第1章 第4节 金属的腐蚀与防护-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（鲁科版2019）

化学 选择性必修1(鲁科) 第4节　金属的腐蚀与防护 核心素养 学业要求 能基于原电池的原理和装置模型分析金属电化学腐蚀产生的原因和采取电化学保护法的原理 能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象，选择并设计防腐措施 一、金属的腐蚀 1．定义 金属表面与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。 2．金属腐蚀的本质：金属原子失去电子被氧化。 3．分类 (1)化学腐蚀：金属与其他物质直接反应而引起的腐蚀，如铜在高温下被空气中的氧气氧化而变黑。 (2)电化学腐蚀：不纯的金属与潮湿空气或电解质溶液接触时，发生了原电池反应而被腐蚀，有微电流产生，如铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈。 二、金属电化学腐蚀的原理——以铜板上铁铆钉的电化学腐蚀为例分析 1．析氢腐蚀 在水膜酸度较高的特殊环境(如某些工厂附近的酸性气氛)中，正极反应可能主要是H＋被还原成氢气而析出，这时所发生的腐蚀称为“析氢腐蚀”。其反应如下： 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2↑ 电池反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2．吸氧腐蚀 在通常情况下，水膜酸性不强，铜板上主要发生水膜中溶解的氧气被还原的反应，这种腐蚀过程中，环境消耗的物质主要是氧气，铁生成含氧化合物，因此也称为“吸氧腐蚀”。其反应如下： 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 电池反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2具有强还原性的氢氧化亚铁与潮湿空气中的水和氧气反应生成氢氧化铁，所生成的氢氧化铁可进一步转化为铁锈。即： 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)·H2O 三、金属腐蚀的防护 1．金属的防护原理 阻止金属发生化学反应，基本思路是防止金属与周围的物质直接接触，防止金属作原电池的负极。 2．方法 (1)加保护层：如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 (2)电化学保护法 电化学防护分类 牺牲阳极保护法 外加电流阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 将活泼性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，活泼性较强的金属作负极发生氧化反应而损耗，被保护金属作正极材料就可以避免被腐蚀。这种牺牲阳极金属(原电池的负极反应物)，保护阴极金属(原电池的正极材料)的防护方法常叫作牺牲阳极保护法 将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到一些废铁上，使废铁成为阳极，也可以防止阴极金属被腐蚀，这种防止金属腐蚀的方法叫作阴极电保护法，也叫作外加电流阴极保护法 应用 保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块 保护土壤、海水及河水中的金属设备 (3)金属表面钝化法 ①电化学钝化法：运用电化学方法将被保护金属与外加电源的正极相连使其成为阳极，并使电压维持在可使该金属发生钝化作用的范围内，就能防止其腐蚀。 ②化学钝化法：常温下，也可以将金属铝、铁放入浓硫酸、浓硝酸中钝化。 四、电化学腐蚀原理的应用 1．铁腐蚀能消耗空气中的氧气，利用这一原理可以快速测定空气中氧气的含量。 2．铁腐蚀能消耗氧气和水，以铁粉为主要成分制成双吸剂放入食品包装袋，可以延长食物的保质期。 3．铁腐蚀的过程放热，利用这一特点可以制成一次性保暖贴。 4．铁和碳加入工业废水中可形成众多的微小电池，发生电化学腐蚀，形成负极产物Fe2＋和正极产物H2(或OH－)，由于电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。 探究一　金属腐蚀的类型及原理 一、金属腐蚀的类型及比较 1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与气体等直接发生氧化还原反应而被损耗 两种金属相接触且同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成原电池而发生的腐蚀 本质 金属失去电子被氧化 较活泼的金属失去电子被氧化 现象 无电流产生 有微弱的电流产生 实例 铁与氯气直接反应而腐蚀 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀 联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更为普遍，危害更大 2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜酸性较强 水膜呈碱性、弱酸性或中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 其他反应及产物　　 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)·H2O 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 二、金属腐蚀类型和腐蚀快慢的判断方法 1．判断金属的腐蚀类型要从本质上入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。电化学腐蚀中，只有位于金属活动性顺序中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢后面的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。 2．金属腐蚀快慢的判断 (1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的阳极腐蚀>原电池原理引起的负极腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 1．下列有关金属腐蚀的表述，正确的是(　　) A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 B．钢铁在干燥的空气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C．发生电化学腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀 D．发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子 答案：D 解析：金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，无电流产生；而电化学腐蚀是最普遍的金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。钢铁在干燥的空气中几乎不腐蚀，在潮湿的空气中发生电化学腐蚀。发生电化学腐蚀时，较活泼的金属作负极被腐蚀。 2．为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同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内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是(　　) A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定下降 B．