专题07 金属腐蚀的原理和类型判断（重难点讲义） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题07金属腐蚀的原理和类型判断 1、准确区分化学腐蚀与电化学腐蚀，明确两者条件差异； 2、辨析吸氧腐蚀与析氢腐蚀，熟记两种腐蚀的条件； 3、掌握腐蚀类型判断方法：液差法和压强测定法； 4、理解金属防护措施，分析牺牲阳极法（如锌块保护铁）和外加电流法（如钢铁闸门连电源负极）的原理及适用场景。 知识点一 化学腐蚀与电化学腐蚀 1.金属腐蚀的类型 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。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 都是金属原子失去电子被氧化而损耗：M-ne-===Mn+ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生； ②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 知识点二 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 示意图 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 离子导体 潮湿的空气或电解质溶液 负极 反应物均为铁，电极反应：Fe-2e-===Fe2+ 正极 反应物：空气中的氧气 电极反应：O2+4e-+2H2O===4OH- 反应物：H+ 电极反应：2H++2e-===H2↑ 总反应 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但前者更普遍 【方法技巧】 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 知识点三 钢铁腐蚀类型的判断 方法一、液差法 用下图装置探究铁发生电化学腐蚀类型 （1）若A为酸性溶液，且盛红墨水的U型管C端液面高于B端，则铁钉发生的是析氢腐蚀。原因是在酸性条件下，正极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，造成具支试管中气体的压强增大，故U型管中红墨水B端液面下降C端液面上升。 （2）若A为NaCl溶液，且盛红墨水的U型管B端液面高于C端，则铁钉发生的是吸氧腐蚀。原因是在中性条件下，正极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使得具支试管中气体的量减少，压强降低，故U型管中红墨水B端液面上升C端液面下降。 方法二、压强测定法 用下图装置探究铁的电化学腐蚀类型，其中锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化。 （1）图中0～t1时间段内，锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁发生了析氢腐蚀。 （2）图中t1～t2时间段内，锥形瓶内压强降低，说明气体物质的量减少，则铁发生了吸氧腐蚀。 知识点四 金属腐蚀的防护 1.防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2.防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 (3)电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作正极，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 知识点五 金属的腐蚀探究 实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。 图1　　　　　　　　图2 实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。 【探究1】实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。 【提示】实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。 【探究2】实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。 【提示】检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 【探究3】若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。 【提示】若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例】在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重，下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．生铁浸泡在食盐水中会发生吸氧腐蚀 B．喷油漆、涂油脂是金属防护的物理方法 C．插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 D．将钢铁闸门与电源负极相连的防腐措施属于阴极电保护法 【答案】C 【详解】A．食盐水显中性，生铁浸泡在中性溶液中易发生吸氧腐蚀，故A正确； B．喷油漆、涂油脂可以隔绝空气，是金属防护的物理方法，故B正确； C．插入海水中的铁棒，越靠近水面端腐蚀越严重，故C错误； D．将钢铁闸门与电源负极相连，负极得到电子，防腐措施属于阴极电保护法，故D正确； 答案选C。 【变式】在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．钢管腐蚀的产物中仅含有FeS C．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀 D．与反应可表示为 【答案】D 【详解】A．根据题中所给信息，潮湿的深层土壤中钢管发生厌氧腐蚀，正极水得电子生成氢气，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A错误； B．在钢铁锈蚀中，Fe为负极，失去电子发生氧化反应，则负极反应式为Fe－2e-=Fe2+，厌氧细菌可促使与反应生成，S2-及正极上生成的OH-与Fe2＋可分别反应生成FeS、Fe(OH)2，B错误； C．向钢中加入铜，发生电化学腐蚀时，活动性弱的铜作正极，活动性强的Fe作负极，从而加速钢管的腐蚀，C错误； D．厌氧细菌可促使与反应生成，根据元素守恒，方程式为，D正确； 故选D。 题型02 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例】如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是(　　) A．若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液 B．若A溶液为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变 C．可能产生Fe2O3·nH2O D．腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 【答案】C 【解析】析氢腐蚀的总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，使B处液面下降，则A溶液不可能是酸性溶液，A错误；若A溶液为NaCl溶液，则发生吸氧腐蚀，B处液面上升，B错误；发生吸氧腐蚀：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水，氧化产物变为Fe2O3·nH2O，C正确；如果是析氢腐蚀，总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D错误。 【变式】铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　) A．此过程中铜并不被腐蚀 B．