第18讲 金属的腐蚀与防护-【暑假预学】2025-2026学年高二化学人教版（2019）预学教程

第18讲 金属的腐蚀与防护 学习任务 预学1：金属的腐蚀 预学2：金属的防护 ◆预学1 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生_________反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为_________，金属发生_________。 (2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接_________而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 ②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生_________反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 2．电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较_________ 水膜酸性很_______或呈_______性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 __________________ ____________________ 总反应 _________________________ __________________ 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 (2)实验探究：电化学腐蚀 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面_________ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生_________ 腐蚀 ①试管中产生气泡的速率_________ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成_________ 腐蚀，速率更快 【易错警示】 (1)金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。 (2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 【典例1】如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( ) A．碳表面发生还原反应 B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主 D．图②中，正极反应式为O2+4e－+2H2O═4OH－ 【对点练】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。 下列说法正确的是( ) A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 ◆预学2 金属的防护 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：_________原理 要求：被保护的金属作_________极，活泼性更强的金属作_________极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块 实验探究一： 如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 结论 溶液中不含_________，铁作正极未被腐蚀 实验探究二： 培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。 实验 装置 现象 铁钉周围变________ 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变________ 结论 铁作为________极时易腐蚀，作为________极时未腐蚀 (2)外加电流法 原理：电解池原理 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【名师点评】 用铁氰化钾溶液检验溶液中的Fe2+的原理：铁氰化钾遇Fe2+生成沉淀的离子方程式：3Fe2+ +2 [Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【典例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 【对点练】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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( ) A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属M的活动性比Fe的活动性弱 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 金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂。( ) (2)铁的电化学腐蚀负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。( ) (3)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。( ) (4)铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀。( ) (5)每生成1mol铁锈(Fe2O3·xH2O)，理论上消耗标准状况下的O233.6L。( ) (6)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。( ) (7)镀锌铁和镀锡铁在保护层破损后，就失去了对金属的保护作用。( ) (8)外加电流法是把被保护的钢闸门作为阳极，把惰性电极作为辅助阴极。( ) (9)牺牲阳极法利用的是电解池原理。( ) (10)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用。( ) 【基础训练】 1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈 D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 2．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( ) A．金属被腐蚀的本质：2xM＋yO2===2MxOy B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 3．化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是( ) A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀 C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体 D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门 4．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：O 2+4e-=2O2- C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D．负极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 5．铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 6．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正确的是( ) A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−=Fe3+ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 D．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 7．闸门由钢质材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。下列说法不正确的是( ) A．a、b间用导线连接时，则X可以是锌 B．a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上 C．X应定期更换 D．a、b间用导线连接时，则X发生还原反应 8．下列各图所示装置能达到实验目的的是( ) A．图甲，验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙，牺牲阳极的阴极保护法 C．图丙，在铁制品表面镀锌 D．图丁，测定盐酸的pH 9．将一块镀层破损的铁片置于海边潮湿环境中，一段时间后铁片如图所示。下列说法正确的是( ) A．电子由镀层流向铁 B．铁片凹陷深处产生了较多OH－ C．镀层的金属性比铁弱 D．对铁进行了牺牲阳极的阴极保护 10．全世界每年因钢铁锈蚀造成巨大损失，钢铁吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．钢铁腐蚀过程不只发生化学能与电能的转化 B．钢铁腐蚀的正极反应为：Fe-2e-=Fe2+ C．电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率 D．将地下铁管与铜块连接，可保护铁管 11．利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的条件下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效转化，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．工作过程中，铁极为正极 B．在强酸性污水中处理效果更好 C．富氧时，碳极电极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－=4OH－ D．工作过程中电子从铁极流出，通过溶液被运输至碳极表面 12．港珠澳大桥设计寿命达120年，对桥体钢构件采用的主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不正确的是( ) A．钢铁在海水中的腐蚀主要为析氢腐蚀 B．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 C．钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为：Fe-2e-Fe2+ D．①②防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法 13．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是( ) A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀 B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+ D．图中生成铁锈最多的是乙区域 14．某同学进行以下实验： 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1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”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法正确的是( ) A．腐蚀过程中有H2生成 B．边缘处红色说明： C．反应后中心区域溶液的pH>7 D．反应过程中化学能完全转化为电能 15．下列关于金属的腐蚀与防护的叙述不正确的是( ) A．图①马口铁(镀锡铁)即使镀层破损，依然不易生锈 B．图②若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀 C．图②若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 D．图③若金属M比铁活泼，可防止钢铁输水管腐蚀 16．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。 (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 ___________________________。 17．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。 (1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________________。 (2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答： ①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________。 ②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。 ③镀层破损后，不易被腐蚀的是___________(填A或B)。 A．镀铜铁 B．镀锌铁 C．镀锡铁 18．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列2种腐蚀现象回答下列问题： (1)图1，被腐蚀的金属为____，其腐蚀类型属于____(填字母)。图2，金属腐蚀类型属于____(填字母)。 A．化学腐蚀 B．电化学腐蚀 C．析氢腐蚀 D．吸氧腐蚀 (2)图1中Cu的作用是______，结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理______。 (3)图2中铁的生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整：正极反应为_______，负极反应为______，总反应为____。 (4)下列防止铁制品生锈的措施合理的是__________。 A．在铁闸门表面涂油漆 B．在地下铁管道上安装若干镁合金 C．将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化 【能力提升】 19．下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是( ) 操作 现象 一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红； ②中…… A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路 B．①中变红是因为发生反应2H+＋2e-＝H2↑，促进了水的电离 C．②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红 D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M—2e-＝M2+(M代表锌或铁) 20．考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成份如下图所示： 已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl。下列分析不正确的是( ) A．氧气是正极反应物 B．铜锈的成份与氧气浓度、pH有关 C．图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀 21．碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的CO2及水引起的腐蚀问题(俗称二氧化碳腐蚀)引起了广泛关注。深井中二氧化碳腐蚀的主要过程如下所示： 负极：Fe(s)+ 2HCO3- (aq) -2e- = FeCO3 (s)+H2CO3(aq)(主要) 正极：2H2CO3(aq) +2e- = H2↑+2HCO3- ( aq)(主要) 下列说法不正确的是 A．钢铁在CO2 水溶液中的腐蚀总反应可表示为CO2+H2O +Fe= FeCO3 +H2 B．深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为化学腐蚀 C．碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐份含量有关，盐份含量高腐蚀速率会加快 D．腐蚀过程表明含有CO2 的溶液其腐蚀性比相同pH 值的 HCl溶液腐蚀性更强 22．化学科技工作者对含有碳杂质的金属铝的腐蚀与溶液酸碱性的关系进行了研究，在25 ℃时得出溶液pH值对铝的腐蚀影响关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．金属铝在浓硫酸中的腐蚀速率大于盐酸中的腐蚀速率 B．金属铝在中性环境中不易被腐蚀 C．金属铝在pH＝8.5的Na2CO3 溶液中会发生电化学腐蚀析出氧气 D．不能用电解的方法在金属铝的表面生成致密的氧化物薄膜 23．Ⅰ.钢铁容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一、可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。 (1)K 与 M 连接时钢铁桥墩的电化学防护方法为___________。 (2)K与N连接时，钢铁桥墩为___________极(填"正"、"负"、"阴"或"阳")，电极反应式为___________。 (3)下列各情况中，Fe片腐蚀由快到慢的顺序是___________。 (4)已知：2Fe2O3(s)+3C(s)=3CO2(g)+4Fe(s) ΔH = +234.1 kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH = -393.5 kJ/mol。 根据以上信息，则Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)的热化学方程式是__________。 Ⅱ.经研究发现青铜器的腐蚀竟然都跟原电池有关。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的示意图。 (1)腐蚀过程中，负极是___________(填图中字母"a"或"b"或"c")； (2)环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为___________。 (3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为___________ L(标准状况)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 13 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第18讲 金属的腐蚀与防护 学习任务 预学1：金属的腐蚀 预学2：金属的防护 ◆预学1 金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念：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。其实质是金属原子失去电子变为 阳离子 ，金属发生 氧化反应 。 (2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： ①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。腐蚀的速率随温度升高而加快。 ②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生 原电池 反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 2．电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较 强 水膜酸性很 弱 或呈 中 性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 (2)实验探究：电化学腐蚀 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面 上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生 吸氧 腐蚀 ①试管中产生气泡的速率 快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成 电化学 腐蚀，速率更快 【易错警示】 (1)金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。 (2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 【典例1】如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( ) A．碳表面发生还原反应 B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主 D．图②中，正极反应式为O2+4e－+2H2O═4OH－ 【答案】D 【解析】A项，碳是正极，表面发生还原反应，A正确；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为氧化铁，B错误；C项，图①为析氢腐蚀，电解质溶液呈酸性，生活中钢铁制品的腐蚀以图②吸氧腐蚀为主，C错误；D项，图②为吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－，D正确。故选 D。 【对点练】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。 下列说法正确的是( ) A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 【答案】D 【解析】A项，铁作负极，发生失电子的氧化反应，选项A错误；B项，铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，选项B错误；C项，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，选项C错误；D项，在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，选项D正确。故选D。 ◆预学2 金属的防护 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理： 原电池 原理 要求：被保护的金属作 正 极，活泼性更强的金属作 负 极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块 实验探究一： 如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 结论 溶液中不含 Fe2＋ ，铁作正极未被腐蚀 实验探究二： 培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。 