第六章 第3节 金属的腐蚀及防护-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

第3节 金属 ☑应用提优考点全面，能力提升限时：30min 1.(2024·广东广州二模)航母山东舰采用模块 制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡 水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。 下列分析正确的是 ( 原表面 腐蚀区 原表面 腐蚀区 甲 A.舰艇腐蚀是因为形成了电解池 B.图甲是海水环境下的腐蚀情况 C.腐蚀时负极反应为Fe-3e—Fe3 D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀 2.(2025·广东佛山一模)“千年锈色耐人寻”。 Cu,(OH),C1是铜锈中的“有害锈”，生成原理 如图。下列说法不正确的是 ( :多孔粉状锡 Cu.(OH.CI b:多孔催化层 CuCl e:青钢基体 A.正极反应：02+4e+4H一2H20 B.铜失去电子，发生氧化反应 C.潮湿的环境中更易产生铜锈 D.明矾溶液可清除Cu2(OH),Cl 3.(2024·四川成都一模)硫酸盐还原菌(SRB) 会腐蚀许多金属及合金。模拟SRB诱导腐蚀 碳素钢发生厌氧电化学腐蚀实验，实验后发 现碳素钢表面覆盖物成分是硫化物（主要含 FeS),腐蚀机理如图所示。 S0 SRB生物膜 碳素钢 第六章化学反应与电能学丽高春 的腐蚀及防护 下列说法正确的是 ( A.碳素钢厌氧腐蚀过程中SRB作还原剂 B.温度越高，SRB诱导碳素钢厌氧腐蚀速率 越快 C.碳作负极，电极反应为H+e=H D.该实验生成FeS的总反应：8H+4Fe+SO =FeS+3Fe2*+4H,0 4.（2025·浙江杭州期末)某化学 探究小组在水中滴加酚酞和铁 水面 氰化钾溶液，然后将1颗铁钉竖 直浸入水中，几天后观察到铁钉 变红 A段部位周围的水变红色，铁钉 B☑蓝色沉淀浏 下端(B部位)产生蓝色沉淀 如图所示，根据图示分析。下列说法正确的是 A.铁、炭、水构成大量的微小电池，在水面附 近腐蚀最严重 B.铁钉A部位是负极：Fe-2e—Fe4 C.以上实验现象证明发生的主要是吸氧腐蚀 D.最终得到的铁锈能覆盖在铁钉的表面，防 止腐蚀继续发生 5.I.某化学兴趣小组的同学学习金属的电化 学腐蚀后，对教材叙述（钢铁在酸性环境中发 生析氢腐蚀：在酸性很弱或呈中性、溶有O, 的环境中发生吸氧腐蚀：钢铁等金属的腐蚀 主要为吸氧腐蚀)产生疑问，决定用数字化实 验模拟探究钢铁在酸性环境下的腐蚀情况。 (1)用图1所示装置进行实验：打开a (填仪器名称)的活塞，加入 1mL溶液，测得压强随时间变化曲线如图2。 pH=2硫酸 厂接数据处理中心 压强传感罢 铁、碳粉混合物18 图1 07m 学霸高春白题化学 915 pH=2 90.5 90.0 0100200300400500 tis 压强随时间变化当线 图2 同学甲得出结论：酸性条件下，铁粉发生析氢 腐蚀。 (2)同学乙认为甲的结论不科学，锥形瓶内压 强变大还可能是 ,提出改进措施 改进后，再次实验，证明甲、乙的猜想均正确， 请在图2中绘制出改进后的曲线。 (3)同学丙认为甲、乙的实验不具有代表性， 建议用不同浓度的酸进行实验。在改进后的 装置中分别用pH=4、pH=6的硫酸实验，测 定压强随时间变化情况，结果如图3。同学 丙得出：酸性较弱时，铁会发生吸氧腐蚀， 其依据是 (4)对于图3中pH=4时，铁是否发生了腐 蚀？同学们意见不统一，经讨论，他们把压强 传感器换成氧气传感器，得出不同pH时装置 中02浓度随时间的变化曲线如图4。 91.5 90.5 pH=4 pH=6 90. 0 100200300 400500 压张随时间变化曲线 图3 078 0.3r氧气浓度g·L 0.28 0.26 pH=2 0.24 pH=4 0.22 pH=6 0.20 0.18 0.1 0 100200300400500 氧气浓度随时间变化曲线 图4 结合实验分析：pH=4时，压强几乎不随时间 改变是因为 综上，小组同学得出结论：教材表述科学 严谨。 Ⅱ.