第07讲 金属腐蚀的原理和类型判断（重难点讲义）化学苏教版2019选择性必修1

第07讲 金属腐蚀的原理和类型判断 1、认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 3、熟知金属防护方法，特别是理解电化学防护的方法 一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生____________而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀的实质。 金属原子______电子被______的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为____________。 (3)金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀：指金属与其他物质______接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生____________反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2．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 水膜酸性较弱或呈中性 负极 ____________ 正极 _________________ __________________ 总反应 __________________ ________________________ 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3•nH2O)，反应如下： ________________________，2Fe(OH)3===Fe2O3•nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 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 三．不同条件下金属腐蚀快慢的比较 (1)影响金属腐蚀的因素。 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： ①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 ②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 ③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 (2)不同条件下金属腐蚀快慢的判断。 条件 快慢顺序 腐蚀类型不同 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 题型01金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 【典例】下列文物的腐蚀与电化学原理有关的是 A．铜、铁类文物生锈 B．竹木类文物干裂 C．书画类文物变黄 D．丝织类文物褪色 【变式】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 题型02 析氢腐蚀 【典例】钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是 A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应： C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 【变式】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 题型03 吸氧腐蚀 【典例】五祀卫鼎是判断西周中期青铜器的标准器，现存于陕西历史博物馆，其外观如图所示。下列叙述错误的是 A．选择“王水”浸泡去除晶面的铜镜 B．鼎面上锈的主要成分是 C．青铜在半干半湿的条件下最易发生吸氧腐蚀 D．青铜比纯铜熔点低、硬度大 【变式】戍嗣子鼎是中国国家博物馆收藏的商代晚期青铜器。下列说法错误的是 A．若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，会加速铜的腐蚀 B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3] C．铜被腐蚀过程中，会发生吸氧腐蚀 D．保护青铜文物时，可用缓蚀剂抑制负极反应 题型04 金属的防护 【典例】化学与人类的生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A．“福建舰”海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀，利用了牺牲阳极保护法 B．作为纳米荧光材料的碳量子点属于胶体 C．建筑材料沙子的主要成分二氧化硅属于酸性氧化物 D．“神舟十九号”宇航员安装防护罩使用的高强度碳纤维操纵杆属于新型无机非金属材料 【变式】赵州桥作为世界上现存最古老、保存最完好的大型敞肩石拱桥，其主要采用当地出产的青灰色石灰岩(即石灰石)经过精细凿刻后砌筑，在相邻拱石之间嵌入“腰铁”和横向铁拉杆，石块间使用石灰、粘土和糯米浆混合的灰浆粘合。下列有关赵州桥能够长久保存的原因说法中错误的是 A．石灰岩经过精细凿刻后砌筑，使石块缝隙小，减少水分和空气与碳酸钙发生化合反应 B．粘土的主要成分硅酸盐，基本结构为Si、O四面体，抗腐蚀能力强 C．糯米主要成分为蛋白质，石灰的防腐作用能抑制其腐败 D．赵州桥所在华北地区气候干燥，减缓了石材和铁的腐蚀 【巩固训练】 1．下列反应方程式书写正确的是 A．乙烯通入溴水中： B．钢铁发生电化学腐蚀时，负极的电极反应： C．将Cu粉加入浓硝酸中： D．高温下，石英砂与焦炭反应制备： 2．下列说法错误的是 A．镀锌铁的镀层破损铁仍可得到保护 B．钢铁进行发蓝处理表面形成保护膜 C．工业上通过电解饱和食盐水冶炼钠 D．利用电解精炼铜的阳极泥提炼金、银等金属 3．下列有关电池原理的说法错误的是 A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，则外电路中电流由B电极流向A电极 B．图乙所示装置工作时，正极的电极反应式为 C．图丙碱性锌锰电池放电时，负极反应为： D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 4．室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是 实验操作与现象 结论 A 向某溶液中加入溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸，沉淀不消失 该溶液中一定含有 B 取少量溶液，滴加NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝 原溶液中不含 C 在除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置，片刻后，溶液边缘出现红色 铁片发生吸氧腐蚀 D 以Zn、Fe作电极，以酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从Fe电极区域取少量溶液于试管中，滴入2滴KSCN溶液，溶液未变红色 Fe未被腐蚀 A．