实验 装置 现象 铁钉周围变 红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变 红 结论 铁作为 负 极时易腐蚀，作为 正 极时未腐蚀 (2)外加电流法 原理：电解池原理 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【名师点评】 用铁氰化钾溶液检验溶液中的Fe2+的原理：铁氰化钾遇Fe2+生成沉淀的离子方程式：3Fe2+ +2 [Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【典例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。 【对点练】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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是( ) A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属M的活动性比Fe的活动性弱 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 【解析】A项，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项，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项，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项，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。 金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂。( ) (2)铁的电化学腐蚀负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。( ) (3)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。( ) (4)铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀。( ) (5)每生成1mol铁锈(Fe2O3·xH2O)，理论上消耗标准状况下的O233.6L。( ) (6)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。( ) (7)镀锌铁和镀锡铁在保护层破损后，就失去了对金属的保护作用。( ) (8)外加电流法是把被保护的钢闸门作为阳极，把惰性电极作为辅助阴极。( ) (9)牺牲阳极法利用的是电解池原理。( ) (10)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用。( ) 【答案】(1) √ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√ 【基础训练】 1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈 D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 【答案】D 【解析】金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误。 2．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( ) A．金属被腐蚀的本质：2xM＋yO2===2MxOy B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 【答案】C 【解析】金属被腐蚀的本质是金属原子失电子，发生氧化反应：M－ne－===Mn＋，A错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，铁先被腐蚀，B错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C正确、D错误。 3．化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是( ) A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀 C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体 D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门 【答案】A 【解析】发生吸氧腐蚀时正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误；选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错；选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。 4．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：O 2+4e-=2O2- C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D．负极反应式：Fe-3e-=Fe3+ 【答案】A 【解析】A项，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；B项，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；C项，原电池反应会加快铁制品的腐蚀，故C错误；D项，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。 5．铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 【答案】B 【解析】铁铆钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。 6．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正确的是( ) A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−=Fe3+ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 D．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 【答案】D 【解析】A项，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，故A错误；B项，该装置为原电池，将化学能转化成电能，但部分化学能转化成热能，故B错误；C项，弱酸性或中性条件下铁腐蚀为吸氧腐蚀，以水代替NaCl溶液，溶液仍为中性，铁仍能发生吸氧腐蚀，只是腐蚀速率变慢，故C错误；D项，活性炭、铁在NaCl溶液中构成原电池，铁作负极，活性炭为正极，加快反应速率，故D正确；故选D。 7．闸门由钢质材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。下列说法不正确的是( ) A．a、b间用导线连接时，则X可以是锌 B．a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上 C．X应定期更换 D．a、b间用导线连接时，则X发生还原反应 【答案】D 【解析】a、b用导线连接时形成原电池，若要保护钢闸门，则X活泼性应强于铁，X可以是锌，A正确；若接入电源，则a应连电源的负极作阴极，B正确；X不断消耗，应定期更换，C正确；a、b用导线连接时形成原电池，X失去电子发生氧化反应，D错误。 