第4节 金属的腐蚀与防护 第2课时（同步讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第4节 金属的腐蚀与防护 第2课时 金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 教学目标 1.通过实验科学探究金属防腐的主要方法。 2.通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。 重点和难点 重点：金属防腐蚀的方法。 难点：金属防腐措施的设计。 ◆知识点一 金属腐蚀的防护 1.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。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂 、矿物性油脂或覆盖 、塑料等。 (2)金属保护层：用 等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行 处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的 而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的 ，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成 产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法。 利用 原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为 。 （2）阴极电保护法也叫外加电流阴极保护法。 利用 原理，使被保护的金属连接电源的负极成为 。 即学即练 1.有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是（　　） A．可在船壳外刷油漆进行保护 B．可将船壳与电源的负极相连进行保护 C可在船底安装锌块进行保护 D．在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀 ◆知识点二 电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的 性，实际情况中以 腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生 腐蚀。 2.铁腐蚀原理的应用 ①测定空气中氧气的含量； ②食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； ③制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 即学即练 1.钢铁防护方法有多种，图中的方法描述正确的是（　　） A．b为电源负极 B．电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应 C．电子流向：a→钢铁闸门→辅助电极→b→a D．该方法是牺牲阳极法 一、金属的防护 按如图所示连接好装置：往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【探究1】检流计指针有何变化？为什么？ 【探究2】Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？ 【探究3】在这种装置中有没有Fe2＋产生？说明了什么问题？ 【探究4】若用该方法对金属进行防护，则被保护金属作为原电池的哪个电极？若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极连接？ 实践应用 1.下列不能有效防止钢铁锈蚀的措施是（　　） A．将钢铁与锌板相连 B．将钢铁置于潮湿的空气中 C．在钢铁表面喷油漆 D．将钢铁与直流电源负极相连 2．保护海水中钢闸门的一种方法如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．锌板做牺牲阳极 B．钢闸门做正极（阴极） C．锌板发生的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋ D．电子由钢闸门向锌板移动 二、金属的电化学防护 1．电化学保护法(阴极保护法) 牺牲阳极法 外加电流法 原理 原电池 电解池 示意图 电极 要求 被保护的金属作为，活泼性更强的金属作为 被保护的金属作为，与电源的负极相连，惰性电极作为，与电源的正极相连 应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装镁合金或锌块 钢铁闸门、地下管道连接电源负极 2.牺牲阳极法的实验探究 Fe2＋的检验方法：Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液(色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征色)。 （1）牺牲阳极法实验 实验 操作 以Fe作为保护电极，以Zn作为辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作为电解质溶液，按下图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化 实验 装置 实验 现象 电流表 阳极(Zn电极) 阴极(Fe电极) 试管内 有关反应 — — 实验结论 a.Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池； b.该装置中铁未被腐蚀 （2）牺牲阳极法实验 实验操作 将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3 cm长的铁钉，用砂纸擦光 将裹有锌皮的铁钉放入其中一个培养皿中 将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中 实验现象 有关反应 实验结论 Fe、Zn和NaCl溶液构成原电池，Zn被腐蚀，Fe被保护 Fe、Cu和NaCl溶液构成原电池，Fe被腐蚀，Cu被保护 实践应用 1．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 2．为了保护舰艇(主要是钢合金材料)，在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是(　　) A．这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极保护法 B．金属块R可能是镁或锌 C．海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀 D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 考点一 金属的防护 【例1】验证牺牲阳极法实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ① 在Fe表面生成蓝色沉淀 ② 试管内无明显变化 ③ 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 【变式1-1】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 【变式1-2】港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，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。