A B．B C．C D．D 5．下列化学用语对事实的表述不正确的是 A．电镀铜的阴极反应： B．纯水的电导率不为0： C．用除去工业废水中的 D．金属析氢腐蚀的正极反应： 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 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应： D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为： 7．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 8．化学与科技、生产和生活有密切的关系。下列叙述不正确的是 A．航天器表面防热材料所用的镍基合金熔点高于镍 B．光学谐振器中使用的碳纳米管与金刚石、石墨互为同素异形体 C．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，采用的是牺牲阳极保护法 D．珠海航展中歼-35所用的航空煤油可以通过石油分馏得到 9．兴趣小组探究金属的性质，做了如下实验。 【实验一：探究铁生锈的条件】 (1)实验I中铁丝生锈，铁丝若反应时间足够，当打开止水夹时，还能观察到的现象是 。 (2)对比实验 (填序号)，可以得出铁生锈需要水。 【拓展与延伸1】小明发现，海边铁制渔船上的锈迹比江边铁制渔船的多，那海水会加快铁的生锈吗？为此，他设计以下实验，测得密闭容器内温度和压强的变化： 实验 实验药品 实验1 长5cm、直径1mm铁丝，15mL蒸馏水 实验2 长5cm、直径1mm铁丝，15mL海水 (3)根据图1，说明铁生锈会 (填“吸收”或“放出”)热量：根据图1、图2，可以得出结论是 。 【拓展延伸2】无焰食品加热器(含有镁粉、铁粉和氯化钠等)用于野外加热食物。向有100mL水的隔热容器中分别加入下列各组物质，连续搅拌，50s记录一次温度，采集数据。 组别 物质 I 2.4g的整根镁条、2.8g铁粉、5.85gNaCl粉末 Ⅱ 2.4g镁条剪成100份、2.8g铁粉、5.85 g NaCl粉末 Ⅲ 2.4g镁粉、2.8g铁粉、5.85 g NaCl粉末 (4)这个实验的目的是 。 (5)根据图3，不能用无焰食品加热器的化学成分制作暖宝宝，理由是 。 10．某化学兴趣小组设计了如下实验，探究铁的电化学腐蚀及防护原理。 I．铁的电化学腐蚀原理探究 (1)利用如图装置，进行铁的电化学腐蚀原理探究。 装置 实验步骤及操作 现象 a．连接好装置，观察现象 电流表指针偏转 b．一段时间后，向烧杯中滴加酚酞 ___________ c．一段时间后，向烧杯中滴加铁氰化钾溶液 铁棒表面产生蓝色沉淀 ①b中的实验现象为 ，碳棒电极的电极反应式为 。蓝色沉淀的化学式为 。 ②已知：具有氧化性。该小组有同学认为仅通过c中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀。为验证猜想并推出相应结论，设计了如下实验： 实验装置 实验方案 实验现象 1.取煮沸过的 溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入煤油液封 溶液无明显变化 2.继续向试管中加入少许固体 一段时间后，铁片表面产生大量的蓝色沉淀 根据实验现象推出结论：在溶液中， 。 (2)兴趣小组通过数字化实验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随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系，实验装置及数据记录如图。 实验装置 实验数据 ①整个过程中，负极电极反应式为 。 ②酸溶液时，锥形瓶内压强增大的原因是 。 ③请解释酸溶液时锥形瓶内压强几乎不变的原因： 。 Ⅱ．铁制品的防护 (3)铁制品上镀铜，此时铁制品应与电源的 极相连。 (4)金属阳极钝化也是一种电化学防护方法。将作阳极置于溶液中，一定条件下，表面钝化形成致密的氧化膜，则阳极的电极反应式为 。 【强化训练】 11．恒温条件下，用图a装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图b．下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 12．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)已被腐蚀变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是 A．铁锈环的主要成分是，铁片腐蚀过程发生的反应为、 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域 13．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 14．下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 A．在碱性介质中，氢氧燃料电池的负极反应式： B．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式： C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为： D．电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式为： 15．利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示，、、等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是 A．反应①②③④均为还原反应 B．有效腐蚀过程中，1mol三氯乙烯完全脱氯，消耗铁1.5mol C．④的电极反应式为 D．修复过程中可能产生Fe(OH)3 16．潮湿土壤中的铁管道在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为7~8)作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是 A．铁作负极发生氧化反应 B．正极反应为 C．将管道连接废锌块可防止腐蚀 D．酸性环境下铁管道不易被硫酸根腐蚀 17．含可钝化金属的工业管道或反应器，由于会被内部溶液腐蚀，通过外接电源而钝化，称之为阳极保护法。下图是某金属外接电势与电流密度的变化关系，有关说法正确的是 A．阳极保护法中受保护的金属外接电源的负极 B．电流密度越大，金属受保护程度越好 C．CFD区，金属受到保护 D．外接电势越高，对金属保护性越有效 18．船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。 