁合金，属于牺牲阳极的阴极保护法，故A错误； B．石膏改良盐碱土壤，时因为硫酸钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和硫酸钠，故B错误； C．明矾净化生活用水，与氢氧化铝胶体的吸附性有关，故不选C； D．醋酸的酸性大于碳酸的酸性，醋酸和碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳、水，所以食醋清除水壶中的少量水垢，故选D； 选D。 6．根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 【答案】C 【分析】①中，锌的金属活动性大于铁，则锌作原电池的负极，发生反应Zn-2e- =Zn2+，铁钉作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-；②中，铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】A．由分析可知，①中铁钉附近变红，是因为铁钉作正极，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，产生了OH-，A错误； B．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，反应生成的Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，生成OH-使酚酞变红，而使铜丝附近区域变红，B错误； C．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，C正确； D．①中发生的氧化反应为Zn-2e- =Zn2+，②中发生的氧化反应为Fe-2e- =Fe2+，均可表示为M-2e-＝M2+(M代表锌或铁)，D错误； 故选C。 7．按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是 A．胶头滴管中水柱上升，说明发生了析氢腐蚀 B．滤纸1变红，说明生成了 C．滤纸2变红，说明生成了 D．一段时间铁钉出现红色物质，说明生成Fe(Ⅲ)化合物 【答案】D 【分析】食盐水浸泡过的铁钉会发生吸氧腐蚀，导致滴管中压强减小，使得胶头滴管中水柱上升；亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀，故滤纸1用于检验亚铁离子，而非铁离子；碱性溶液使得酚酞试液变红，故滤纸2变红，说明生成了氢氧根离子；一段时间铁钉出现红色物质，则亚铁离子被空气中氧气氧化为三价铁的化合物，即说明生成Fe(Ⅲ)化合物； 【解析】A．由分析可知，胶头滴管中水柱上升，说明发生了吸氧腐蚀，A错误； B．滤纸1用于检验亚铁离子，而非铁离子，且颜色不是变红，B错误； C．滤纸2变红，说明生成了氢氧根离子，C错误； D．一段时间铁钉出现红色物质，则亚铁离子被空气中氧气氧化为Fe(Ⅲ)化合物，D正确； 故选D。 8．埋藏在地下的青铜器会被弱酸性土壤腐蚀，若土壤中还含有较丰富的氯离子，其腐蚀过程如下，下列说法正确的是 A．生成的过程发生的是析氢腐蚀 B．遇稀王水发生反应能生成 C．隔绝空气高温加热可制得 D．生成的离子方程式为 【答案】C 【解析】A．生成的过程发生的是吸氧腐蚀，A错误； B．被王水中的硝酸氧化成，无法生成，B错误； C．先解生成，高温再分解生成，C正确； D．生成的离子方程式为，D错误； 故选C。 9．点蚀又称小孔腐蚀，是一种极端的局部腐蚀形态，大多数点蚀是由引起的。曾侯乙青铜编钟发生点蚀的基本原理为，下列说法不正确的是 A．潮湿的空气会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀 B．负极反应为 C．点蚀的过程中化学能转化为电能 D．长江中的轮船比大海中的轮船更容易发生点蚀 【答案】D 【解析】A．潮湿的空气中有，会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀，选项A正确； B．根据电池的总反应可知，负极发生氧化反应，Sn失去电子与Cl-形成[SnCl4]2-，选项B正确； C．点蚀的过程中化学能转化为电能，选项C正确； D．大海中含有，会更容易发生点蚀，选项D不正确； 答案选D。 10．暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁作负极，其电极反应式： B．暖贴工作时需要与空气中的和水蒸气接触 C．暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化 D．暖贴使用后产生的红色固体成分为 【答案】B 【分析】由图可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为，活性炭做正极，氧气做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。 【解析】A．由分析可知，暖贴工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为，故A错误； B．由分析可知，正极反应式为，则暖贴工作时需要与空气中的和水蒸气接触，故B正确； C．由分析可知，暖贴工作时，铁做负极被消耗，活性炭做正极不被消耗，故C错误； D．负极产生的亚铁离子与正极产生的氢氧根离子生成，被氧化为，受热分解生成红色的，故D错误； 故选B。 11．金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种海水中钢闸门的防腐措施示意图。下列说法错误的是 A．图1中，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O=OH- B．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明应该更换阳极材料 C．图2中，保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．锌块可以做图1中的牺牲阳极，高硅铸铁可以做图2中的不溶性辅助阳极 【答案】B 【解析】A．图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，钢闸门作为原电池的正极，O2在正极得到电子生成OH-，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=OH-，A正确； B．图1为牺牲阳极法，腐蚀电流为零可能意味着牺牲阳极消耗完毕，需更换，图2为外加电流保护法，腐蚀电流为零可能表示保护电流恰好使钢闸门处于完全保护状态，无需更换材料，B错误； C．