下列分析不合理的是（　　） A．防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率 B．防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失去电子 C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应式为O2＋4e－===2O2－ D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 考点二 金属腐蚀和防护的综合考查 【例2】下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　) A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈 B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀 D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀 【变式2-1】在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，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，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) 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，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色 C．溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 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) 【变式2-2】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 基础达标 1．下列对钢铁制品采取的措施不能防止钢铁腐蚀的是（　　） A．保持表面干燥 B．表面镀锌 C．表面形成烤蓝 D．表面镶嵌铜块 2．下列叙述不正确的是（　　） A．钢铁在干燥的空气中不易被腐蚀 B．马口铁（镀锡铁）镀层破损后，铁也不易腐蚀 C．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 D．在海轮外壳上镶嵌锌块是采用原电池的原理减缓腐蚀 3．下列事实不能用电化学原理解释的是（　　） A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定数量的锌块 B．镀锌铁比镀锡铁耐用 C．炒菜的铁锅未洗净极易生锈 D．铝片不用特殊方法保存 4.（24-25高二上·北京·期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，不正确的是 A．轮船底部镶嵌锌块 B．将钢闸门与电源负相连，可防止钢闸门被腐蚀 C．深埋在潮湿的中性土壤中钢管上连接铜棒 D．阳极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ 5．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　) ①金属表面涂抹油漆　②改变金属内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤ 6．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会增大 D．这种方法称为外加电流法 7．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述正确的是(　　) A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属活动性强于Fe B．由图示可以看出甲是在海水环境下的腐蚀情况，乙是在河水环境下的腐蚀情况 C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3＋ D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁” 8．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是(　　) A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B．a、b以电源连接，辅助电极的材料是惰性电极 C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法 9．验证牺牲阳极法，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 试管内无明显现象 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 10.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 综合应用 11．验证金属防护的牺牲阳极法，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 下列说法错误的是（　　） A．对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化 B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe C．将Zn换成Cu，可用①的方法判断Fe比Cu活泼 D．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 12.（24-25高二下·广东惠州·期中）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用两种方案(如图所示)，下列说法正确的是 A．甲中焊接在闸门上的固体材料R可以是铜 B．甲中铁闸门为负极 C．乙为外加电流法 D．乙中铁闸门应接电源正极 13.（24-25高二下·广东深圳·期中）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镁块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．镁发生反应： 14.（24-25高二上·安徽阜阳·期中）下列关于轮船嵌有锌块实施保护的判断错误的是 A．腐蚀的正极反应： B．可用镁合金块代替锌块进行保护 C．嵌入锌块后的负极反应： D．该方法采用的是牺牲阳极法 16.（24-25高二上·北京·期中）用下图所示的实验装置，按下列实验设计不能完成的实验是 选项 实验目的 实验设计 A 模拟铁的吸氧腐蚀 X为锌棒，溶液含、，开关K置于B处 B 减缓铁的腐蚀 X为石墨棒，溶液含、，开关K置于A处 C 在铁棒上镀铜 X为铜棒，溶液含、，开关K置于A处 D 比较铁和铜的金属活动性强弱 X为铜棒，溶液含、，开关K置于B处 17.（24-25高二上·湖南·期中）给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀，其电镀方案如图所示，两个电极一端为待镀钢材，另一端为石墨电极。