实验 实验装置 实验步骤及现象 电流表指针偏转，电极上未见气泡生成；取出少量电极附近的溶液，滴加溶液，未出现蓝色沉淀 向电极附近滴加溶液，生成蓝色沉淀 ___________ 向区滴加溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失 (1)实验中，作 极。 (2)蓝色沉淀为，说明有产生。 ①对实验中产生的原因作出如下猜想： 猜想a．将Fe氧化； 猜想b．___________将Fe氧化； 猜想c．将Fe氧化； 猜想d．被还原； 猜想b中的物质是 ；依据实验中的现象可否定猜想 (填字母)。 ②理论分析： 资料i：实验条件下，  ，   。 根据资料i推测猜想d不成立，理由是： ，无法生成蓝色沉淀。 因此猜想成立，其中生成的离子方程式为 。 (3)补全实验中的操作和现象，证明发生了吸氧腐蚀： 。 资料ii：实验条件下，Fe与很难发生反应。 (4)结合平衡移动原理，解释实验中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的可能原因 。 (5)将实验装置中的锌片换成铜片，重复实验的操作，推测其与实验现象的差异 。 由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。 19．电解尿素()是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图： (1)溶液中的移动方向为 。 A．a→b                    B．b→a (2)写出b电极的电极方程式 。 (3)已知尿素中C元素为＋4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为 个。 (4) 极的材料可用铁棒， A．a            B．b 且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为 。 (5)若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方程式： 。 (6)与铵态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点： 。 20.某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验： 装置 分别进行的操作 现象 ⅰ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞 ⅱ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加溶液 铁片表面产生蓝色沉淀 已知：具有氧化性，可与反应生成蓝色沉淀普鲁士蓝。 （1）同学甲认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。 实验ⅰ中的现象是 ；用化学用语解释实验i中的现象： 。 （2）同学乙认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是 。 同学乙进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下： 实验 滴管 试管 现象 溶液 ⅲ．蒸馏水 水无明显变化 ⅳ．溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀 ⅴ．溶液 无明显变化 （3）以上实验表明： 。 （4）同学乙将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅲ，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明的作用是 。 （5）同学丙认为上述实验仍不严谨。为进一步探究的氧化性对实验ⅱ结果的影响，又利用同学乙进行的实验装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是 (填字母序号)。 实验 试剂 现象 A 酸洗后的铁片、溶液(已除) 产生蓝色沉淀 B 酸洗后的铁片、和NaCl混合溶液(未除) 产生蓝色沉淀 C 铁片、和NaCl混合溶液(已除) 产生蓝色沉淀 D 铁片、和盐酸混合溶液(已除) 产生蓝色沉淀 （6）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第07讲 金属腐蚀的原理和类型判断 1、认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 3、熟知金属防护方法，特别是理解电化学防护的方法 一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀的实质。 金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为M－ne－===Mn＋。 (3)金属腐蚀的类型。 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2．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 水膜酸性较弱或呈中性 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•nH2O)，反应如下： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3•nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 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 三．不同条件下金属腐蚀快慢的比较 (1)影响金属腐蚀的因素。 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： ①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 ②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 ③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 (2)不同条件下金属腐蚀快慢的判断。 条件 快慢顺序 腐蚀类型不同 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 题型01金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 【典例】下列文物的腐蚀与电化学原理有关的是 A．铜、铁类文物生锈 B．竹木类文物干裂 C．书画类文物变黄 D．丝织类文物褪色 【答案】A 【详解】A．铜、铁在潮湿环境中，表面易形成水膜（含电解质），铁作为活泼金属成为阳极被氧化，氧气在阴极被还原，属于典型的电化学腐蚀，A项正确； B．竹木类文物干裂，是因为是水导致，属于物理变化，B项错误； C．书画类文物变黄是因为与空气接触，发生氧化反应导致，C项错误； D．丝织类文物褪色是因为与空气接触，发生氧化反应导致，D项错误； 答案选A。 【变式】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 【详解】A．