此过程中的正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ C．此过程中电子从Fe移向Cu D．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 【答案】B　 【解析】由题图可知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负极，发生吸氧腐蚀，则该原电池中铁作负极，铜作正极。原电池放电时，负极失电子容易被腐蚀，则此过程中铁被腐蚀，铜不被腐蚀，A正确；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；该原电池放电时，外电路中电子从负极铁流向正极铜，C正确；此过程中铁被腐蚀，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，D正确。 题型03 钢铁腐蚀类型的判断 【典例】用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如图。以下结论错误的是 A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B．在酸性溶液中生铁有可能发生吸氧腐蚀 C．析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀快 D．两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+ 【答案】C 【分析】根据压强与时间关系图知，pH=2的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该反应发生析氢腐蚀，pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，结合原电池原理分析判断。 【详解】A．根据pH=2的溶液中压强与时间的关系知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该装置发生析氢腐蚀，则溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，故A正确； B．pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，pH=4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀，故B正确； C．根据压强与时间关系图知，pH=2的溶液和pH=4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，故C错误； D．两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式均为Fe-2e-=Fe2+，故D正确； 故选C。 【变式】下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M + nH2O = M(OH)n + n/2 H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是M – ne- = Mn+，该过程有电流产生 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 【答案】D 【详解】A、金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀而变质，如铁的腐蚀：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，选项A错误； B、金属的化学腐蚀实质是：M-ne-=Mn+，是金属失电子直接和氧化剂反应的过程，不产生电流，选项B错误； C、金属的化学腐蚀在酸性或是碱性环境下均有可能进行，如金属铝的化学腐蚀，选项C错误； D、在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀吸氧腐蚀为主，选项D正确。 答案选D。 题型04 钢铁腐蚀的防护 【典例】下列有关金属的腐蚀和防护说法正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阳极 C．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 【答案】D 【详解】A．当镀锡铁皮的镀层破损时，锡铁在潮湿空气中形成原电池，金属性强于锡的铁为负极，腐蚀速率加快，故A错误； B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阴极，故B错误； C．铜铁在潮湿空气中形成原电池，金属性强于铜的铁为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为，故C错误； D．地下钢铁管道用导线连接着锌块，锌铁在潮湿环境中构成原电池，金属性强于铁的锌为负极被腐蚀，铁管为正极被保护，故D正确； 故选D。 【变式】某化学兴趣小组的同学利用如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，下列有关说法正确的是 选项 a、b连接方式 X成分 Y成分 结论 A 直接相连 海水 石墨 铁发生析氢腐蚀 B 直接相连 河水 锌 铁发生吸氧腐蚀 C 直接相连 饱和溶液 铜 Y电极上有气泡产生 D 分别与电源负极、正极相连 食盐水 石墨 牺牲阳极法 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．海水为中性溶液，一般发生吸氧腐蚀，A错误； B．锌比铁活泼，连接锌，保护铁不被腐蚀，B错误； C．氯化铵水解呈酸性，形成原电池，铜为正极，析出氢气，C正确； D．分别与外接电源的负极和正极相连，为外加电源保护法，D错误； 答案选C。 【巩固训练】 1.铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是 (　　) A．铁水龙头　 B．铜水龙头 C．塑料水龙头 D．陶瓷水龙头 【答案】B 【解析】Fe－Cu形成原电池，Fe作负极加快其腐蚀。 2．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．电子由铁片流向镀层 B．铁片凹陷深处产生了较多的OH－ C．镀层的金属活动性比铁强 D．对铁进行了牺牲阳极法保护 【答案】A 【解析】由题图可知，铁片被腐蚀，说明铁片为负极，电子由铁片流向镀层，故A选；铁片为负极，失电子产生了较多的Fe2＋，即铁片凹陷深处产生了较多的Fe2＋，故B不选；形成原电池的条件之一是有两活动性不同的电极，由题图可知，铁片被腐蚀，说明铁片为负极，所以镀层的金属活动性比铁弱，故C不选；如果镀层的金属活动性比铁强，则铁为正极，镀层为负极，则为牺牲阳极法，但本题中镀层的金属活动性比铁弱，不属于牺牲阳极法，故D不选。 3.在浓溶液中及空气存在下，矿砂中的单质银发生吸氧腐蚀生成[AgCl2]-，再加入锌粉生成[ZnCl4]2-和纯度较高的单质银，下列说法不正确的是( ) A．提高Cl-浓度有利于单质银的溶解 B．正极发生的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-＝2H2O C．随着腐蚀的进行，溶液的增大 D．加入锌粉反应后，溶液中阴离子总浓度降低 【答案】B 【解析】A项，银单质在氯化钠浓溶液中与氧气反应生成[AgCl2]-，离子方程式为：4Ag+O2+8Cl-+2H2O=4 [AgCl2]- +4OH-，增大氯离子的浓度有利于单质银的溶解，A正确；B项，在氯化钠溶液中，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误；C项，根据A可知，随着腐蚀的进行，氢氧根离子的浓度增大，溶液pH增大，C正确；D项，加入锌粉后，发生反应：Zn+2[AgCl2]-=2Ag+[ZnCl4]2-，溶液中阴离子总浓度降低，D正确；故选B。 4．(2024·浙江省金华市十校高三下学期模拟考试)取琼脂、饱和食盐水的混合溶液倒入培养皿中，滴入几滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，放入裹有锌片的铁钉(如下图所示)，一段时间后，下列说法不正确的是( ) A．