已知锌的化学性质与铝类似。则下列说法错误的是 A．镀锌钢材能防腐蚀利用了牺牲阳极法 B．石墨电极是阳极，位于右侧 C．为保证电镀液各物质浓度稳定，可向电镀液中持续补充ZnO固体 D．电镀液的pH随电镀时间增加而变小 18.（24-25高二上·四川南充·期中）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 拓展培优 19.（24-25高二上·北京昌平·期中）图Ⅰ的目的是精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是 A．图Ⅰ中a为纯铜 B．图Ⅰ中电解质溶液中减小 C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极 D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜 20.（24-25高二上·河北石家庄·期末）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．图①中往电极区滴入2滴铁氰化钾溶液，溶液中产生蓝色沉淀 B．图②中铁丝不易生成 C．图③中金属比铁活泼，防护过程中电子流入金属 D．图④中钢铁闸门连接电源的正极可减缓其腐蚀速率 21.（24-25高二上·辽宁·期中）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 22．（24-25高二上·山东济南·期中）在城市地下常埋有纵横交错的管道和运输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，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，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示。则下列有关说法不正确的是(　　) A．溶液中铁丝左端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．若在NaCl溶液中加入酚酞，右边Fe电极附近溶液会变红 C．地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，也可以使用外加电流法 D．该原理图可理解为两个串联电解装置 23．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 （1）如图装置中，U形管内为红墨水，两具支试管内分别盛有氯化铵溶液（显酸性）和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 ①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则　　　　（填“a”或“b”）试管内盛有食盐水。 ②a试管中铁发生的是　　　　（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为__________________________________________。 （2）如图两个图都是金属防护的例子。 ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用　　　　（填字母），此方法叫做　　　　　　　　。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 ②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的　　　　（填“正”或“负”）极。 ③以上两种方法中，　　　　（填“甲”或“乙”）方法能使铁闸门防护得更好。 24．据统计，发达国家每年由于金属腐蚀造成直接损失约占全年国民生产总值的2%～4%，用下列三个装置来研究钢铁的腐蚀（A、B、C烧杯中均为2 mol/L H2SO4溶液）： （1）B中Fe电极发生的电极反应式为________________________________________。 （2）A、B、C三个装置中，Fe腐蚀速率最快的是　　　　（填字母标号）。 （3）向A、B、C三个装置的电极附近，分别滴加过量的NaOH溶液。有蓝色沉淀生成的装置是　　　　（填字母代号）。 （4）C装置中外电路转移1 mol e－，阴极产生的气体在标准状况下的体积约为　　　　 L。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 化学反应与能量转化 第4节 金属的腐蚀与防护 第2课时 金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 教学目标 1.通过实验科学探究金属防腐的主要方法。 2.通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。 重点和难点 重点：金属防腐蚀的方法。 难点：金属防腐措施的设计。 ◆知识点一 金属腐蚀的防护 1.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。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法。 利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为正极。 （2）阴极电保护法也叫外加电流阴极保护法。 利用电解池原理，使被保护的金属连接电源的负极成为阴极。 即学即练 1.有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是（　　） A．可在船壳外刷油漆进行保护 B．可将船壳与电源的负极相连进行保护 C可在船底安装锌块进行保护 D．在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀 【答案】D 【解析】在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触，所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行保护，故A正确；将船壳与电源的负极相连，即船壳为阴极，阴极材料不易被腐蚀，电解池的阴极金属被保护，故B正确；在船底安装锌块，形成原电池，金属锌是负极，被腐蚀，正极材料Fe被保护，故C正确；海水呈弱碱性，金属会发生吸氧腐蚀，即在海上航行时，船壳主要发生吸氧腐蚀，故D错误。 ◆知识点二 电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 2.铁腐蚀原理的应用 ①测定空气中氧气的含量； ②食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； ③制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 即学即练 1.钢铁防护方法有多种，图中的方法描述正确的是（　　） A．b为电源负极 B．电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应 C．电子流向：a→钢铁闸门→辅助电极→b→a D．该方法是牺牲阳极法 【答案】B 【解析】从图示可知，由于有外加电源，故此为外加电流法。A.在外加电流法中，钢铁要做电解池的阴极，即a为电源的负极，则b为电源的正极，选项A错误；B.