金属腐蚀的本质包括电化学腐蚀和化学腐蚀，而选项A仅描述金属与氧气直接反应的化学腐蚀，未涵盖电化学腐蚀，A错误； B．马口铁镀层破损后，Fe比Sn活泼，Fe作为负极优先被氧化，而非镀层Sn被氧化，B错误； C．金属在潮湿空气中主要发生电化学腐蚀，且中性或弱酸性条件下以吸氧腐蚀为主，C正确； D．常温下空气中的金属因存在水膜形成电解质溶液，主要发生电化学腐蚀而非化学腐蚀，D错误； 故选C。 题型02 析氢腐蚀 【典例】钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是 A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应： C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 【答案】D 【详解】A．钢铁在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，从图中可以看出，Fe失去电子，电子通过外电路流向C，所以Fe、C构成原电池的外电路，A正确； B．在钢铁表面，O2得电子生成OH-，若此时溶液中溶有CO2，则可与OH-反应生成等，从而发生反应：，B正确； C．钢铁在潮湿的空气中，开始时电解质溶液的酸性较强，可能发生析氢腐蚀，随着反应进行，溶液酸性减弱，可能会发生吸氧腐蚀，所以吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生，C正确； D．电化学腐蚀过程中，氧气的消耗量难以准确测量和控制，且会受到多种因素的干扰，不能准确利用电化学腐蚀测定空气中氧气的含量，D不正确； 故选D。 【变式】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 【答案】D 【详解】A．Ⅰ中铁钉和铜丝相连，由于铁比铜活泼，Ⅰ中盛有10%食盐水，则铁钉会发生吸氧腐蚀，所以I中左侧压强减小，液面上升，故A正确； B．盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，则Ⅱ中左侧液面会下降，即装置I中左侧液面比装置II中高，故B正确； C．盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，故C正确； D．Ⅲ中虽然铁钉也和铜丝相连，但由于所装试剂为不挥发性硫酸，且浓硫酸具有吸水性，铁钉在干燥的空气中几乎不被腐蚀，故D错误； 故选D。 题型03 吸氧腐蚀 【典例】五祀卫鼎是判断西周中期青铜器的标准器，现存于陕西历史博物馆，其外观如图所示。下列叙述错误的是 A．选择“王水”浸泡去除晶面的铜镜 B．鼎面上锈的主要成分是 C．青铜在半干半湿的条件下最易发生吸氧腐蚀 D．青铜比纯铜熔点低、硬度大 【答案】A 【详解】A．“王水”是由3体积浓盐酸和1体积浓硝酸混合组成，具有强氧化性，如用“王水”去除晶面的铜镜，容易腐蚀青铜，A错误； B．鼎面上的锈是铜锈，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，即，B正确； C．青铜生锈的主要反应为：，即在半干半湿的条件下最易发生吸氧腐蚀，C正确； D．青铜属于合金，合金的特点是硬度大、耐腐蚀性强、可塑性强，但熔点比纯铜低，D正确； 故答案为：A。 【变式】戍嗣子鼎是中国国家博物馆收藏的商代晚期青铜器。下列说法错误的是 A．若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，会加速铜的腐蚀 B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3] C．铜被腐蚀过程中，会发生吸氧腐蚀 D．保护青铜文物时，可用缓蚀剂抑制负极反应 【答案】A 【详解】A．戍嗣子鼎是青铜器，若戍嗣子鼎与铁器共同埋藏，由于金属活动性：铁＞铜，二者形成原电池，铁作负极被腐蚀，戍嗣子鼎被保护，因此不会加速铜的腐蚀，A错误； B．铜锈的主要成分是碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］，B正确； C．铜在潮湿环境中的发生腐蚀以吸氧腐蚀为主，C正确； D．缓蚀剂通过抑制负极反应(金属的氧化反应)减缓金属腐蚀，D正确； 故合理选项是A。 题型04 金属的防护 【典例】化学与人类的生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A．“福建舰”海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀，利用了牺牲阳极保护法 B．作为纳米荧光材料的碳量子点属于胶体 C．建筑材料沙子的主要成分二氧化硅属于酸性氧化物 D．“神舟十九号”宇航员安装防护罩使用的高强度碳纤维操纵杆属于新型无机非金属材料 【答案】B 【详解】A．“福建舰”海水浸泡区的铝、铁构成原电池，铝比铁活泼，铝作负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁被保护，则“福建舰”海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀，利用了牺牲阳极保护法，A正确； B．胶体是一种分散系，由分散质和分散剂组成，分散质的粒子直径通常在1至100纳米之间，作为纳米荧光材料的碳量子点只有分散系没有分散剂，不属于胶体，B错误； C．沙子主要成分是二氧化硅，属于酸性氧化物（能与强碱反应生成盐和水），C正确； D．高强度碳纤维是含碳量在95%以上的新型纤维材料，属于新型无机非金属材料，D正确； 故选B。 【变式】赵州桥作为世界上现存最古老、保存最完好的大型敞肩石拱桥，其主要采用当地出产的青灰色石灰岩(即石灰石)经过精细凿刻后砌筑，在相邻拱石之间嵌入“腰铁”和横向铁拉杆，石块间使用石灰、粘土和糯米浆混合的灰浆粘合。下列有关赵州桥能够长久保存的原因说法中错误的是 A．石灰岩经过精细凿刻后砌筑，使石块缝隙小，减少水分和空气与碳酸钙发生化合反应 B．粘土的主要成分硅酸盐，基本结构为Si、O四面体，抗腐蚀能力强 C．糯米主要成分为蛋白质，石灰的防腐作用能抑制其腐败 D．赵州桥所在华北地区气候干燥，减缓了石材和铁的腐蚀 【答案】C 【详解】A．石灰岩的主要成分碳酸钙会与空气中的二氧化碳和水蒸气反应生成易溶于水的碳酸氢钙，石灰岩经过精细凿刻后砌筑，使石块缝隙小，减少水分和空气与碳酸钙发生化合反应是赵州桥能够长久保存的重要原因之一，故A正确； B．粘土的主要成分硅酸盐，硅酸盐的基本结构是硅氧四面体，性质稳定，抗腐蚀能力强，故B正确； C．糯米主要成分为淀粉，不是蛋白质，故C错误； D．赵州桥所在华北地区气候干燥，减缓了石材中的碳酸钙与二氧化碳和水蒸气反应生成碳酸氢钙的速率，也减缓了铁发生吸氧腐蚀的速率是赵州桥能够长久保存的重要原因之一，故D正确； 故选C。 【巩固训练】 1．下列反应方程式书写正确的是 A．乙烯通入溴水中： B．钢铁发生电化学腐蚀时，负极的电极反应： C．将Cu粉加入浓硝酸中： D．高温下，石英砂与焦炭反应制备： 【答案】D 【详解】A．乙烯与溴水发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，化学方程式为，A项错误； B．