锌片附近琼脂颜色变红 B．铁钉上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-　 C．离子在半凝固态的琼脂内可定向移动 D．将锌片改为铜片，琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块 【答案】A 【解析】将裹有锌片的铁钉放入琼脂、饱和食盐水的混合溶液中，滴入几滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，形成原电池，其中锌作负极、铁作正极，负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。A项，根据以上分析可知，氧气在正极放电，生成氢氧根，所以铁附近变红，A错误；B项，铁钉作正极，铁钉上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，该装置形成原电池，所以离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，C正确；D项，将锌片改为铜片，仍能形成原电池，此时铁作负极，发生氧化反应，其电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应产生蓝色沉淀，铜作正极，其电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-　，生成氢氧根，所以铜电极附近变红，由于铜裹在铁的中段，所以琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块，D正确；故选A。 5．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验 5 min 25 min 实验Ⅰ 铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成 实验Ⅱ 铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化 下列说法不正确的是(　　) A.实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢 B.实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－ C.实验Ⅰ的现象说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2＋ D.若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色 【答案】C 【解析】A项，实验Ⅱ中Zn比Fe活泼，作原电池的负极，发生吸氧腐蚀，Fe作正极，被保护，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，A正确；B项，实验II中Fe作正极，氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式：O2＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－，B正确；C项，实验I的现象说明25 min时，Fe失去电子生成Fe2＋，K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋发生反应生成特征蓝色沉淀，C错误；D项，若将Zn片换成Cu片，因为Fe比Cu活泼，推测Cu片周边氧气发生得电子的还原反应生成氢氧根离子，酚酞溶液会出现红色，铁钉作原电池的负极，发生失电子的氧化反应生成亚铁离子，与K3[Fe(CN)6]溶液反应，使其周边会出现蓝色，D正确；故选C。 6．某小组探究不同pH时钢铁的腐蚀，实验装置及结果如下。下列说法正确的是( ) A．pH=2.0时，300～400s的反应速率比100～200s的速率快，可能与反应放热有关 B．pH=2.5时，碳粉作正极，发生的主要反应为O2+2H2O+4e-=4OH- C．pH=4.0时，仅发生析氢腐蚀 D．当析氢腐蚀为主时，pH越大，反应速率越大 【答案】A 【解析】A项，pH=2.0时，正极电极反应：2H++2e-=H2↑，300～400 s的氢离子浓度小于100～200 s的氢离子浓度，但气体压强增大，可能与反应放热有关，反应为放热反应，温度影响为主，A正确；B项，pH=2.5时，碳粉作正极，主要是析氢腐蚀，电极反应：2H++2e-=H2↑，B错误；C项，图象分析可知，pH=4.0时，气体压强减小，原因是发生了吸氧腐蚀，C错误；D项，当析氢腐蚀为主时，pH越大，反应速率越慢，D错误；故选A。 7．据环保部门测定，整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述中不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 【答案】B　 【解析】金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上酸性电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误、C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故D正确。 8．下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是(　　) 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A.对比实验①②③，说明苯能隔绝O2 B．实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2 C．实验②中，饱和食盐水中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 D．实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 【答案】C 【解析】对比①②③，说明生铁腐蚀，碳为正极，铁为负极，需足量O2和水，由实验③可知，生铁片明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，故A错误；原电池的形成条件：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，实验①中，苯不是电解质溶液，生铁难以腐蚀，故B错误；实验③中，铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2＋，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。 9.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．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 【答案】C 【解析】铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错误；铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，B错误；构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，C正确；用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，D错误。 10．