拓展研究： (5)侯保荣院士专门研究海洋钢架结构桥海 洋大气层粱腐蚀，他发现腐蚀最严重的是浪 花飞溅区（海洋环境分区如图5），请你解释 原因 海洋大气层 浪花飞溅区 平均高潮线 海水潮差区 平均纸潮线 海水全浸☒ 海底 海泥区 图5 (6)请列举出生产、生活中金属制品的防腐 措施 (任写一点即可)。植电板为阳极，和 铜电规上CO,得电子传化为CH】 极上HCO失电子 钢电极为阴极。阴极上有HCO 生成C0,和0，电 生成，在阴极会产生碳酸氯根， 极反应为4HCO-4e 发生的电极反应为9C0,+8e+6H0 =02↑+4C02↑+2H,0. =CH+8HCO,C正确. B错误。 电源 多晶 销电极 阴离子 钢电板 交换蔑 排续通 入C0, 甲室 乙室 H=8的KHCO,溶液 电解过程中电解质中的阴离子向阳极移动，HCO由乙 室向甲室移动，A错误。电解前后HCO物质的量基本 不变，电解时电解质溶液中KHCO,物质的量基本不变 该装置为电解池装置，没有指明气体的状况，不能计算电子转移数 目D错误。 3.D解析：为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FPO,+e+ iFP04,则电极1为阴极，电极2为阳极，电极材料为Ag,电极 反应式为Ag-e+C一AgC1;电极3为阴极，电极材料为AgC1,电 极反应式为AgC1+e一Ag+C1,电极4为阳极，在电极4上发生氧 化反应：LiFePO,-e一FePO,+Li,实现了锂的富集。电极1为阴 极，因此a为电源的负极，b为电源的正极，电极电势b高于a,A错 误：由分析可知，电极2为阳极，应选择Ag电极，海水中有C,则电 极2的电极反应式为Ag-e+C一AgC,B错误：电极4放电一 段时间后转化成为FP0,所以互换后电极4发生的反应与互换前 电极1发生的反应相同，C错误：根据电子守恒，电路中各处的电量 相等，所以理论上，电路通过1mol电子时，有1m©lLi富集在右侧 电解液中，D正确。 4.C解析：工作时，M区是阳极区，N区是阴极区，H从M区移向N 区，A错误：理论上生成1mol02同时，电路中转移4mol电子，制备 C0时，C元素化合价由+4降低为+2，根据电子守恒，可生成2mo C0,B错误：制备CH3O川时，二氧化碳在阴极区得电子生成甲醇，阴 极电极反应式为C02+6H+6e■CH,0H+H20,C正确：制 备HC00H时，理论上每生成1mol02的同时，电路中转移4mol电 子，有4mol氯离子从M区移向N区，阳极区溶液减少36g,D错误。 5.C解析：由图可知，电极A上发生反应40H-4e一2H20+0,↑， 存在氢氧极性键的断裂与氢氧极性键的生成，A正确：由图2可知， A为阳极，去掉MO隔水薄膜，氯离子会在电极A(阳板)处失去电 子，发生氧化反应生成氯气，B正确：电极B为阴极，水放电发生还原 反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H20+2e一20H +H2↑，则加入FcC,溶液会生成氢氧化铁沉淀，溶液变浑浊，C错 误；电解总反应为2H,0电解0，↑+2H,1,每当有标准状况下的 0.1344L.1 01344L气体生成时，即生成n(02)= 22.4L·mol3 0.002mol,转移0.008mol电子，D正确. 6.B解析：根据分析知，气体A为氧气，气体B为氢气，A正确；阳极！ 一学霸高考·白员 电势高于阴极，则X电极的电势比Y电极的低，X电极发生还原反 应，得到电子，不可能有副产物02生成，B错误：Y电极上发生辛胺 合成辛睛的反应，电极反应式为人NH:+40-4e一 C八4H,0,C正确：每消耗标准状况下2.24L0,时，转移 0.4mcle,则会有0.4 mol OH由X电极（阴极）区移向Y电极（阳 极)区，D正确 7.(1)2H20+2e一20H+H2↑(2)需要阴极区产生的0H迁移 到阳极区维持阳极区的碱性(3)0.448 解析：(3)当阴极区收集到672L(标准款况下)H2时，氢气的物质 的量是0.3mol,转移0.6mol电子，根据电子得失守恒可知生成 0.3mol氯气，产生0.3 mol Cl0,根据方程式15C10+2(CH3)2NH+ 80H一N,↑+4C0+15C+11H20,可知阳极区收集到N2的体 积（标准状况下）是0.02mcl×22.4L·m0l1=0.448L 第3节金属的腐蚀及防护 1.D解析：舰艇离蚀是因为形成了原电池，A错误：海水中含有电解 质浓度大，腐蚀速度快，故图乙为海水环境下的腐蚀情况，图甲为淡 水环境下的腐蚀情况，B错误：S作正极被保护，电极反应式为02+ 4e+2H20一40H,Fe作负极，电极反应式为Fe-2e一Fe2,C 错误：焊点附近用锌块打“补丁”，Za比Fe活泼，Za作负极，Fe作正 极被保护，可延缓腐蚀，D正确。 