钢铁电化学腐蚀时，负极反应为Fe失去2个电子生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，B项错误； C．浓硝酸与Cu反应生成NO₂，离子方程式为，C项错误； D．高温下，石英砂与焦炭反应生成Si和CO，化学方程式为，D项正确； 答案选D。 2．下列说法错误的是 A．镀锌铁的镀层破损铁仍可得到保护 B．钢铁进行发蓝处理表面形成保护膜 C．工业上通过电解饱和食盐水冶炼钠 D．利用电解精炼铜的阳极泥提炼金、银等金属 【答案】C 【详解】A．镀锌铁破损时，锌作为活泼金属优先被腐蚀，保护铁不被氧化，故A正确； B．发蓝处理使钢铁表面生成致密氧化膜（如），隔绝氧气和水，故B正确； C．工业制钠需电解熔融NaCl，电解食盐水生成NaOH、和，无法得到金属钠，故C错误； D．电解精炼铜时，阳极泥含不活泼金属（如Au、Ag），可从中提取金、银，故D正确； 故选C。 3．下列有关电池原理的说法错误的是 A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，则外电路中电流由B电极流向A电极 B．图乙所示装置工作时，正极的电极反应式为 C．图丙碱性锌锰电池放电时，负极反应为： D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【答案】C 【详解】A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，说明A极为负极，B极为正极，在原电池中，电流从正极流向负极，即外电路中电流由B电极流向A电极，A正确； B．图乙所示装置为银锌碱性电池，正极反应为氧化银被还原生成银和氢氧根离子，电极反应式为：，B正确； C．图丙为碱性锌锰电池，负极反应应为锌失去电子生成的锌离子，再结合氢氧根离子形成氢氧化锌，而不是二氧化锰参与反应，负极反应式应为，C错误； D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，形成原电池，Zn作为负极被腐蚀，从而保护了钢铁设施，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，D正确； 故选C。 4．室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是 实验操作与现象 结论 A 向某溶液中加入溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸，沉淀不消失 该溶液中一定含有 B 取少量溶液，滴加NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝 原溶液中不含 C 在除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置，片刻后，溶液边缘出现红色 铁片发生吸氧腐蚀 D 以Zn、Fe作电极，以酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从Fe电极区域取少量溶液于试管中，滴入2滴KSCN溶液，溶液未变红色 Fe未被腐蚀 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．加入溶液生成不溶于盐酸的白色沉淀，可能是BaSO4或AgCl，结论不严谨，A错误； B．滴加NaOH溶液，NaOH溶液少量且未加热，铵根与NaOH反应生成的NH3可能无法逸出，无法使试纸变蓝，不能排除的存在，B错误； C．铁在食盐水中发生吸氧腐蚀，正极生成OH⁻使溶液pH升高，酚酞变红，现象与结论一致，C正确； D．Fe作为正极可能被保护，但若Fe被腐蚀生成Fe2+，KSCN无法检测，结论不严密，D错误； 答案选C。 5．下列化学用语对事实的表述不正确的是 A．电镀铜的阴极反应： B．纯水的电导率不为0： C．用除去工业废水中的 D．金属析氢腐蚀的正极反应： 【答案】A 【详解】A．电镀铜的阴极反应：，A错误； B．因为水是弱电解质，，所以纯水的电导率不为0，B正确； C．与生成沉淀：，C正确； D．金属析氢腐蚀的正极反应，氢离子得到电子，，D正确； 故选A。 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 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ B．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色 C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应： D．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为： 【答案】B 【详解】A．实验Ⅰ中为酸性环境，发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中为中性环境，发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保护，实验Ⅱ中Fe为负极，腐蚀加快，则铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ，A正确； B．验I中锌为负极，铁为正极被保护，溶液中不存在Fe2+，实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处不会出现蓝色，B错误； C．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，Cu为正极，正极O2得电子生成OH-，发生电极反应：，Fe2+向铜片移动，铜片附近得到的Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀， C正确； D．实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，产生的 Fe2+扩散到铁钉附近与 K3[Fe(CN)6]中的 [Fe(CN)6]3-结合，形成蓝色沉淀，离子方程式为：，D正确； 故选B。 7．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 【答案】C 【详解】A．铁的电化学腐蚀发生电化学反应，不属于化学腐蚀，A错误； B．段越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，B错误； C．根据分析，段正极反应式主要为，C正确； D．铁锈疏松，不能阻止铁粉继续发生腐蚀，段基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同，D错误； 故选C。 8．化学与科技、生产和生活有密切的关系。下列叙述不正确的是 A．航天器表面防热材料所用的镍基合金熔点高于镍 B．光学谐振器中使用的碳纳米管与金刚石、石墨互为同素异形体 C．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，采用的是牺牲阳极保护法 D．珠海航展中歼-35所用的航空煤油可以通过石油分馏得到 【答案】A 【详解】A．合金的熔点通常低于其组成金属，因此镍基合金熔点应低于纯镍，故A错误； B．