电源改用导线连接进行防护时，即牺牲阳极法，则辅助电极要做负极，发生氧化反应，选项B正确；C.在电解池中，电子由电解池的阳极→电源的正极，电源的负极→电解池的阴极，即电子要由辅助电极→b，a→钢铁闸门，选项C错误；D.该方法是外加电流法，选项D错误。 一、金属的防护 按如图所示连接好装置：往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【探究1】检流计指针有何变化？为什么？ 【提示】检流计指针发生偏转。Zn－Fe－酸化的NaCl溶液形成原电池。 【探究2】Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？ 【提示】Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑。 【探究3】在这种装置中有没有Fe2＋产生？说明了什么问题？ 【提示】没有。Fe被保护，Zn被腐蚀。 【探究4】若用该方法对金属进行防护，则被保护金属作为原电池的哪个电极？若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极连接？ 【提示】正极；负极。 实践应用 1.下列不能有效防止钢铁锈蚀的措施是（　　） A．将钢铁与锌板相连 B．将钢铁置于潮湿的空气中 C．在钢铁表面喷油漆 D．将钢铁与直流电源负极相连 【答案】B 【解析】由于金属活动性Zn>Fe，所以钢铁与锌极相连，首先被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe就得到了保护，所以能有效防止钢铁腐蚀，A不符合题意；钢铁置于潮湿空气中，会加速钢铁生锈，不能有效防止钢铁腐蚀，B符合题意；在钢铁表面喷涂油漆，起到隔绝空气和水作用，能有效防止钢铁腐蚀，C不符合题意；钢铁与电源的负极相连，钢铁为阴极，外加电流的阴极保护法，钢铁受到保护，D不符合题意。 2．保护海水中钢闸门的一种方法如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．锌板做牺牲阳极 B．钢闸门做正极（阴极） C．锌板发生的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋ D．电子由钢闸门向锌板移动 【答案】D 【解析】钢闸门和锌板在海水中形成了原电池，其中锌板做负极被腐蚀，钢闸门做正极被保护。该防护原理为牺牲阳极的阴极防护法，故锌做牺牲阳极，A正确；钢闸门做原电池的正极被保护，B正确；锌板做负极被腐蚀，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C正确；钢闸门做正极被保护，锌板做负极失电子被腐蚀，电子由锌板流向钢闸门，D错误。 二、金属的电化学防护 1．电化学保护法(阴极保护法) 牺牲阳极法 外加电流法 原理 原电池 电解池 示意图 电极 要求 被保护的金属作为正极，活泼性更强的金属作为负极 被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连，惰性电极作为阳极，与电源的正极相连 应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装镁合金或锌块 钢铁闸门、地下管道连接电源负极 2.牺牲阳极法的实验探究 Fe2＋的检验方法：Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。 （1）牺牲阳极法实验 实验 操作 以Fe作为保护电极，以Zn作为辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作为电解质溶液，按下图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化 实验 装置 实验 现象 电流表 阳极(Zn电极) 阴极(Fe电极) 试管内 指针发生偏转　　 逐渐溶解 有气泡产生 未生成带有特征蓝色的沉淀 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ — 实验结论 a.Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池； b.该装置中铁未被腐蚀 （2）牺牲阳极法实验 实验操作 将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3 cm长的铁钉，用砂纸擦光 将裹有锌皮的铁钉放入其中一个培养皿中 将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中 实验现象 琼脂溶液变红 琼脂溶液变红，且产生带有特征蓝色的沉淀 有关反应 Zn－2e－===Zn2＋，2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋，2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 实验结论 Fe、Zn和NaCl溶液构成原电池，Zn被腐蚀，Fe被保护 Fe、Cu和NaCl溶液构成原电池，Fe被腐蚀，Cu被保护 实践应用 1．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 【答案】A 【解析】水中的钢闸门连接电源负极，作阴极，阴极材料得电子被保护，所以属于使用外加电流的阴极保护法，故A正确；金属护栏表面涂漆是使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，没有连接外加电源，故B错误；汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属的腐蚀，没有连接外加电源，故C错误；镁的活泼性强于铁，用牺牲镁块的方法来保护地下钢管，属于牺牲阳极保护法，故D错误。 2．为了保护舰艇(主要是钢合金材料)，在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是(　　) A．这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极保护法 B．金属块R可能是镁或锌 C．海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀 D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【答案】C　 【解析】在舰体表面镶嵌金属块(R)，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块R比铁活泼，R作负极，钢铁作正极，这种方法叫作牺牲阳极保护法，A正确；金属块R比铁活泼，可能是镁或锌，B正确；钢铁材料在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，在强酸性溶液中才发生析氢腐蚀，C错误；吸氧腐蚀过程中，正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。 考点一 金属的防护 【例1】验证牺牲阳极法实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ① 在Fe表面生成蓝色沉淀 ② 试管内无明显变化 ③ 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 【解析】对比②③，②Fe附近的溶液中，不含Fe2＋，③Fe附近的溶液中，含Fe2＋，②中Fe被保护，A正确；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正确；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正确；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错误。 