实验结束时，装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 答案：B 解析：装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，发生反应而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池也会加速铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左测液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被腐蚀。 探究二　金属的防护及电化学腐蚀的应用 1．金属防护的基本方法 (1)覆盖保护法——防止金属与周围的介质直接接触。 (2)保持金属表面干燥——防止表面形成电解质溶液。 (3)利用电化学原理进行防护：用导线连接上一块比该金属还活泼的金属——牺牲阳极保护法；外接一直流电源的负极——外加电流阴极保护法。 (4)制成不锈钢——改善金属的内部结构。 2．金属电化学腐蚀的利用 利用原电池的形成可加快反应速率且金属发生电化学腐蚀时放热，人们可以设计让金属发生电化学腐蚀为人类提供能量及进行环境的除氧和测定环境中氧的含量。如：铁粉中加入炭粉制保暖贴；实验室在锌与稀H2SO4反应制氢气时，加入少量的铜粉以加快反应速率；防氧化的食品中加入铁粉以延长食物的保质期等。 [知识拓展]　不同保护措施的腐蚀快慢顺序 无保护措施>有一定保护措施>牺牲阳极保护法>阴极电保护法。 3．下列金属防护的方法不正确的是(　　) A．对健身器材涂油漆以防止生锈 B．对某些工具的“机械转动部位”采用刷油漆的方法来防锈 C．用牺牲锌块的方法来保护船身 D．自行车的钢圈上镀上一层铬防锈 答案：B 解析：B项应选用润滑油来达到防锈的目的。 4．某研究小组对铁生锈进行研究。 (1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。 ①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_____________________________ ___________________________________________。 ②由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于__________________，正极电极反应式为________________。 ③实验B所用的水要经过________处理；植物油的作用是____________________。 ④实验C中碱石灰的作用是__________________________________________________。 (2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是______________________________________________________________________，该实验________(填“能”或“不能”)粗略地测定空气中氧气的体积分数。 答案：(1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气) ②吸氧腐蚀　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ③煮沸(或除去氧气)　隔绝空气(或防止氧气与铁钉接触) ④吸收水蒸气(或保持试管内干燥环境) (2)铁的腐蚀要吸收氧气(或氧气参与反应或消耗了氧气)，使试管内气体压强减小　能 解析：(1)铁钉内部一般含有碳，在铁发生电化学腐蚀时作正极，如果再有电解质溶液和氧气即可发生腐蚀；A中的铁钉发生的是吸氧腐蚀，所以正极上是氧气得到电子的反应；水中往往溶有一定量的氧气，所以做实验前要先将水煮沸；碱石灰具有吸水性，可防止C中铁钉上形成水膜，所以C中铁钉不生锈。 (2)D中铁丝发生吸氧腐蚀，消耗O2使试管中气体的压强减小，液面上升，根据试管中液面上升的高度可近似地测定空气中氧气的体积分数。 1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(　　) A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，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：A项，金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化，为M－ne－===Mn＋，错误；B项，Sn、Fe构成原电池，金属活泼性：Fe>Sn，铁先被腐蚀，错误；D项，常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应发生化学腐蚀，错误。 2．化学与工农业生产、人们日常生活密不可分。以下现象或应用中，与电化学腐蚀无关的是(　　) A．图中的金属材料R可以用金属锌 B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生铁锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．金属铝制品较耐腐蚀 答案：D 解析：金属铝在其表面生成一层致密的氧化膜，不容易被腐蚀，与电化学腐蚀无关。 3.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　) 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为锌块，由于电解质溶液为弱碱性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。 4．下列对钢铁制品采取的措施不能防止或减缓钢铁腐蚀的是(　　) A．保持表面干燥 B．表面镀锌 C．与电源负极相连 D．表面镶嵌铜块 答案：D 解析：D项，在钢铁制品表面镶嵌铜块，形成的原电池中，金属铁作负极，可以加快腐蚀速率，不能防止或减缓钢铁腐蚀。 5.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。 (2)若试管内液面上升，则原溶液呈______________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极：______________________，正极：__________________________。 (3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀。电极反应式：负极：____________________________，正极：__________________________。 答案：(1)电化学　 (2)弱酸或中或碱　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 (3)较强的酸　析氢　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 解析：根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果。 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列关于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．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：金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，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、水或其他腐蚀性物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A错误；化学腐蚀指金属发生化学反应而损耗的过程，不需要外加电流，B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，C错误。 