8．下列各图所示装置能达到实验目的的是( ) A．图甲，验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙，牺牲阳极的阴极保护法 C．图丙，在铁制品表面镀锌 D．图丁，测定盐酸的pH 【答案】A 【解析】A项，图甲，在酸性条件下铁发生析氢腐蚀，在中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀，该图是中性条件，发生吸氧腐蚀，A能达到实验目的；B项，图乙，铁比碳活泼，形成原电池时，铁为负极发生氧化反应被腐蚀，故不能用此装置保护水体中的钢铁设备，B不能达到实验目的；C项，图丙，锌比铁活泼，Fe2+得电子能力比Zn2+强，则在阴极上，Fe2+得电子生成铁单质，无法在铁电极上镀锌，应使用硫酸锌做电解液，C不能达到实验目的；D项，图丁，pH试纸不能润湿，D不能达到实验目的；故选 A。 9．将一块镀层破损的铁片置于海边潮湿环境中，一段时间后铁片如图所示。下列说法正确的是( ) A．电子由镀层流向铁 B．铁片凹陷深处产生了较多OH－ C．镀层的金属性比铁弱 D．对铁进行了牺牲阳极的阴极保护 【答案】C 【解析】A项，由图可知，铁片被腐蚀，说明铁做负极，电子由铁流向镀层金属，故A不选；B项，铁皮作负极，失电子产生较多的Fe2＋，即铁皮凹陷处产生较多的Fe2＋，故B不选；C项，构成原电池的条件之一就是有两个活性不同的电极，由图可知，铁片被腐蚀，说明铁做负极，所以镀层金属的金属性比铁弱，故选C；D项，如果镀层金属的金属性比铁强，则铁为正极，镀层为负极，则为牺牲阳极保护阴极，但本题中镀层金属的金属性比铁弱，不属于牺牲阳极阴极保护法，故D不选；故选C。 10．全世界每年因钢铁锈蚀造成巨大损失，钢铁吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．钢铁腐蚀过程不只发生化学能与电能的转化 B．钢铁腐蚀的正极反应为：Fe-2e-=Fe2+ C．电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率 D．将地下铁管与铜块连接，可保护铁管 【答案】C 【解析】A项，钢铁腐蚀过程不仅发生化学能与电能的转化，钢铁的锈蚀过程属于缓慢氧化，还放出热量，所以还发生化学能与热能的转化，A正确；B项，钢铁发生的腐蚀为吸氧腐蚀，负极上金属铁失电子，发生氧化反应，正极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，B错误；C项，因为反应速率与离子浓度正相关，所以电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率， C正确； D项，将地下铁管与铜块连接会构成原电池，铁作负极，铜作正极，所以不能保护铁管，反而会加快铁管的腐蚀，D错误；故选 C。 11．利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的条件下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效转化，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．工作过程中，铁极为正极 B．在强酸性污水中处理效果更好 C．富氧时，碳极电极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－=4OH－ D．工作过程中电子从铁极流出，通过溶液被运输至碳极表面 【答案】C 【解析】铁极上铁失电子产生亚铁离子，碳极上主要发生吸氧腐蚀，氧气得电子产生氢氧根离子。A项，工作过程中，铁极为负极，A错误；B项，强酸性污水中难以形成絮凝剂，效果不佳，B错误；C项，富氧时，氧气放电，碳极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C正确；D项，电子不能在溶液中传导，D错误；故选C。 12．港珠澳大桥设计寿命达120年，对桥体钢构件采用的主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不正确的是( ) A．钢铁在海水中的腐蚀主要为析氢腐蚀 B．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 C．钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为：Fe-2e-Fe2+ D．①②防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法 【答案】A 【解析】A项，海水成中性，或弱酸性，因此钢铁在海水中的腐蚀主要为吸氧腐蚀，故A错误；B项，防腐方法并不能完全防止铁的腐蚀，只能减缓钢铁腐蚀，故B正确；C项，钢铁发生吸氧腐蚀时的负极是Fe失电子生成亚铁离子，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；D项，铝和锌的活泼性大于铁，防腐过程中铝和锌均失去电子，铁为正极被保护，所以①②防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；故选A。 13．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是( ) A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀 B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+ D．图中生成铁锈最多的是乙区域 【答案】D 【解析】A项，海水溶液为弱碱性，发生吸氧腐蚀，A错误；B项，将铁闸与石墨相连，铁比碳活泼，铁作负极失电子，可以加快海水对铁闸的腐蚀，B错误；C项，铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁离子，电极反应式：Fe-2e−=Fe2+，C错误；D项， 在乙处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，故D正确；故选D。 14．某同学进行以下实验： 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1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”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法正确的是( ) A．腐蚀过程中有H2生成 B．边缘处红色说明： C．反应后中心区域溶液的pH>7 D．反应过程中化学能完全转化为电能 【答案】C 【解析】A项，取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水，铁皮发生吸氧腐蚀，没有H2生成，A错误；B项，铁片发生吸氧腐蚀，Fe电极方程式为：Fe-2e-=Fe2+，边缘处红色得原因是二价铁被空气中的氧气氧化为三价铁，B错误；C项，铁片发生吸氧腐蚀，反应后中心区域溶液呈碱性，pH>7，C正确；D项，铁皮发生吸氧腐蚀得原理是原电池，但化学能不能完全转化为电能，D错误；故选C。 15．下列关于金属的腐蚀与防护的叙述不正确的是( ) A．图①马口铁(镀锡铁)即使镀层破损，依然不易生锈 B．图②若将钢闸门与电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀 C．图②若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 D．