【变式1-1】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。 【变式1-2】港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，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。下列分析不合理的是（　　） A．防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率 B．防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失去电子 C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应式为O2＋4e－===2O2－ D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 【答案】C 【解析】钢是铁碳合金材料，表面接触空气，水蒸气，易形成原电池，防腐涂料可以防水隔离O2，降低吸氧腐蚀速率，故A正确；铝和锌的金属活动性大于铁，故铝和锌均作为负极，失去电子，保护了铁，故B正确；钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀，故D正确。 考点二 金属腐蚀和防护的综合考查 【例2】下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　) A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈 B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀 D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀 【答案】C 【解析】与电源正极相连作阳极，活泼金属作阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，则会加快钢闸门的腐蚀，故C错误。 【变式2-1】在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，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，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) 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，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色 C．溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 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 【解析】由原理图可知，左侧铁棒与正极相连，为阳极，铁丝左侧应为阴极，形成电解装置，铁丝右侧为阳极，右侧铁棒为阴极又组成电解装置，所以可理解为两个串联电解装置，A项正确；左侧铁棒为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，左侧铁丝为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－浓度增大，与阳极产生的Fe2＋结合生成白色Fe(OH)2沉淀，后被氧化成灰绿色，B项正确，C项错误；为了保护地下管道不被腐蚀，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜等，D项正确。 【变式2-2】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ 【答案】D 【解析】d为石墨，铁片为负极，石墨为正极，形成原电池，因此铁片腐蚀加快，故A正确；d为石墨，发生吸氧腐蚀，石墨为正极，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；d为锌块，形成锌、铁、海水原电池，铁为正极，因此铁片不易被腐蚀，故C正确；d为锌块，铁片为正极，电解液为海水，是吸氧腐蚀，因此铁上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故D错误。 基础达标 1．下列对钢铁制品采取的措施不能防止钢铁腐蚀的是（　　） A．保持表面干燥 B．表面镀锌 C．表面形成烤蓝 D．表面镶嵌铜块 【答案】D 【解析】保持钢铁制品表面干燥，使金属不具备生锈的条件，能防止或减缓钢铁腐蚀，A正确；在钢铁制品表面镀一层金属锌，采用的是牺牲阳极的阴极保护法，能防止或减缓钢铁腐蚀，B正确；烤蓝能使钢铁制品与氧气和水隔绝，可以防止钢铁制品生锈，C正确；在钢铁制品表面镶嵌铜块，铁比铜的金属活动性强，形成的原电池中，金属铁作负极，可以加快腐蚀速率，D能防止钢铁腐蚀。 2．下列叙述不正确的是（　　） A．钢铁在干燥的空气中不易被腐蚀 B．马口铁（镀锡铁）镀层破损后，铁也不易腐蚀 C．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 D．在海轮外壳上镶嵌锌块是采用原电池的原理减缓腐蚀 【答案】B 【解析】钢铁在潮湿的空气中易被腐蚀，在干燥的空气中不易被腐蚀，故A正确；镀锡铁镀层破损后，在电解质溶液中形成原电池，铁的活泼性大于锡，铁做负极，容易被腐蚀，故B错误；金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，故C正确；锌比铁活泼，锌、铁、海水构成了原电池，锌做负极被腐蚀，铁在正极得到保护，故D正确。 3．下列事实不能用电化学原理解释的是（　　） A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定数量的锌块 B．镀锌铁比镀锡铁耐用 C．炒菜的铁锅未洗净极易生锈 D．铝片不用特殊方法保存 【答案】D 【解析】轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块，锌、铁和电解质溶液能构成原电池，锌易失电子作负极，铁作正极，所以能用电化学原理解释，故A不选；镀锌的铁制品，镀层破损后，构成原电池，锌是负极，保护内部的铁不被腐蚀；镀锡的铁制品，镀层破损后，构成原电池，铁是负极，铁的腐蚀速率加快，所以能用电化学原理解释，故B不选；炒菜的铁锅未洗净，构成原电池，属于铁的吸氧腐蚀，所以能用电化学原理解释，故C不选；铝片的表面易形成致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀，所以不用特殊方法保存，与电化学理论无关，故D选。 4.（24-25高二上·北京·期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，不正确的是 A．轮船底部镶嵌锌块 B．将钢闸门与电源负相连，可防止钢闸门被腐蚀 C．深埋在潮湿的中性土壤中钢管上连接铜棒 D．