2．保护金属管道的常用方法是外加电流法加覆盖涂层的联合保护法。下列说法错误的是(　　) A．涂层只能是金属或合金 B．金属管道连接直流电源的负极 C．辅助阳极可以选石墨 D．联合保护法能延长管道的使用寿命 答案：A 解析：保护金属管道涂层不一定是金属或者合金，也可以是油漆等，A错误；外加电流保护法被保护金属应该作阴极，与外加电源的负极相连，B正确；辅助阳极应该是惰性电极或者废旧金属，C正确；联合保护法保护金属效果更好，更能延长管道的使用寿命，D正确。 3.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(　　) A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支试管中溶液pH逐渐减小 答案：C 解析：生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。 4．下列关于钢铁锈蚀的叙述中，不正确的是(　　) A．钢铁锈蚀时，铁原子先失去电子成为Fe3＋，然后生成的Fe(OH)3部分脱水成为氧化铁的水合物 B．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀 C．铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，为保护海轮的船壳，常在船壳上镶上锌块 D．酸雨使钢铁更容易发生析氢腐蚀 答案：A 解析：钢铁锈蚀时铁作负极，失电子生成Fe2＋，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，而后Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水成为氧化铁的水合物，A错误；铁比银活泼，镀银铁制品破损后形成的原电池中铁为负极，腐蚀加快，B正确；锌比铁活泼，形成原电池时锌为负极被腐蚀，保护铁，C正确；酸性条件下易发生析氢腐蚀，D正确。 5．如图所示的容器中盛有海水，纯铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是(　　) A．⑤>②>①>④>③ B．③>②>⑤>④>① C．⑤>④>②>③>① D．⑤>②>①>③>④ 答案：D 解析：①中纯铁在海水中的腐蚀属于化学腐蚀(直接与电解质溶液接触，发生化学反应)。②③构成原电池，②中铁是负极(金属活动性：Fe>Sn，活动性较强的金属Fe先被腐蚀)，属于原电池原理引起的腐蚀；③中铁是正极(金属活动性：Zn>Fe，金属Zn先被腐蚀)，属于利用原电池原理有保护措施的腐蚀。④⑤构成电解池，④中铁是阴极(与外接直流电源的负极相连)，属于利用电解原理有保护措施的腐蚀；⑤中铁是阳极(与外接直流电源的正极相连)，在外加电流作用下铁不断溶解，腐蚀速率最快，属于电解原理引起的腐蚀。因此，纯铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>②>①>③>④，故选D。 6．下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是(　　) A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 答案：B 解析：纯银器在空气中久置会被氧化为Ag2S而变黑，所以为化学腐蚀，故A正确；当镀锡铁制品的镀层破损时，因为Fe比Sn更活泼，Sn、Fe形成原电池，Fe为负极，镀层不再起到保护作用，故B错误；在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀，因为Fe与Zn形成原电池，Zn作负极(阳极)被消耗，从而保护了正极(阴极)Fe，该防护方法称为牺牲阳极保护法，故C正确；利用电解池原理进行金属防护的方法称为阴极电保护法，使被保护金属与直流电源的负极相连可防止金属被腐蚀，故D正确。 7．相同材质的铁在下列四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) 答案：C 解析：A项，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，构成原电池，铁是活泼金属作负极，铜作正极；B项，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池的构成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；D项，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负极和正极，构成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；C项，铜镀层将铁球覆盖，所以铁不易被腐蚀。 8．铜板上的铁铆钉处发生的吸氧腐蚀的原理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　) A．正极的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑ B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe流向Cu 答案：A 解析：吸氧腐蚀的负极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中发生反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，Fe(OH)2继续被氧化，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。 9．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．锌板作牺牲阳极 B．钢闸门作正极(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：锌板、钢闸门与海水形成原电池，锌比铁活泼，故锌板作负极(牺牲阳极)，发生氧化反应，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋，A、C正确；钢闸门作正极(被保护的阴极)，B正确；电子由负极(锌板)通过导线移向正极(钢闸门)，D错误。 10．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　) A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu­Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案：B 解析：图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A错误；图b中，开关置于M时，Cu­Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu­Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B正确；图c中，接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，C错误；图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn发生氧化反应引起的，D错误。 11．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。下列说法正确的是(　　) A．液滴下氧气含量少，发生析氢腐蚀 B．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，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 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．