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间，下列说法不正确的是（　　） A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a、b处溶液的pH增大 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋ 【答案】D 【解析】a管内是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，b管内是酸性溶液发生析氢腐蚀， A正确；发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，一段时间后，a管液面高于b管液面，B正确；a处发生吸氧腐蚀，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，b发生析氢腐蚀，氢离子放电生成氢气，所以溶液的pH值变大，C正确；a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，因此a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，D错误。 【强化训练】 11.（24-25高二上·河南洛阳·期中）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=4OH- 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】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=4OH-，A正确；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；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；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.（23-24高二上·福建泉州·期中）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，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图下列说法不正确的是 A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2 =4 Fe(OH)3 B．液滴之下氧气含量少， 铁片作负极，发生的反应为： Fe-2e-=Fe2+ C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 【答案】D 【分析】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，铁片作负极，发生的氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，液滴边缘是正极区，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)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2═4 Fe(OH)3，以此解答该题。 【解析】根据以上分析，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2 =4 Fe(OH)3，A正确；铁片作负极，发生的氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，B正确； C．O2在液滴外沿反应，液滴边缘是正极区，发生还原反应，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- ，C正确；铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域，而是液滴的中心区，D错误；故选D。 13.（24-25高二上·山东泰安·期中）某学习小组按如图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是 A．b为正极，K连接A时，铁棒腐蚀的速率最慢 B．相同条件下，若X为模拟海水，K分别连接B、C，连接C时铁棒的腐蚀速率更慢 C．若X为模拟海水，K未闭合时，铁棒上腐蚀最严重且表面铁锈最多的位置则是F D．相同条件下，若K分别连接A、B时，石墨电极上的反应物不相同 【答案】B 【解析】b为正极，K连接A时，该装置构成电解池，Fe电极作阳极，被加速腐蚀，铁棒腐蚀的速率最快，A错误；相同条件下，若X为模拟海水，K分别连接B、C，该装置构成原电池。K连接B时，Fe作负极，加速铁被腐蚀的速率；K连接C时，Fe作正极，Fe电极被保护，所以连接C时铁棒的腐蚀速率更慢，B正确；若X为模拟海水，K未闭合时，铁棒上腐蚀最严重且表面铁锈最多的是接触海水且有氧气的位置，铁棒上腐蚀最严重且表面铁锈最多的位置应该是E，C错误；相同条件下，若K分别连接A、B时，连接A时，装置为电解池，石墨电极可能作阳极也可能作阴极；连接B时，装置为原电池，石墨作正极，无法判断石墨电极上的反应物是否相同，D错误；故选B。 14.（24-25高二上·河北·期中）下列关于金属保护的说法中错误的是 A．图1是利用牺牲阳极法保护钢闸门 B．图2中向电极附近滴加溶液，产生蓝色沉淀，说明做负极 C．图1中的负极反应式是 D．若在强酸条件下，钢铁会发生析氢腐蚀放出 【答案】B 【解析】图1锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，钢闸门作正极，受到保护，是利用牺牲阳极法保护钢闸门，A正确；图2锌、铁、酸化的氯化钠溶液构成的原电池中锌为负极，铁作正极，正极附近溶液中无亚铁离子，滴加溶液，无蓝色沉淀，B错误；图1锌块、钢闸门、海水构成的原电池中锌块作负极，发生反应钢闸门作正极，受到保护，C正确；强酸条件下，铁作负极发生反应，正极发生析氢腐蚀，放出，D正确；故选B。 15.（24-25高二上·北京·期中）用如图所示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解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是   A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 D．时，正极主要发生反应： 【答案】C 【分析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答； 【解析】整个过程中，锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，A正确；若pH=2.0时只发生析氢腐蚀，那么锥形瓶内溶解氧不变，而图中pH=2.0时，锥形瓶内溶解氧有所下降，说明图中反应除了析氢腐蚀，Fe粉还发生了吸氧腐蚀，所以氧气减少了，若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的气体压强会有下降，而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明图中反应除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，B正确；若将铁换为铜进行实验，由于铜的金属活动性较弱，则时，无法发生析氢腐蚀，压强随时间变化曲线基本不变，C错误；由图可知，pH=6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压减小，也说明有吸氧腐蚀；因此正极电极反应式为：，D正确；故选C。 16.（24-25高二下·四川成都·期中）图甲是用压强传感器探究生铁在和的醋酸溶液中腐蚀过程的装置；图乙是根据压强传感器所得数据绘制的图象。下列说法错误的是 A．在上述两种腐蚀过程中，生铁中的碳做正极且电极反应相同 B．上述探究过程中吸氧腐蚀速率比析氢腐蚀速率快 C．生铁发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀与溶液的酸性强弱有关 D．