阳极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ 【答案】C 【解析】Zn比铁活波，发生电化学腐蚀时，Zn先被腐蚀，Fe被保护，属于牺牲阳极保护法，A正确；将钢闸门与电源负相连，Fe无法失去电子而被保护，属于外加电流保护法，B正确；Fe比Cu活波，在潮湿土壤中被腐蚀时，Fe先失去电子被消耗，不能起到保护作用，C错误；将废铁接在电源的正极作阳极，失去电子被消耗保护铁管道，阳极电极式为：，D正确；故选C。 5．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　) ①金属表面涂抹油漆　②改变金属内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤ 【答案】D 【解析】金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触构成原电池的目的；②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防止腐蚀的效果。 6．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会增大 D．这种方法称为外加电流法 【答案】C 【解析】题图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D项错误；由题意可知，X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜和钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会增大，C项正确。 7．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述正确的是(　　) A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属活动性强于Fe B．由图示可以看出甲是在海水环境下的腐蚀情况，乙是在河水环境下的腐蚀情况 C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3＋ D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁” 【答案】D 【解析】两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属活动性：Fe>Sn，A错误；从腐蚀程度来看，乙比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水中快，故乙是在海水环境下的腐蚀情况，甲是在河水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐蚀时电极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；由于金属活动性：Zn>Fe>Sn，如果用锌块打“补丁”，则Zn作为负极被腐蚀，可以保护Fe、Sn，D正确。 8．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是(　　) A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B．a、b以电源连接，辅助电极的材料是惰性电极 C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法 【答案】D 【解析】a、b以导线连接，即为牺牲阳极法，则辅助电极为负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以电源连接，辅助电极是阳极，采用惰性电极，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门为阴极，辅助电极为阳极，外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流法，D项错误。 9．验证牺牲阳极法，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 试管内无明显现象 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 【解析】②中Zn为负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe为正极被保护，所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，无明显现象，③中Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe为负极被氧化生成Fe2＋，所以向取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知，Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是向取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。 10.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 【答案】C 【解析】依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，故钢管桩表面的腐蚀电流(指铁失去电子形成的电流)接近于0，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，B项正确，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。 综合应用 11．验证金属防护的牺牲阳极法，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 下列说法错误的是（　　） A．对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化 B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe C．将Zn换成Cu，可用①的方法判断Fe比Cu活泼 D．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 【答案】C 【解析】①②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有Fe2＋，可能的原因为K3[Fe（CN）6]将Fe氧化为Fe2＋，A正确；②中铁没有被腐蚀，而③铁被腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，B正确；实验①可说明K3[Fe（CN）6]提供具有强氧化性的Fe3＋可将Fe氧化为Fe2＋，说明方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，则将Zn换成Cu，用①的方法无法判断Fe比Cu活泼，C错误；由以上分析可知验证Zn保护Fe时可用②③做对比实验，不能用①的方法，应用②的方法，D正确。 12.（24-25高二下·广东惠州·期中）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用两种方案(如图所示)，下列说法正确的是 A．甲中焊接在闸门上的固体材料R可以是铜 B．甲中铁闸门为负极 C．乙为外加电流法 D．