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Cu－2e－===Cu2＋ 答案：C 解析：氯化钠溶液是中性溶液，液滴下氧气含量少，发生在铁表面的是吸氧腐蚀，故A错误；液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，a区为负极，b区为正极，根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Fe2＋由a区向b区迁移，故B错误；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)，故C正确；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＋，故D错误。 12．表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉(图A)和缠有锌皮的铁钉(图B)放置其中，如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极保护法 B．图B中铁钉上的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．离子在半凝固态的琼脂内可定向移动 D．图A中，会出现蓝、红、蓝三个色块 答案：B 解析：图B中，锌比铁活泼，Zn失去电子为负极，以保护铁钉不被腐蚀，A正确；图B中，铁钉作正极，在中性溶液中铁钉上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B错误；因为形成了原电池，所以离子可定向移动，C正确；图A中铁比铜活泼，故铁钉作负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋遇铁氰化钾溶液显蓝色，铜为正极，O2得电子生成OH－，铜丝附近呈红色，由于铜丝裹在铁钉的中部，故会出现蓝、红、蓝三个色块，D正确。 13．利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。下列说法不正确的是(　　) 实验装置 实验编号 ① ② ③ ④ 浸泡液 1.5 mol/L NH4Cl 0.76 mol/L (NH4)2SO4 1.5 mol/L NaCl 0.76 mol/L Na2SO4 pH 5 5 7 7 氧气浓度随时间的变化　　 A.上述正极反应均为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B．在不同溶液中，阴离子是影响吸氧腐蚀速率的主要因素 C．向实验④中加入少量NH4Cl固体，吸氧腐蚀速率加快 D．在300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液 答案：B 解析：根据图像可知，实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，其正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A正确；根据图像可知，①②的反应速率接近，③④的反应速率接近，且①远大于③，②远大于④，因此，阴离子对反应速率影响不大，NH是影响吸氧腐蚀速率的主要因素，故B错误；NH是影响吸氧腐蚀速率的主要因素，能导致铁钉的吸氧腐蚀速率加快，故C正确；①②溶液显酸性，③④溶液显中性，根据图像可知，铁钉的吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液，故D正确。 二、非选择题 14．钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题： (1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是________________________________。 (2)如下图所示装置可防止铁棒被腐蚀的是________。 (3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置如图所示。 ①A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极的电极反应是______________________________________。 ②镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因：___________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　(2)BD　 (3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②铁比铜活泼，镀铜铁的镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他合理答案也可) 解析：(1)铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应。 (2)铁被保护的装置：原电池中，铁作正极；电解池中，铁作阴极。 (3)①电镀池中，镀层铜作阳极。阴极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。②根据金属活动性Zn>Fe>Cu，可知镀层破损后，镀铜铁形成的原电池中Fe为负极，加速铁的腐蚀；镀锌铁形成的原电池中铁为正极，继续被保护。 15．《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。参与形成铜绿的物质有Cu和______________________。铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成分是Cu2(OH)2CO3]，请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时的负极反应式______________________________________。 (2)继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示： Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因______________________ ___________________________________________________________________________________________________________________。 (3)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图。 ①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式______________________________。 ②文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)： 写出过程Ⅰ中负极的电极反应式________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________。 答案：(1)O2、CO2、H2O　Cu－2e－===Cu2＋[或2Cu－4e－＋4OH－＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O] (2)结合图像可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈 (3)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 ②Cu－e－＋Cl－===CuCl 解析：铜锈是Cu表面与空气中O2、H2O及CO2反应的结果。发生电化学腐蚀时，Cu为负极，被氧化，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋[或2Cu－4e－＋4OH－＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O]。 18 学科网（北京）股份有限公司 $$