日常生活中钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 【答案】A 【分析】根据压强与时间关系图知，pH=2的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该反应发生析氢腐蚀，pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，铁做负极，碳做正极； 【解析】根据图示可知，当溶液pH=2时，锥形瓶中气体压强逐渐增大，生铁发生析氢腐蚀，碳做正极且电极反应式为2H++2e-=H2↑，而在pH=4时，气体压强逐渐减小，生铁发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A错误；根据压强与时间关系图知，pH=2的溶液和pH=4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，故B正确；pH=2时，生铁发生析氢腐蚀，在pH=4时，生铁发生吸氧腐蚀，则生铁发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀与溶液的酸性强弱有关，故C正确；日常生活中介质一般为中性或碱性，钢铁被腐蚀主要是因为铁能与空气中的氧气和水反应，则钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，故D正确；故选：A。 17.（24-25高二上·湖南永州·期中）取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和的食盐水，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．该过程为吸氧腐蚀，正极反应为： B．蓝色中心区的铁片被腐蚀，也有大量铁锈生成 C．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加溶液，则负极发生的电极反应 D．防止铁片腐蚀的一种方法是将铁片接到电源正极 【答案】A 【分析】在中心区域，氧气含量少，由于铁单质与K3[Fe(CN)6]电离出来的Fe3+反应生成Fe2+，二价铁与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，即中心区域为蓝色，在边缘处铁与氧气和水接触，发生吸氧反应，产生的OH-使边缘处溶液显碱性，使酚酞试液变红，即边缘处为红色。 【解析】中性条件下发生吸氧腐蚀，正极反应式为，A正确；由分析可知，中心区域发生反应，二价铁与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，中心区域氧气含量比边缘处少，不会生成大量铁锈，B错误；若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加溶液，形成原电池，铁为负极、铜为正极，负极发生的电极反应，C错误；防止铁片腐蚀的一种方法是将铁片接到电源负极，该方法为外接电源的阴极保护法，D错误；故选A。 18. （23-24高二上·山东威海·期末）金属的腐蚀与防腐是科学研究的重点领域，现代防腐技术日益受到关注。回答下列问题： (1)“经远舰”在海底多年，舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，其正极的电极反应式为 (已知正常海水呈弱碱性)；为保护舰体，科研人员提出将舰体与电源 (填“正极”或“负极”)相连，这种保护方法称为 。 (2)金属铬具有优良的抗腐蚀性能。常在钢铁表面镀一层铬达到防腐的目的。一般电镀过程中，金属铬作为 (填“阳极”或“阴极”)材料。工业上常用沉淀法处理含(橙色)和(黄色)的电镀废水，工艺流程如图所示： ①“转化”过程存在平衡，下列能说明转化达到平衡状态的是 。 A．    B．溶液颜色保持不变 C．    D．含铬微粒的总浓度保持不变 ②“反应”过程中发生反应的离子方程式为 。 ③“沉淀”过程中，室温下当恰好沉淀完全时，溶液的pH= 。(已知：，c(Cr3+)≤10-5mol/L时沉淀完全) (3)钼酸钠和苯并三氮䂳(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下，碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率［单位：］数据如图所示。 ①要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为 。 ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。 【答案】(1) 负极 外加电流保护法 (2) 阳极 BD 5.6 (3) 2:1 75:1 【详解】（1）正常海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为；为保护舰体，科研人员提出将舰体与电源负极相连，这种保护方法称为外加电流保护法； （2）电镀过程中，镀层金属作阳极，金属铬作为阳极材料； ①“转化”过程存在可逆反应， A．时代表正逆反应速率相等，反应达到平衡，A错误； B．(橙色)、(黄色)，溶液颜色保持不变能说明转化达到平衡状态，B正确； C．某一时刻可能存在，但不能说明不再变化，不能说明转化达到平衡状态，C错误； D．、中含铬原子数目不同，故含铬微粒的总浓度保持不变即代表、的浓度不再变化，能说明转化达到平衡状态，D正确； 故选BD； ②“反应”过程中与亚硫酸氢钠发生氧化还原反应，离子方程式为； ③“沉淀”过程中，室温下当恰好沉淀完全时，溶液的，，pH=5.6； （3）①要考虑碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率，由图可知，要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为300:150=2:1； ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率为60，缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率为0.8，二者之比为75:1。 19．（23-24高二上·黑龙江牡丹江·期末）以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。 (1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、炭粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如图1所示。 ①实验ⅰ的现象说明得电子的物质是 ，炭粉的作用是 。 ②为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是 。 (2)向图2所示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。取a、b中溶液少量，滴加溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作 极。外电路中电子流动方向为 (填“a→b”或“b→a”)。 (3)用图2所示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。 实验 a b 指针偏转方向 Ⅰ 0.1% 0.01% 向右 Ⅱ 0.1% 3.5% 向左 实验Ⅱ中，b中电极发生的电极反应为 。根据上述实验可知，对钢铁腐蚀有影响的因素是 和NaCl溶液的浓度。 【答案】(1) 与铁组成原电池，作原电池的正极 用水代替NaCl溶液进行上述实验 (2) 正 a→b (3) 温度 【分析】钢铁在潮湿的中性溶液中构成原电池，发生吸氧腐蚀，铁失电子发生氧化反应，铁为负极、碳为正极；钢铁腐蚀的影响因素是温度和电解质溶液的浓度。 【详解】（1）①实验ⅰ的现象说明有氢氧根离子生成，得电子的物质是，炭粉的作用是与铁组成原电池，作原电池的正极。 ②NaCl的作用是离子导体，为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是：用水代替NaCl溶液进行上述实验。 （2）取a、b中溶液少量，滴加溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，说明a溶液中含有Fe2+，可知a中铁片为负极，b中铁片作正极，外电路中电子流动方向为a→b。 （3）实验Ⅱ中，电流计指针向左偏，a中电极为正极，b中电极为负极，b中电极发生的电极反应为，根据上述实验可知，对钢铁腐蚀有影响的因素是温度和NaCl溶液的浓度。 20．（23-24高二上·安徽宣城·期末）对金属腐蚀的研究意义重大，以铁为例进行研究。 (1)已知反应：，则其 0。 (2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 (填标号，下同)。 (3)用图1所示装置及盐酸进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得不同初始pH值条件下(酸均足量)，三颈烧瓶中溶解氧DO(单位体积溶液中溶解氧气的质量)随时间变化关系的曲线如图2，初始条件下三颈烧瓶中压强随时间变化关系如图3。 下列说法正确的是 。 a．反应相同时间，溶解氧随着溶液酸性减弱而增大 b．酸性条件下可发生吸氧腐蚀 c．整个过程中，负极电极反应式为： (4)①甲同学对图3中压强变化的原因进行了分析：导致压强增大的原因是，导致压强减小的原因是发生 (写电极方程式)。 ②乙同学认为压强变化的原因也可能是发生了化学腐蚀：铁和盐酸反应产生氢气，导致压强增大； ，导致压强减小。 ③同学对图1装置进行改进，装置示意图如下(部分设备略去)，以证明该条件下可发生电化学腐蚀，请完成装置设计。 将铁电极插入溶液中，石墨电极插入 溶液中，压强传感器置于 电极上方。 ④400秒之后铁主要发生吸氧腐蚀的原因是 。 【答案】(1) (2)bd (3)b (4) 生成的消耗了氧气 的盐酸 石墨 随着反应的进行，氢离子浓度下降，导致析氢腐蚀逐渐减少 【详解】（1）由反应的ΔG＜0、ΔS＜0可知，反应ΔH-TΔS＜0，则该反应是焓变小于0的吸热反应，故答案为：＜； （2）a．由图可知，铁棒是原电池的负极，铁会失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，则该装置不能防止铁棒被腐蚀，故错误； b．由图可知，铁棒是原电池的正极，原电池工作时锌棒溶解，铁棒被保护，所以该装置可防止铁棒被腐蚀，故正确； c．由图可知，铁棒在食盐水中会发生吸氧腐蚀被损耗，则该装置不能防止铁棒被腐蚀，故错误； d．由图可知，与直流电源负极相连的铁棒是电解池的阴极、铜棒是正极，电解池工作时铜棒溶解，铁棒被保护，所以该装置可防止铁棒被腐蚀，故正确； 故选bd； （3）a．由图2可知，反应相同时间，溶液酸性减弱，溶解氧随着溶液酸性减弱而减小，故错误； b．由图2可知，反应相同时间，溶液酸性减弱，溶解氧随着溶液酸性减弱而减小，说明铁发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致溶解氧减少，故正确； c．由图1可知，锥形瓶中的铁与碳粉在酸溶液中构成原电池，铁为原电池负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故错误； 故选b； （4）①图3中导致压强减小的原因是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，故答案为：； ②压强减小可能是亚铁离子具有还原性，酸性条件下与空气中的氧气反应生成铁离子，氧气的物质的量减小导致压强减小，故答案为：生成的消耗了氧气； ③由实验目的可知，证明该条件下可发生电化学腐蚀的装置中将铁电极插入硫酸亚铁溶液中做原电池的负极，石墨电极插入pH为2的盐酸中做原电池的正极，压强传感器置于石墨电极的上方测定装置中压强随时间变化，故答案为：的盐酸；石墨； ④400秒之后铁主要发生吸氧腐蚀的原因是随着反应的进行，氢离子浓度下降，导致析氢腐蚀逐渐减少，而吸氧腐蚀逐渐增大，故答案为：随着反应的进行，氢离子浓度下降，导致析氢腐蚀逐渐减少。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07金属腐蚀的原理和类型判断 1、准确区分化学腐蚀与电化学腐蚀，明确两者条件差异； 2、辨析吸氧腐蚀与析氢腐蚀，熟记两种腐蚀的条件； 3、掌握腐蚀类型判断方法：液差法和压强测定法； 4、理解金属防护措施，分析牺牲阳极法（如锌块保护铁）和外加电流法（如钢铁闸门连电源负极）的原理及适用场景。 知识点一 化学腐蚀与电化学腐蚀 1.金属腐蚀的类型 根据与金属接触的________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________。 （2）电化学腐蚀：当________的金属与________溶液接触时会发生________反应，________的金属发生氧化反应而被腐蚀。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 都是金属原子失去电子被________而损耗：________________________ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生； ②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 知识点二 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 示意图 条件 水膜酸性________或________ 水膜________较强 离子导体 潮湿的空气或电解质溶液 负极 反应物均为铁，电极反应：________________________ 正极 反应物：空气中的氧气 电极反应:_______________________ 反应物：H+ 电极反应：______________________________ 总反应 ________________________ ________________________ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但前者更普遍 【方法技巧】 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 知识点三 钢铁腐蚀类型的判断 方法一、液差法 用下图装置探究铁发生电化学腐蚀类型 （1）若A为酸性溶液，且盛红墨水的U型管C端液面高于B端，则铁钉发生的是析氢腐蚀。原因是在酸性条件下，正极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，造成具支试管中气体的压强增大，故U型管中红墨水B端液面下降C端液面上升。 （2）若A为NaCl溶液，且盛红墨水的U型管B端液面高于C端，则铁钉发生的是吸氧腐蚀。原因是在中性条件下，正极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使得具支试管中气体的量减少，压强降低，故U型管中红墨水B端液面上升C端液面下降。 方法二、压强测定法 用下图装置探究铁的电化学腐蚀类型，其中锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化。 （1）图中0～t1时间段内，锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁发生了析氢腐蚀。 （2）图中t1～t2时间段内，锥形瓶内压强降低，说明气体物质的量减少，则铁发生了吸氧腐蚀。 知识点四 金属腐蚀的防护 1.防护本质 阻止金属发生________反应。 2.防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 (3)电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作______，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作________，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 知识点五 金属的腐蚀探究 实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。 图1　　　　　　　　图2 实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。 【探究1】实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。 【探究2】实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。 【探究3】若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例】在生产、生活中金属腐蚀所带来的损失非常严重，下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．