乙中铁闸门应接电源正极 【答案】C 【分析】甲装置中无电源，为牺牲阳极法（原电池），要求 R比Fe更活泼（如Zn）；乙装置：有电源，为外加电流法（电解池），Fe需作阴极（接电源负极，被保护），据此回答。 【解析】若R为Cu，Cu比Fe不活泼，Fe作负极被腐蚀（加速腐蚀），A错误；甲中，若R比Fe活泼，Fe作正极（被保护），B错误；乙装置含电源，属于外加电流法，C正确；乙中Fe作阴极，应接电源负极（接正极则Fe作阳极，被氧化腐蚀），D错误；故选C。 13.（24-25高二下·广东深圳·期中）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镁块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．镁发生反应： 【答案】D 【解析】钢铁外壳连接了镁块，由于金属活动性：Mg>Fe，则镁块为负极，钢铁外壳为正极，形成原电池，Mg失去电子，电极反应式为，钢铁在正极被保护，能延缓其腐蚀，A项错误；Mg失去电子，发生氧化反应，镶嵌的镁块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，B项错误；由分析得，该方法为牺牲阳极法，C项错误；Mg失去电子，发生氧化反应：，D项正确；故选D。 14.（24-25高二上·安徽阜阳·期中）下列关于轮船嵌有锌块实施保护的判断错误的是 A．腐蚀的正极反应： B．可用镁合金块代替锌块进行保护 C．嵌入锌块后的负极反应： D．该方法采用的是牺牲阳极法 【答案】C 【解析】在海水中，轮船外壳的Fe、C和海水形成原电池，发生吸氧腐蚀，C作正极，正极反应：2H2O+O2+4e−=4OH−，A正确；镁的金属活动性比铁强，构成原电池时，Mg作负极，可阻止铁失电子，所以可用镁合金块代替锌块进行保护，B正确；嵌入锌块后，锌作负极，Fe作正极，负极Zn失电子，负极反应：Zn−2e−=Zn2+，C错误；该方法以牺牲锌块为代价，锌失电子被腐蚀，发生氧化反应，铁作正极，铁不失电子，所以采用的是牺牲阳极法，D正确；故选C。 16.（24-25高二上·北京·期中）用下图所示的实验装置，按下列实验设计不能完成的实验是 选项 实验目的 实验设计 A 模拟铁的吸氧腐蚀 X为锌棒，溶液含、，开关K置于B处 B 减缓铁的腐蚀 X为石墨棒，溶液含、，开关K置于A处 C 在铁棒上镀铜 X为铜棒，溶液含、，开关K置于A处 D 比较铁和铜的金属活动性强弱 X为铜棒，溶液含、，开关K置于B处 【答案】A 【解析】X为锌棒，锌的金属活动性强于铁，则锌为负极，铁为正极，Zn失电子生成锌离子，铁电极上O2得电子生成氢氧根离子，无法模拟铁的吸氧腐蚀，A错误；X为石墨电极，开关置于A处，此时铁电极为阴极，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，铁被保护能减缓铁的腐蚀，B正确；X为铜棒，电解质溶液中含有铜离子，开关置于A处，此时铜电极为阳极失电子，铁电极为阴极，电解质溶液中的铜离子在铁电极上得电子生成单质铜附着在铁上，实现了铁棒上镀铜，C正确；X为铜棒，电解质溶液为硫酸溶液，开关置于B处，此时构成原电池，此时铁棒为负极，铁失电子生成亚铁离子，观察到铁棒逐渐溶解，铜棒为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，观察到铜棒上有气体产生，说明金属活动性铁大于铜，D正确； 故选A。 17.（24-25高二上·湖南·期中）给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀，其电镀方案如图所示，两个电极一端为待镀钢材，另一端为石墨电极。已知锌的化学性质与铝类似。则下列说法错误的是 A．镀锌钢材能防腐蚀利用了牺牲阳极法 B．石墨电极是阳极，位于右侧 C．为保证电镀液各物质浓度稳定，可向电镀液中持续补充ZnO固体 D．电镀液的pH随电镀时间增加而变小 【答案】D 【分析】钢材镀锌，则钢材作阴极，石墨作阳极，阴极上得到电子生成Zn，阳极上OH-失去电子生成氧气，以此分析。 【解析】锌比铁活泼，当两种金属在电解质溶液中接触时，会形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，为牺牲阳极法，A正确；根据分析，石墨作阳极，与正极相连，位于右侧，B正确；阴极上阴极上得到电子生成Zn，为保证电镀液各物质浓度稳定，可向电镀液中持续补充ZnO固体，ZnO和NaOH溶液反应生成Na2，C正确；阴极上得到电子生成Zn，电极方程式为：，阳极上OH-失去电子生成氧气，电极方程式为：，转移电子数相等时，溶液中OH-浓度增大，pH随电镀时间增加而增大，D错误；故选D。 18.（24-25高二上·四川南充·期中）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。 【解析】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；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；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；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；故选B。 拓展培优 19.（24-25高二上·北京昌平·期中）图Ⅰ的目的是精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是 A．图Ⅰ中a为纯铜 B．图Ⅰ中电解质溶液中减小 C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极 D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜 【答案】D 【分析】精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，粗铜为阳极，纯铜为阴极；若采用外加电流的阴极保护法保护钢闸门，钢闸门为阴极，X为阳极；若采用牺牲阳极的阴极保护法，则钢闸门为正极，X为负极。 【解析】粗铜精炼时，粗Cu作阳极，精Cu作阴极，图Ⅰ中a为纯铜，A正确；图Ⅰ是电解池，粗Cu作阳极，粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质，锌、铁均比Cu活泼，故锌优先在阳极放电，Cu2+比Zn2+氧化性强，优先在阴极放电，故c(Cu2+)减小，B正确；图Ⅱ的目的是保护钢闸门，钢闸门只能作为阴极才能得到保护，应外接电源的负极，a连接负极，C正确；图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则形成原电池，若X是铜，则铜为正极，钢铁为负极，铁失电子加快腐蚀，D错误；故选D。 20.（24-25高二上·河北石家庄·期末）下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是 A．图①中往电极区滴入2滴铁氰化钾溶液，溶液中产生蓝色沉淀 B．图②中铁丝不易生成 C．图③中金属比铁活泼，防护过程中电子流入金属 D．图④中钢铁闸门连接电源的正极可减缓其腐蚀速率 【答案】B 【解析】因为锌比铁活泼，所以锌为负极，失去电子生成Zn2+，铁为正极，铁被保护，故图①中往Fe电极区滴入2滴铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，不能产生蓝色沉淀，A错误；图②试管内为干燥的空气，铁不易发生腐蚀，B正确；图③金属M活泼为负极，铁为正极，防护过程中电子由金属M流入铁，C错误；图④钢闸门连接电源负极作阴极，可防止钢闸门失电子被腐蚀，减缓其腐蚀速率，D错误；故选B。 