2.A解析：根据图知，发生吸氧腐蚀，正极上02得电子和20反应生 成0H,电极反应式为02+4e+2H20一40H,A错误：失电子的 物质发生氧化反应，该反应中Cu失电子生成C2“而发生氧化反应， B正确：潮湿的环境中有电解质溶液，易形成原电池而更易产生铜 锈，C正确：明砚中铝离子水解生成A(OH),和P而使溶液圣酸性， 能和Cu2(OH),C中0H反应，所以明矾溶液能清除Cu2(0H)3Ci,D 正确。 3.D解析：温度超过一定范围，硫酸盐还原菊(SRB)活性下降，速率 减慢，B错误。 碳作正极，电 极反应为 氢原子将+6价 +和=H, S0 SRB生物膜 的硫酸根离子 C错误 还原为-2价的 公 硫离子，SRB 不作还原剂， A错误。 碳素钢 总反应的化学方程式为8H+4Fe+S0—FS+3Fe“+4H0, D正确 4.C解析：水变红色说明反应生成氢氧根离子，蓝色沉淀是亚铁离子 和铁氰化钾溶液反应产生的，则说明铁钉在溶解有氧气的中性溶被 中发生了吸氧腐蚀：铁钉下端(B部位)铁失去电子被氧化为亚铁离 子被腐蚀：水中溶解氧从铁钉A段部位的碳上结合电子被还原为氢 氧根离子，氢氧根离子和亚铁离子结合成氢氧化亚铁，并进一步形 成铁锈。金属的腐蚀为金属原子失去电子被氧化变成离子的过程， 已知铁钉A段部位周围的水变红色，则A端水中溶解氧从铁钉的碳 上结合电子被还原为氢氧根离子，为正极，铁钉下端(B部位)产生 蓝色沉淀，则B端铁失去电子生成亚铁离子被腐蚀，故铁钉下端(B 部位)腐蚀最严重，A项错误：据分析，铁钉B部位是负极，电极反应 ·化学·029一 式为Fe-2e一F2+,铁钉A段部位为正极，电极反应式为02+ 4e+2H,0一40H,B错误：根据分析，以上实验现象证明发生的 主要是吸氧腐蚀，C正确：铁锈通常疏松多孔，不能有效阻止腐蚀继 续发生，D错误。 5.(1)恒压滴液葡斗(2)反应放热，温度升高使瓶内压强变大在恒 温装置中进行或在恒温槽中进行如图所示 91.5 pH=2 91.0 90.5 90.0 0100200300400500 t/s 压强随时间变化曲线 (3)pH=6时，装置中压强减小 (4)析氢腐蚀产生H,与吸氧腐蚀消耗02的体积相同（或析氢腐蚀 与吸氧腐蚀的遍率相同) (5)在浪花飞溅区，海水不断破坏桥梁表面的腐蚀产物和保护涂层， 使铁不断与氧气和水接触反应，所以浪花飞暖区腐蚀最严重 (6)金属刷油漆（外加涂层）、制不锈钢、电化学保护法等 解析：(2)同学乙认为甲的结论不科学，锥形瓶内压强变大除了生成 气体以外，还可能是反应放热，温度升高使瓶内压强变大。因此，需 要控制装置的温度，故可在恒温装置中进行或在恒温槽中进行。改 进后，再次实验，证明甲、乙的猜想均正确，则改进后压强也随时间 变大但小于改进前：在图2绘制出改进后的曲线见答案。(3)同学 丙认为甲、乙的实验不具代表性，建议用不同浓度的酸进行实验 在改进后的装置中分别用pH=4、PH=6的硫酸实验，测定压强随时 间变化情况，结果如图3。同学丙得出：酸性较弱时，铁会发生吸氧 腐蚀，其依据是：pH=6时，装置中压强减小。(4)结合图4分析可 知，pH=4时，02浓度随时间而减小，但是测得压强基本保持不变， 因此分析可知发生析氢腐蚀产生H,与吸氧腐蚀消耗0，的体积相 同（或析氢腐做与吸氧禽似的速率相同）。 归纳总结 根据电解质溶液的酸戒性可判断电化学窝蚀的类型，电解质溶液 星酸性时，铁发生析氧焕蚀，负授反应为Fe-2e一Fe2+,正极反 应为2H+2e一H2↑；电解质帝液呈弱或性或中性时，铁发生受 氧腐蚀，负授反应为F8-20一Fe“,正板反应为02+2H0+4e 40H。 