生铁浸泡在食盐水中会发生吸氧腐蚀 B．喷油漆、涂油脂是金属防护的物理方法 C．插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 D．将钢铁闸门与电源负极相连的防腐措施属于阴极电保护法 【变式】在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．钢管腐蚀的产物中仅含有FeS C．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀 D．与反应可表示为 题型02 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例】如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是(　　) A．若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液 B．若A溶液为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变 C．可能产生Fe2O3·nH2O D．腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 【变式】铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　) A．此过程中铜并不被腐蚀 B．此过程中的正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ C．此过程中电子从Fe移向Cu D．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 题型03 钢铁腐蚀类型的判断 【典例】用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如图。以下结论错误的是 A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B．在酸性溶液中生铁有可能发生吸氧腐蚀 C．析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀快 D．两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+ 【变式】下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M + nH2O = M(OH)n + n/2 H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是M – ne- = Mn+，该过程有电流产生 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 题型04 钢铁腐蚀的防护 【典例】下列有关金属的腐蚀和防护说法正确的是 A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率 B．外加电源阴极保护法常用于海堤钢闸门防腐，被保护的钢铁设备作为阳极 C．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈 D．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用 【变式】某化学兴趣小组的同学利用如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，下列有关说法正确的是 选项 a、b连接方式 X成分 Y成分 结论 A 直接相连 海水 石墨 铁发生析氢腐蚀 B 直接相连 河水 锌 铁发生吸氧腐蚀 C 直接相连 饱和溶液 铜 Y电极上有气泡产生 D 分别与电源负极、正极相连 食盐水 石墨 牺牲阳极法 A．A B．B C．C D．D 【巩固训练】 1.铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是 (　　) A．铁水龙头　 B．铜水龙头 C．塑料水龙头 D．陶瓷水龙头 2．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．电子由铁片流向镀层 B．铁片凹陷深处产生了较多的OH－ C．镀层的金属活动性比铁强 D．对铁进行了牺牲阳极法保护 3.在浓溶液中及空气存在下，矿砂中的单质银发生吸氧腐蚀生成[AgCl2]-，再加入锌粉生成[ZnCl4]2-和纯度较高的单质银，下列说法不正确的是( ) A．提高Cl-浓度有利于单质银的溶解 B．正极发生的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-＝2H2O C．随着腐蚀的进行，溶液的增大 D．加入锌粉反应后，溶液中阴离子总浓度降低 4．(2024·浙江省金华市十校高三下学期模拟考试)取琼脂、饱和食盐水的混合溶液倒入培养皿中，滴入几滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，放入裹有锌片的铁钉(如下图所示)，一段时间后，下列说法不正确的是( ) A．锌片附近琼脂颜色变红 B．铁钉上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-　 C．离子在半凝固态的琼脂内可定向移动 D．将锌片改为铜片，琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块 5．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验 5 min 25 min 实验Ⅰ 铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成 实验Ⅱ 铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化 下列说法不正确的是(　　) A.实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢 B.实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－ C.实验Ⅰ的现象说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2＋ D.若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色 6．某小组探究不同pH时钢铁的腐蚀，实验装置及结果如下。下列说法正确的是( ) A．pH=2.0时，300～400s的反应速率比100～200s的速率快，可能与反应放热有关 B．pH=2.5时，碳粉作正极，发生的主要反应为O2+2H2O+4e-=4OH- C．pH=4.0时，仅发生析氢腐蚀 D．当析氢腐蚀为主时，pH越大，反应速率越大 7．据环保部门测定，整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述中不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 8．下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是(　　) 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A.对比实验①②③，说明苯能隔绝O2 B．实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2 C．实验②中，饱和食盐水中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 D．实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 9.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．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 10．