图2为外加电流法，海水成分、温度、流速等环境因素会影响腐蚀速率，需调整保护电流强度以维持有效保护，C正确； D．图1中是牺牲阳极法，保护钢闸门用比Fe活泼性强的金属做负极，即牺牲阳极，Zn的活泼性大于Fe，可以用Zn做阳极材料，图2为外加电流法，高硅铸铁（耐腐蚀）适合做不溶性辅助阳极，D正确； 故选B。 12．下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是 A．外加电流保护法 B．牺牲阳极保护法 C．涂防锈漆 D．制成不锈钢 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．外加电流的阴极保护法，应该铁连接电源的负极，A错误； B．铁、镁构成原电池，镁作负极、铁做正极，为牺牲阳极的阴极保护法，B正确； C．防锈漆的作用为隔离钢铁和潮湿空气，从而防止腐蚀，C正确； D．制成不锈钢，改变钢铁内部结构，防止铁生锈，D正确； 故选A。 二、填空题 13．研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。 (1)下图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 (2)该小组将上图装置改进成下图装置并进行实验，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”)。 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(2)题图中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 向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液 a点附近溶液出现红色 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 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)设计下左图装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内压强和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从下右图中可分析，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作阳极置于溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极的电极反应式 。 【答案】(1)AC (2)减慢 (3)b (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) 【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； 故答案为AC。 （2）红墨水液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析相同时间内柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，在2min时间内，1~3min、3~5min、5~7min、7~9min时间内液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.7cm、0.5cm，则铁腐蚀的速率逐渐减慢； 故答案为减慢。 （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点电极上有生成，电极反应式，发生还原反应，a为正极；b点周围出现蓝色沉淀，说明b点电极上有生成，电极反应式为，发生了氧化反应，b为负极。 故答案为b。 （4）由图可知，0~时间内锥形瓶内压强增大，说明在此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，随着酸被消耗，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：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）Fe作阳极置于溶液中，Fe钝化形成致密，阳极反应式为； 故答案为。 14．《我在故宫修文物》这部纪录片里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。请写出Cu在空气中生成铜锈的方程式 。 (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。考古学者将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示： Cu2(OH)3Cl属于 (填“无害锈”和“有害锈”)。 (3)文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，请结合如图回答： ①过程I的正极反应物是 。 ②过程I负极的电极反应式是 。 (4)青铜器的修复有多种方法，其中之一是碳酸钠法：将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)3Cl；写出碳酸钠法的离子方程式 。 【答案】(1)2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3 (2)有害锈 (3) 氧气和水 Cu-e-+Cl-=CuCl (4)4CuCl+O2+2H2O+2=2Cu2(OH)2CO3+4Cl- 【解析】（1）铜在空气中与空气中的氧气、二氧化碳和水生成铜绿，所以铜在空气中生成铜锈的方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3； （2）从图中可知Cu2(OH)3Cl结构疏松，没能阻止潮湿的空气与铜接触，会加快Cu的腐蚀，所以Cu2(OH)3Cl属于有害锈； （3）结合图像可知，正极得电子发生还原反应，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，即过程I的正极反应物是氧气和水；有害锈的形成过程中会产生白色不溶于水的固体氯化亚铜，即铜作负极失电子生成氯化亚铜，所以过程I的负极反应式为Cu-e-+Cl-=CuCl； （4）将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)3Cl，碳酸钠法的离子方程式为4CuCl+O2+2H2O+2=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$