碳纳米管、金刚石和石墨均由碳元素组成的单质，属于同素异形体，故B正确； C．镁的金属活动性比铁强，构成原电池时，镁作负极被腐蚀，从而保护电热水器内胆(铁)，属于牺牲阳极保护法，故C正确； D．石油分馏的产品有汽油、煤油、柴油、润滑油等，故D正确； 选A。 9．兴趣小组探究金属的性质，做了如下实验。 【实验一：探究铁生锈的条件】 (1)实验I中铁丝生锈，铁丝若反应时间足够，当打开止水夹时，还能观察到的现象是 。 (2)对比实验 (填序号)，可以得出铁生锈需要水。 【拓展与延伸1】小明发现，海边铁制渔船上的锈迹比江边铁制渔船的多，那海水会加快铁的生锈吗？为此，他设计以下实验，测得密闭容器内温度和压强的变化： 实验 实验药品 实验1 长5cm、直径1mm铁丝，15mL蒸馏水 实验2 长5cm、直径1mm铁丝，15mL海水 (3)根据图1，说明铁生锈会 (填“吸收”或“放出”)热量：根据图1、图2，可以得出结论是 。 【拓展延伸2】无焰食品加热器(含有镁粉、铁粉和氯化钠等)用于野外加热食物。向有100mL水的隔热容器中分别加入下列各组物质，连续搅拌，50s记录一次温度，采集数据。 组别 物质 I 2.4g的整根镁条、2.8g铁粉、5.85gNaCl粉末 Ⅱ 2.4g镁条剪成100份、2.8g铁粉、5.85 g NaCl粉末 Ⅲ 2.4g镁粉、2.8g铁粉、5.85 g NaCl粉末 (4)这个实验的目的是 。 (5)根据图3，不能用无焰食品加热器的化学成分制作暖宝宝，理由是 。 【答案】(1)左侧试管内水面显著上升 (2)Ⅰ、Ⅱ (3) 放出 海水能加速铁生锈 (4)比较(或探究)镁粉(或镁条粒度大小)对放热效果(升温速率和幅度)的影响 (5)它与水反应放热快、时间短，难以长期缓慢放热，不符合暖宝宝需长时间维持中等温度的要求 【详解】（1）铁钉发生电化学腐蚀，负极为铁，易失电子而被氧化，电极反应，正极是氧气得电子，电极反应：，铁生锈会消耗左侧密闭空间内的，使左假管内压强减小，当打开止水夹时，能观察到的现象，因左侧管内气压小于右侧管内气压，右侧管内水会被推入左侧管内，左侧试管内水面显著上升； （2）对比实验Ⅰ、Ⅱ，实验Ⅰ中铁丝与水接触会生锈，实验Ⅱ中水被油层隔绝，铁丝与水不接触则不生锈，由此可知铁生锈需要水； （3）根据图1，说明铁生锈时温度升高，会放出热量，故属于放出热量；根据图1、图2，综合图1、图2可见在海水中铁生锈更快，由此得出海水能加速铁生锈； （4）三组实验分别使用整根镁条、剪碎的镁条和镁粉，图3显示镁粉的放热和升温最显著；该实验的目的是比较(或探究)镁粉(或镁条粒度大小)对放热效果(升温速率和幅度)的影响； （5）不能用无焰食品加热器的化学成分制作暖宝宝的理由是它与水反应放热快、时间短，难以长期缓慢放热，不符合暖宝宝需长时间维持中等温度的要求。 10．某化学兴趣小组设计了如下实验，探究铁的电化学腐蚀及防护原理。 I．铁的电化学腐蚀原理探究 (1)利用如图装置，进行铁的电化学腐蚀原理探究。 装置 实验步骤及操作 现象 a．连接好装置，观察现象 电流表指针偏转 b．一段时间后，向烧杯中滴加酚酞 ___________ c．一段时间后，向烧杯中滴加铁氰化钾溶液 铁棒表面产生蓝色沉淀 ①b中的实验现象为 ，碳棒电极的电极反应式为 。蓝色沉淀的化学式为 。 ②已知：具有氧化性。该小组有同学认为仅通过c中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀。为验证猜想并推出相应结论，设计了如下实验： 实验装置 实验方案 实验现象 1.取煮沸过的 溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入煤油液封 溶液无明显变化 2.继续向试管中加入少许固体 一段时间后，铁片表面产生大量的蓝色沉淀 根据实验现象推出结论：在溶液中， 。 (2)兴趣小组通过数字化实验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随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系，实验装置及数据记录如图。 实验装置 实验数据 ①整个过程中，负极电极反应式为 。 ②酸溶液时，锥形瓶内压强增大的原因是 。 ③请解释酸溶液时锥形瓶内压强几乎不变的原因： 。 Ⅱ．铁制品的防护 (3)铁制品上镀铜，此时铁制品应与电源的 极相连。 (4)金属阳极钝化也是一种电化学防护方法。将作阳极置于溶液中，一定条件下，表面钝化形成致密的氧化膜，则阳极的电极反应式为 。 【答案】(1) 碳棒附近溶液变红 可将氧化为 (2) 发生了析氢反应，产生了氢气 除了发生吸氧腐蚀，粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气且消耗的氧气量与生成的氢气量大致相等 (3)负 (4) 【详解】（1）①碳棒作正极，发生电极反应：O2 +4e−+2H2O=4OH−；使溶液呈碱性，碳棒附近溶液变红；负极发生反应：，向烧杯中滴加铁氰化钾溶液，与反应生成蓝色沉淀； ②由现象可知铁片在溶液中，被氧化为Fe2+，生成的Fe2+与反应生成蓝色沉淀； （2）①该装置中Fe-Cu-酸溶液构成原电池，负极Fe失电子生成Fe2+；电极反应为：； ②在酸性条件下，Fe发生析氢腐蚀，正极发生电极反应：；使锥形瓶内压强增大； ③时，Fe除了发生吸氧腐蚀，粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气且消耗的氧气量与生成的氢气量大致相等，因此锥形瓶内压强几乎不变； （3）铁制品上镀铜，镀层金属作阳极，与电源正极相连；铁制品作阴极，与电源负极相连； （4）作阳极，铁失电子形成致密的氧化膜，则阳极的电极反应式为：。 【强化训练】 11．恒温条件下，用图a装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图b．下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 【答案】C 【详解】A．由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，A正确； B．AD段内发生的都是铁的电化学腐蚀，铁在负极的电极式为：Fe-2e-=Fe2+，B正确； C．由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误； D．根据分析，DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，D正确； 故选C。 12．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)已被腐蚀变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是 A．铁锈环的主要成分是，铁片腐蚀过程发生的反应为、 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域 【答案】B 【详解】A．在发生原电池反应的过程中，铁片作负极，发生氧化反应，失去电子生成Fe2+，液滴边缘是正极区，O2得到电子与水反应生成OH-，两极生成的Fe2+和OH-相互吸引，发生迁移接触后生成Fe(OH)2，方程式为：，继而发生反应和，则铁锈环的主要成分是，A正确； B．