专题探究5陌生情境下电极反应式的书写及相关计算 1.B解析：观察图示利用话泼金属作负极可知，放电时，电极X为正 极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电极X电势高于 电极Y,A正确：放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反 应式为iV2(P0),+2e+2i一iV2(P0,)3,B错误：充电时， 电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C正确：阴极反应式为+e 1.4g 一1a()产7g:m02ml,转移n(o)卢02m,转移电子 数目约为1.204×102，D正确。 2.B解析：由放电时的工作原理图可知，Q极为负极，R极为正极，充 电时，Q极为阴极，阳离子Mg2和均向Q极区移动，A正确：充 电时，阳极的电极反应式为山，VS2-xe一VS2+xLi,B错误：放 电时，Q极Mg失电子，电子经导线流向R极，C正确：放电时，Q极的 电极反应式为Mg-2cMg2+,则转移电子为01mal时，质量变化 12g:R极的电极反应式为VS2+x时+一i,VS2,质量变化 0,7g,二者质量变化值相差12g0.7g=0.5g,D正确。 一学霸高考·白是 3.C解析： 碘离子发生氧化反应： 电解装置：极为负规， 3+2h'= b极为正极 电源片气体 气体X 二出口 离子 交换膜 H'+e H.O h HI溶液 上eOHh 光催化装五 电催化装置 氨离子得到电子例板发生还原反 阳极发生氧化反应： 发生还原反应： 应：「+2e=3 40H+4h=2H040 2+2e=H,1 由分析可知，与相连的为阴极，发生还原反应，与b相连的为阳极， 发生氧化反应，a极为负极，电势低于正极b极，A错误；电催化装置 为电解装置，据分析可知，阴极上阴离子物质的量增大，阳极上消耗 阴离子，根据装置图可知，阳离子迁移到左侧，离子交换膜为阳离子 交换膜，B错误：由分析可知，生成气体Y的电被反应式是4OH+ 4h一2H20+02↑，C正确：光催化过程中，每分解0.01malH20 则转移0.02mol电子时，生成0.01mdl5,质量为0.01ml×381g ·mol1=3.81g,D错误。 归纳总结 结合介质信息书写电极反应式 (1)书写电极反应式时，戴性介质中不能出现0H,碱性介质中不 能出现H,熔脸电解质或固体电解质中只能出现其电离出的 离子。 (2)没有说明酸碱性环境时，一敏不能在电板反应式的左侧随意 “补项"H或OH,而应“补项”H20,再根据电荷守恒及原子守恒 在右侧补H或OH。 4.D解析：电池中a是负极、b是正极，电解池中c是阳极、d是阴极 电池工作时电极b连接电极c,A错误：电极c中P,发生氧化反应生 成i[P(CN)2],P元素化合价由0升高为+1，当生成9.0g 可P(C)2时转移00*101m电子，根据得失电子守 恒，电极a消耗0.05m©l氢气，氢气在标准状况下的体积为1.12L,B 错误：燃料电池正极发生反应0，+4eˉ+2H20一40H,反应消耗 水，通电一段时间后，若隔跟©为阴离子交换膜，0H移向负极，OH 的物质的量不变，但消耗了水，则c(KOH)增大，C错误；电极c中P 发生氧化反应生成Li[P(CN)2],电极c的电极反应式为P4-4e+ 8LiCN4Li[P(CN)2]+4Li,D正确。 归纳总结 (1)判断电解质幕液质量变化时，不能只注意电极产物（沉淀、气 体)的形响，还要关注高子迁移对滞液质量的影响。 (2)电解质溶液中离子迁移的数目，不一定等于电授反应中清耗的 该离子数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，而应根据“离 子迁移数目×离子所带电荷数=转移电子数目”来判断。 (3)要会利用得失电子守恒和原子守恒关系建立有关物质的已知 量和未知量之间的桥梁，列出计算所蕾的关系式。 5.D解析：由原理图可知：放电时电极M发生还原反应：V05+2H+ e一V02”+H,0,推出M为正极，N为负极，负极发生氧化反 应：V2-e一V+。由原理图可知：放电时电极M发生还原反 应：V05+2H+c一V02+H20,推出M为正极，N为负极，电解液 中H应由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向I室，A错误；充电时电 极M为阳极，发生氧化反应，电极反应为V02*+H,0-e一VO防+ 2H,B错误：草酸是弱酸，反应的离子方程式应为20+H2C204+ ·化学·030一