21.（24-25高二上·辽宁·期中）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 【答案】C 【解析】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；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；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；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。 22．（24-25高二上·山东济南·期中）在城市地下常埋有纵横交错的管道和运输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，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，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀，原理简化如图所示。则下列有关说法不正确的是(　　) A．溶液中铁丝左端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．若在NaCl溶液中加入酚酞，右边Fe电极附近溶液会变红 C．地下管道被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，也可以使用外加电流法 D．该原理图可理解为两个串联电解装置 【答案】A 【解析】由原理图可知，左边Fe电极与电源正极相连，为阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁丝左端应为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A错误；根据原理图，右边Fe电极与电源负极相连，为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成OH－，故若加入酚酞，右边Fe电极附近溶液会变红，故B正确；为了保护地下管道，防止其被腐蚀，应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，也可以使用外加电流法，故C正确；由原理图可知，左边Fe电极与正极相连为阳极，铁丝左端为阴极，相当一个电解装置，铁丝右端为阳极，右边Fe电极为阴极，也相当一个电解装置，所以该原理图可理解为两个串联电解装置，故D正确。 23．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 （1）如图装置中，U形管内为红墨水，两具支试管内分别盛有氯化铵溶液（显酸性）和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。 ①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则　　　　（填“a”或“b”）试管内盛有食盐水。 ②a试管中铁发生的是　　　　（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为__________________________________________。 （2）如图两个图都是金属防护的例子。 ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用　　　　（填字母），此方法叫做　　　　　　　　。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 ②图乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的　　　　（填“正”或“负”）极。 ③以上两种方法中，　　　　（填“甲”或“乙”）方法能使铁闸门防护得更好。 【答案】（1）b　析氢　2H＋＋2e－===H2↑ （2） C　牺牲阳极法　负　乙 【解析】（1）①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水。②a中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。b中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－；铁为负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋。（2）①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，故选锌，此方法叫做牺牲阳极法；②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。③因为电解池的防护比原电池防护更好，所以方法乙能使铁闸门防护得更好。 24．据统计，发达国家每年由于金属腐蚀造成直接损失约占全年国民生产总值的2%～4%，用下列三个装置来研究钢铁的腐蚀（A、B、C烧杯中均为2 mol/L H2SO4溶液）： （1）B中Fe电极发生的电极反应式为________________________________________。 （2）A、B、C三个装置中，Fe腐蚀速率最快的是　　　　（填字母标号）。 （3）向A、B、C三个装置的电极附近，分别滴加过量的NaOH溶液。有蓝色沉淀生成的装置是　　　　（填字母代号）。 （4）C装置中外电路转移1 mol e－，阴极产生的气体在标准状况下的体积约为　　　　 L。 【答案】（1）Fe－2e－===Fe2＋　 （2）B （3）C　 （4）11.2 【解析】（1）B装置中Fe、Cu、H2SO4构成原电池，由于金属活动性：Fe＞Cu，所以Fe为负极，失去电子，发生氧化反应，则Fe电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；（2）A装置中Zn、Fe、H2SO4构成原电池，由于金属活动性：Zn＞Fe，所以Fe为正极，被保护，不被腐蚀；B中Fe、Cu、硫酸构成原电池，由于金属活动性：Fe＞Cu，其中Fe为负极，首先被腐蚀；C中为电解池，其中Fe连接电源的负极，作阴极，被保护，不被腐蚀，则三个装置中Fe腐蚀速率最快的是B；（3）A中金属活动性Zn＞Fe，Zn失去电子变为Zn2＋进入溶液，Zn2＋与OH－结合形成Zn（OH）2白色沉淀；B中金属活动性Fe＞Cu，Fe失去电子变为Fe2＋进入溶液，Fe2＋与OH－结合形成Fe（OH）2白色沉淀，该白色沉淀最终会被溶解在溶液中的O2氧化产生红褐色Fe（OH）3沉淀；C为电解池，其中Cu为阳极，失去电子变为Cu2＋进入溶液，Cu2＋与OH－结合形成Cu（OH）2蓝色沉淀，故有蓝色沉淀生成的装置是C；（4）对于C装置，阳极上Cu失去电子变为Cu2＋，发生反应：Cu－2e－===Cu2＋；阴极上溶液中的H＋得到电子发生还原反应，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，每反应产生1 mol H2，转移2 mol电子，则若C装置中外电路转移1 mol e－，阴极上产生0.5 mol H2，产生的气体在标准状况下的体积V（H2）＝0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$