铁片作负极，发生氧化反应，电极反应为，B错误； C．溶液覆盖的铁片主要发生吸氧腐蚀，正极区O2在液滴边缘得到电子被还原：，C正确; D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，D正确； 故选B。 13．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 【答案】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。 14．下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 A．在碱性介质中，氢氧燃料电池的负极反应式： B．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式： C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为： D．电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式为： 【答案】B 【详解】A．氢氧燃料电池的负极反应物是H2，在碱性介质中负极的电极反应式为：，A错误； B．钢铁发生电化学腐蚀时，Fe为负极，是负极的电极反应式，B正确； C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是阳极，阳极用粗铜作电极材料，电极反应式为：，比铜活泼的金属（如锌）也失去电子，C错误； D．电解饱和食盐水时，阳极上发生反应的物质是，电极反应式是：，D错误； 故答案选B。 15．利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示，、、等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是 A．反应①②③④均为还原反应 B．有效腐蚀过程中，1mol三氯乙烯完全脱氯，消耗铁1.5mol C．④的电极反应式为 D．修复过程中可能产生Fe(OH)3 【答案】B 【详解】A．由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为化合价降低得电子的反应，所以均为还原反应，A说法正确； B．三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为−2价，对应的Fe元素从0价变为+2价，则1mol三氯乙烯完全脱Cl时，即转化为1molC2H4时，得到6mol电子，则消耗铁3mol，B说法错误； C．由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化+8e-=，生成物中有生成，则应用H+和H2O来配平该反应，所以④的电极反应式为+10H++8e-=+3H2O，C说法正确； D．由修复过程示意图可知，生成的二价铁、氧气与氢氧根离子反应，能生成Fe(OH)3，D说法正确； 答案为B。 16．潮湿土壤中的铁管道在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为7~8)作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是 A．铁作负极发生氧化反应 B．正极反应为 C．将管道连接废锌块可防止腐蚀 D．酸性环境下铁管道不易被硫酸根腐蚀 【答案】B 【详解】A．铁失电子，作负极发生氧化反应，A项正确； B．正极上硫酸根得电子，被还原生成HS-，正极反应为，B项错误； C．将管道连接废锌块，形成原电池，其中废锌块为负极，会先反应，可防止腐蚀，C项正确； D．酸性环境下，硫酸盐还原菌会失活，则铁管道不易被硫酸根腐蚀，D项正确； 答案选B。 17．含可钝化金属的工业管道或反应器，由于会被内部溶液腐蚀，通过外接电源而钝化，称之为阳极保护法。下图是某金属外接电势与电流密度的变化关系，有关说法正确的是 A．阳极保护法中受保护的金属外接电源的负极 B．电流密度越大，金属受保护程度越好 C．CFD区，金属受到保护 D．外接电势越高，对金属保护性越有效 【答案】C 【详解】A．金属从活态向钝态的转变叫钝化；而通过外接电源而钝化的阳极保护法，指的是使受保护的金属作为阳极，通过外加电流使阳极极化，电位强烈正移，腐蚀速率大幅度降低，所以，阳极保护法中受保护的金属外接电源的正极，A错误； B．代表的是金属钝化的难易程度，即开始的时候电流密度越大，此时金属溶解，表示金属越难钝化，所以并非电流密度越大，金属受保护程度越好，B错误； C．当外接电势超过后，金属开始钝化，从到都是金属钝化较稳定的范围，所以CFD区，金属受到保护，C正确； D．外接电势超过后，电流密度又持续增加了，腐蚀速度又加快了，所以并非外接电势越高，对金属保护越有效，D错误； 故合理选项为C。 18．船舶的外壳常用镶嵌锌块的方法避免船体遭受腐蚀，实验室模拟该过程如下。 实验 实验装置 实验步骤及现象 电流表指针偏转，电极上未见气泡生成；取出少量电极附近的溶液，滴加溶液，未出现蓝色沉淀 向电极附近滴加溶液，生成蓝色沉淀 ___________ 向区滴加溶液，生成蓝色沉淀，一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失 (1)实验中，作 极。 (2)蓝色沉淀为，说明有产生。 ①对实验中产生的原因作出如下猜想： 猜想a．将Fe氧化； 猜想b．___________将Fe氧化； 猜想c．将Fe氧化； 猜想d．被还原； 猜想b中的物质是 ；依据实验中的现象可否定猜想 (填字母)。 ②理论分析： 资料i：实验条件下，  ，   。 根据资料i推测猜想d不成立，理由是： ，无法生成蓝色沉淀。 因此猜想成立，其中生成的离子方程式为 。 (3)补全实验中的操作和现象，证明发生了吸氧腐蚀： 。 资料ii：实验条件下，Fe与很难发生反应。 (4)结合平衡移动原理，解释实验中“一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀消失”的可能原因 。 (5)将实验装置中的锌片换成铜片，重复实验的操作，推测其与实验现象的差异 。 由上述实验可知：比铁活泼的锌可以保护铁不被腐蚀。 【答案】(1)负 (2) (与的配位能力远大于)，被还原后的产物应为而非 (3)向A区滴加酚酞溶液，出现红色 (4)，或被还原，使其浓度降低，平衡正向移动，蓝色沉淀溶解 (5)该反应比实验产生的蓝色沉淀更快；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失 【详解】（1）在锌铁原电池中，活泼的金属作负极，锌比铁活泼，所以实验Ⅰ中锌作负极； （2）①在酸性的氯化钠溶液中存在氧气，氧气具有氧化性，能把铁氧化，所以猜想为：能将Fe氧化；依据实验中电流表指针偏转，电极上未见气泡生成；取出少量电极附近的溶液，滴加溶液，未出现蓝色沉淀，即可知由和将Fe氧化，即可否定猜想ab； ②由资料i：实验条件下，  ，   ，可得(与的配位能力远大于)，被还原后的产物应为而非，无法生成蓝色沉淀，推测猜想d不成立；因此猜想成立，将Fe氧化，中将Fe氧化生成的离子方程式为； （3）在实验中，若发生吸氧腐蚀，正极发生反应，生成，溶液呈增强，若向A区滴加酚酞溶液，出现红色，证明溶液呈碱性，即证明发生了吸氧腐蚀； （4）蓝色沉淀为，其在溶液中存在着沉淀溶解平衡，，，中阴离子向负极移动，所以移动到负极附近被Zn还原，使其浓度降低，随着正极反应的进行，铁钉附近增大，、与反应，使、、浓度降低，根据勒夏特列原理，上述沉淀溶解平衡正向移动，蓝色沉淀溶解； （5）当把锌片换成铜片时，因为铜的活泼性比铁弱，此时形成的原电池中，A区的铁作负极，铜作正极，负极反应为，向A区滴加溶液，因为有生成，会生成蓝色沉淀，但与实验I不同的是，因为铁持续作负极被氧化产生，所以该反应比实验产生的蓝色沉淀更快、更多；一段时间后，与铁钉接触的蓝色沉淀不消失。 