图③若金属M比铁活泼，可防止钢铁输水管腐蚀 【答案】A 【解析】A项，由于Fe比Sn活泼，图①马口铁(镀锡铁)即使镀层破损，将因为与空气中的CO2、H2O、O2等形成电化学腐蚀，加快铁生锈，A不正确；B项，图②若将钢闸门与电源的负极相连，则钢闸门作阴极，故可防止钢闸门腐蚀，B正确；C项，图②若断开电源，钢闸门中将形成Fe和C两电极，在海水和O2作用下形成原电池，电解质溶液呈中性或弱酸性，故将发生吸氧腐蚀，C正确；D项，图③若金属M比铁活泼，则M作负极，失电子，从而保护了铁，故可防止钢铁输水管腐蚀，D正确；故选A。 16．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。 (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+ 【解析】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)。(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+。 17．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。 (1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________________。 (2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答： ①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________。 ②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。 ③镀层破损后，不易被腐蚀的是___________(填A或B)。 A．镀铜铁 B．镀锌铁 C．镀锡铁 【答案】(1)BD (2)①铜 Cu2＋ + 2e－=== Cu ②0.08 ③B 【解析】(1)A．形成原电池反应，铁为负极，碳为正极，为铁的吸氧腐蚀，故A错误；B．锌比铁活泼，铁为正极，被保护而难以腐蚀，故B正确；C．水中溶解氧气，铁可发生腐蚀，故C错误；D．铁连接电源负极，为阴极，被保护不易腐蚀，故D正确。故选BD；(2)①在铁件的表面镀铜，铜为阳极，铁为阴极，B发生还原反应，电极方程式为Cu2＋+2e－=Cu；②两电极变化的质量相同，二者质量差为5.12 g，阳极溶解的铜为5.12g/2=2.56g，n(Cu)=2.56g/64g·mol－1=0.04mol，则电镀时电路中通过的电子为0.08mol。③A和B比较：铁比铜活泼，形成原电池反应时，铁为负极，铜为正极，镀层破损后，铁更容易被腐蚀；而锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被腐蚀；C中锡活沷性比铁弱，镀层破损后，铁做负极易被腐蚀，故选B。 18．金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列2种腐蚀现象回答下列问题： (1)图1，被腐蚀的金属为____，其腐蚀类型属于____(填字母)。图2，金属腐蚀类型属于____(填字母)。 A．化学腐蚀 B．电化学腐蚀 C．析氢腐蚀 D．吸氧腐蚀 (2)图1中Cu的作用是______，结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理______。 (3)图2中铁的生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O，将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整：正极反应为_______，负极反应为______，总反应为____。 (4)下列防止铁制品生锈的措施合理的是__________。 A．在铁闸门表面涂油漆 B．在地下铁管道上安装若干镁合金 C．将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化 【答案】(1)铁或Fe BC BD (2)做正极材料，导电 铜做正极，氢离子在内电路移向正极，得到电子，生成氢气；铁做负极，在外电路失去电子，电子从负极移向正极，金属铁被腐蚀成亚铁离子。 (3)O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe-4e-=2Fe2+ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (4)ABC 【解析】(1) 析氢腐蚀发生条件为较强酸性环境，图1为二氧化硫的水溶液，酸性较强，与铁、铜形成电化学腐蚀中的析氢腐蚀；图2为碱性环境，碱性或中性或酸性较弱环境易发生吸氧腐蚀，腐蚀类型属于电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；(2)图1中Cu的作用是做正极材料，导电(不参与反应)，结合电极反应、电子移动、离子移动等，可得出图1金属被腐蚀的原理为铜做正极，氢离子在内电路移向正极，得到电子，生成氢气，铁做负极，在外电路失去电子，从负极移向正极，金属铁被腐蚀成亚铁离子。(3)图2发生吸氧腐蚀，正极反应为氧气得电子，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- ，负极反应为铁失电子，反应式为2Fe-4e-=2Fe2+，总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；(4)下列防止铁制品生锈的措施可以在铁闸门表面涂一层保护膜如油漆等，也可以在地下铁管道上安装若干镁合金或锌合金(比铁活泼)，利用牺牲阳极保护法来防止铁生锈，还可将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化，在铁表面形成致密氧化膜来防止铁生锈，故选ABC。 【能力提升】 19．下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是( ) 操作 现象 一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红； ②中…… A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路 B．①中变红是因为发生反应2H+＋2e-＝H2↑，促进了水的电离 C．②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红 D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M—2e-＝M2+(M代表锌或铁) 【答案】B 【解析】A项，NaCl的琼脂水溶液能够让离子自由运动，所以其为离子迁移的通路，A正确；B项，①中变红是因为发生反应O2+4e-+2H2O==4OH-，OH-使酚酞变红，B不正确；C项，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，因生成OH-使酚酞变红，而使铜丝附近区域变红，C正确；D项，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正确；故选B。 20．考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成份如下图所示： 已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl。下列分析不正确的是( ) A．氧气是正极反应物 B．铜锈的成份与氧气浓度、pH有关 C．