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间，下列说法不正确的是（　　） A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a、b处溶液的pH增大 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋ 【强化训练】 11.（24-25高二上·河南洛阳·期中）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=4OH- 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.（23-24高二上·福建泉州·期中）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，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图下列说法不正确的是 A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2 =4 Fe(OH)3 B．液滴之下氧气含量少， 铁片作负极，发生的反应为： Fe-2e-=Fe2+ C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 13.（24-25高二上·山东泰安·期中）某学习小组按如图探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是 A．b为正极，K连接A时，铁棒腐蚀的速率最慢 B．相同条件下，若X为模拟海水，K分别连接B、C，连接C时铁棒的腐蚀速率更慢 C．若X为模拟海水，K未闭合时，铁棒上腐蚀最严重且表面铁锈最多的位置则是F D．相同条件下，若K分别连接A、B时，石墨电极上的反应物不相同 14.（24-25高二上·河北·期中）下列关于金属保护的说法中错误的是 A．图1是利用牺牲阳极法保护钢闸门 B．图2中向电极附近滴加溶液，产生蓝色沉淀，说明做负极 C．图1中的负极反应式是 D．若在强酸条件下，钢铁会发生析氢腐蚀放出 15.（24-25高二上·北京·期中）用如图所示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解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是   A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 D．时，正极主要发生反应： 16.（24-25高二下·四川成都·期中）图甲是用压强传感器探究生铁在和的醋酸溶液中腐蚀过程的装置；图乙是根据压强传感器所得数据绘制的图象。下列说法错误的是 A．在上述两种腐蚀过程中，生铁中的碳做正极且电极反应相同 B．上述探究过程中吸氧腐蚀速率比析氢腐蚀速率快 C．生铁发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀与溶液的酸性强弱有关 D．日常生活中钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 17.（24-25高二上·湖南永州·期中）取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和的食盐水，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．该过程为吸氧腐蚀，正极反应为： B．蓝色中心区的铁片被腐蚀，也有大量铁锈生成 C．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加溶液，则负极发生的电极反应 D．防止铁片腐蚀的一种方法是将铁片接到电源正极 18. （23-24高二上·山东威海·期末）金属的腐蚀与防腐是科学研究的重点领域，现代防腐技术日益受到关注。回答下列问题： (1)“经远舰”在海底多年，舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，其正极的电极反应式为 (已知正常海水呈弱碱性)；为保护舰体，科研人员提出将舰体与电源 (填“正极”或“负极”)相连，这种保护方法称为 。 (2)金属铬具有优良的抗腐蚀性能。常在钢铁表面镀一层铬达到防腐的目的。一般电镀过程中，金属铬作为 (填“阳极”或“阴极”)材料。工业上常用沉淀法处理含(橙色)和(黄色)的电镀废水，工艺流程如图所示： ①“转化”过程存在平衡，下列能说明转化达到平衡状态的是 。 A．    B．溶液颜色保持不变 C．    D．含铬微粒的总浓度保持不变 ②“反应”过程中发生反应的离子方程式为 。 ③“沉淀”过程中，室温下当恰好沉淀完全时，溶液的pH= 。(已知：，c(Cr3+)≤10-5mol/L时沉淀完全) (3)钼酸钠和苯并三氮䂳(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下，碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率［单位：］数据如图所示。 ①要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为 。 ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。 19．（23-24高二上·黑龙江牡丹江·期末）以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。 (1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、炭粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如图1所示。 ①实验ⅰ的现象说明得电子的物质是 ，炭粉的作用是 。 ②为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是 。 (2)向图2所示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。取a、b中溶液少量，滴加溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作 极。外电路中电子流动方向为 (填“a→b”或“b→a”)。 (3)用图2所示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。 实验 a b 指针偏转方向 Ⅰ 0.1% 0.01% 向右 Ⅱ 0.1% 3.5% 向左 实验Ⅱ中，b中电极发生的电极反应为 。根据上述实验可知，对钢铁腐蚀有影响的因素是 和NaCl溶液的浓度。 20．（23-24高二上·安徽宣城·期末）对金属腐蚀的研究意义重大，以铁为例进行研究。 (1)已知反应：，则其 0。 (2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 (填标号，下同)。 (3)用图1所示装置及盐酸进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得不同初始pH值条件下(酸均足量)，三颈烧瓶中溶解氧DO(单位体积溶液中溶解氧气的质量)随时间变化关系的曲线如图2，初始条件下三颈烧瓶中压强随时间变化关系如图3。 下列说法正确的是 。 a．反应相同时间，溶解氧随着溶液酸性减弱而增大 b．酸性条件下可发生吸氧腐蚀 c．整个过程中，负极电极反应式为： (4)①甲同学对图3中压强变化的原因进行了分析：导致压强增大的原因是，导致压强减小的原因是发生 (写电极方程式)。 ②乙同学认为压强变化的原因也可能是发生了化学腐蚀：铁和盐酸反应产生氢气，导致压强增大； ，导致压强减小。 ③同学对图1装置进行改进，装置示意图如下(部分设备略去)，以证明该条件下可发生电化学腐蚀，请完成装置设计。 将铁电极插入溶液中，石墨电极插入 溶液中，压强传感器置于 电极上方。 ④400秒之后铁主要发生吸氧腐蚀的原因是 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$