19．电解尿素()是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图： (1)溶液中的移动方向为 。 A．a→b                    B．b→a (2)写出b电极的电极方程式 。 (3)已知尿素中C元素为＋4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为 个。 (4) 极的材料可用铁棒， A．a            B．b 且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为 。 (5)若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方程式： 。 (6)与铵态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点： 。 【答案】(1)B (2)2H2O+2e-═2OH-+H2↑ (3) (4) B 加电流的阴极保护法 (5)O2+2H2O+2e-=4OH- (6)含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤 【详解】（1）电解池中阴离子移向阳极，则溶液中的移动方向为b→a，故选B。 （2）b电极为阴极，反应式为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑。 （3）总反应为CO（NH2）2+2OH-N2↑+3H2↑+，阳极产生N2和，生成1molN2转移6mol电子；a电极收集到标况下4.48L（0.2mol）气体，则整个电路中转移的电子数为个。 （4）活泼金属作阳极，金属参与反应，则阴极的材料可用铁棒，故选B。铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为外加电流的阴极保护法。 （5）若将电路中的电源换成导线，此时构成原电池，铁棒会逐渐被腐蚀，腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上氧气得到电子，发生吸氧腐蚀，发生的电极方程式O2+2H2O+2e-=4OH-。 （6）与铵态氮肥相比，写出施用尿素的优点有：含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤。 20.某小组同学利用下图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验： 装置 分别进行的操作 现象 ⅰ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞 ⅱ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加溶液 铁片表面产生蓝色沉淀 已知：具有氧化性，可与反应生成蓝色沉淀普鲁士蓝。 （1）同学甲认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。 实验ⅰ中的现象是 ；用化学用语解释实验i中的现象： 。 （2）同学乙认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是 。 同学乙进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下： 实验 滴管 试管 现象 溶液 ⅲ．蒸馏水 水无明显变化 ⅳ．溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀 ⅴ．溶液 无明显变化 （3）以上实验表明： 。 （4）同学乙将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅲ，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明的作用是 。 （5）同学丙认为上述实验仍不严谨。为进一步探究的氧化性对实验ⅱ结果的影响，又利用同学乙进行的实验装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是 (填字母序号)。 实验 试剂 现象 A 酸洗后的铁片、溶液(已除) 产生蓝色沉淀 B 酸洗后的铁片、和NaCl混合溶液(未除) 产生蓝色沉淀 C 铁片、和NaCl混合溶液(已除) 产生蓝色沉淀 D 铁片、和盐酸混合溶液(已除) 产生蓝色沉淀 （6）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是： 。 【答案】（1） 碳棒附近溶液变红 （2）铁电极能直接和溶液发生氧化还原反应生成，会干扰由于电化学腐蚀负极生成的检验 （3）在存在条件下，溶液可以与铁片发生反应 （4）Cl破坏了铁表面的氧化膜 （5）AC （6）取出少许铁片(负极)附近的溶液于试管中，滴加溶液，若出现蓝色沉淀，则说明负极附近溶液中产生了，即发生了电化学腐蚀 【详解】（1）装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，碳棒为正极，正极发生，呈碱性，滴加酚酞，碳棒附近溶液变红； （2）K3Fe(CN)6具有氧化性，铁电极可能直接和溶液发生氧化还原反应生成Fe2+，产生的Fe2+再与反应生成蓝色物质，会干扰由于电化学腐蚀负极生成的检验； （3）由实验iii.蒸馏水，无明显变化；iv. 溶液，铁片表面产生大量蓝色沉淀；v. 溶液，无明显变化，可知在存在下，溶液可以与铁片发生反应； （4）由小组同学将铁片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗净）后再进行实验Ⅲ，发现铁片表面产生蓝色沉淀的实验可分析是破坏了铁表面的氧化膜； （5）要验证具有氧化性，就要排除其它因素的影响，如：O2、铁表面的氧化膜等． A．选项实验考虑了试剂中溶解的氧气和铁表面的氧化膜的影响， A正确； B．选项实验未考虑了试剂中溶解的氧气的影响， B错误； C．选项实验考虑了试剂中溶解的氧气和加入可能破坏铁表面的氧化膜的NaCl溶液， C正确； D．选项实验加入了盐酸和铁反应产生Fe2+，D错误； 故选AC； （6）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：取出少许铁片(负极)附近的溶液于试管中，滴加溶液，若出现蓝色沉淀，则说明负极附近溶液中产生了Fe2+，即发生了电化学腐蚀。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$