图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀 【答案】C 【解析】A项，青铜器中含铜锡等金属，也含有其它金属及非金属杂质，由于物质活动性不同，周围有电解质溶液，形成了原电池，Cu为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，由于电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，变为OH-，因此氧气是正极反应物，A正确；B项，根据图2可知：在锈蚀小孔外物质成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl，Cu元素化合价为+2价；在小孔附近物质是Cu2O，小孔内壁物质成分是CuCl，Cu元素化合价为+1价，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，物质成分与氧气浓度有关；在溶液酸性较强时可逆反应2CuCl+H2OCu2O+2HCl的平衡逆向移动，物质成分主要是CuCl，若溶液酸性弱，，平衡正向移动，物质成分主要是Cu2O，可见物质成分也与溶液的pH有关，B正确；C项，溶液中微粒Cl-总是向低洼处流动，因此会从小孔外向小孔内移动，与氧气浓度较小时的+1价Cu形成难溶性固体CuCl， C错误；D项，由于Sn是比较活泼的金属，因此也会与活动性比Sn弱的金属构成原电池，Sn为负极，被氧化而引起电化学腐蚀，D正确；故选C。 21．碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的CO2及水引起的腐蚀问题(俗称二氧化碳腐蚀)引起了广泛关注。深井中二氧化碳腐蚀的主要过程如下所示： 负极：Fe(s)+ 2HCO3- (aq) -2e- = FeCO3 (s)+H2CO3(aq)(主要) 正极：2H2CO3(aq) +2e- = H2↑+2HCO3- ( aq)(主要) 下列说法不正确的是 A．钢铁在CO2 水溶液中的腐蚀总反应可表示为CO2+H2O +Fe= FeCO3 +H2 B．深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为化学腐蚀 C．碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐份含量有关，盐份含量高腐蚀速率会加快 D．腐蚀过程表明含有CO2 的溶液其腐蚀性比相同pH 值的 HCl溶液腐蚀性更强 【答案】B 【解析】A项，由深井中二氧化碳腐蚀的主要过程的电极反应式：负极：Fe(s)+2HCO3-(aq)-2e-═FeCO3(s)+H2CO3(aq)；正极：2H2CO3(aq)+2e-═H2↑+2HCO3-(aq)，因此总反应可表示为CO2+H2O+Fe═FeCO3+H2，故A正确；B项，深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀涉及原电池原理，故主要为电化学腐蚀，不是化学腐蚀，故B错误；C项，碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐份含量有关，盐份含量越高，溶液中离子浓度越大，导电能力越强，腐蚀速率越快，故C正确；D项，碳酸是弱酸，盐酸是强酸，等pH值的CO2的溶液与HCl溶液相比，H2CO3(aq)的浓度要大得多，故腐蚀性比相同pH值的HCl溶液腐蚀性更强，故D正确；故选B。 22．化学科技工作者对含有碳杂质的金属铝的腐蚀与溶液酸碱性的关系进行了研究，在25 ℃时得出溶液pH值对铝的腐蚀影响关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．金属铝在浓硫酸中的腐蚀速率大于盐酸中的腐蚀速率 B．金属铝在中性环境中不易被腐蚀 C．金属铝在pH＝8.5的Na2CO3 溶液中会发生电化学腐蚀析出氧气 D．不能用电解的方法在金属铝的表面生成致密的氧化物薄膜 【答案】B 【解析】A项，铝在浓硫酸中钝化，错误；B项，由图可知在5<pH<8时，腐蚀度小，正确；C项，碱性溶液中发生吸氧腐蚀，错误；D项，可以利用电解法在铝表面生成致密的氧化膜，错误。 23．Ⅰ.钢铁容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一、可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。 (1)K 与 M 连接时钢铁桥墩的电化学防护方法为___________。 (2)K与N连接时，钢铁桥墩为___________极(填"正"、"负"、"阴"或"阳")，电极反应式为___________。 (3)下列各情况中，Fe片腐蚀由快到慢的顺序是___________。 (4)已知：2Fe2O3(s)+3C(s)=3CO2(g)+4Fe(s) ΔH = +234.1 kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH = -393.5 kJ/mol。 根据以上信息，则Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)的热化学方程式是__________。 Ⅱ.经研究发现青铜器的腐蚀竟然都跟原电池有关。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的示意图。 (1)腐蚀过程中，负极是___________(填图中字母"a"或"b"或"c")； (2)环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为___________。 (3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为___________ L(标准状况)。 【答案】Ⅰ.(1)外加电流法 正 O2+4e-+2H2O=4OH- (5)(2)(1)(3)(4) 4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1414.6 kJ/mol Ⅱ.(1)c (2)2Cu2＋+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓ (3)0.448 【解析】Ⅰ．(1)K 与 M 连接时钢铁桥墩连接外接电源的负极，成为电解池的阴极，为外加电流的阴极保护法；(2)由于Zn比Fe活泼，所以K与N连接时，锌板为负极，钢铁桥墩为正极，电池总反应为Zn的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；(3)(1)中未形成原电池，腐蚀速率较慢；(2)中Fe比Sn活泼，为原电池负极，加速腐蚀；(3)中Zn比Fe活泼，Fe被保护，不被腐蚀；(4)中Fe为电解池的阴极，被保护，不被腐蚀，且保护效果比(3)好；(5)中Fe为原电池的阳极，加速腐蚀，且比原电池腐蚀更快；综上所述Fe片腐蚀由快到慢的顺序为(5)(2)(1)(3)(4)；(4)已知：①2Fe2O3(s)+3C(s)=3CO2(g)+4Fe(s) ΔH = +234.1 kJ/mol，②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH = -393.5 kJ/mol，根据盖斯定律，②×3-①可得4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=(-393.5kJ/mol)×3-234.1 kJ/mol =-1414.6 kJ/mol；Ⅱ．(1)据图可知腐蚀过程为Cu的吸氧腐蚀，所以青铜基体为负极，故选c；(2)O2在正极被还原为OH-，Cu在负极被氧化为Cu2+，所以离子方程式为2Cu2＋+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓；(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为=0.02mol，则生成0.04molCu2+，转移0.08mol电子，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，转移0.08mol电子时消耗0.02mol氧气，标况下体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 8 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$