第1章 第4节 金属的腐蚀与防护（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

本讲义聚焦金属的腐蚀与防护核心知识点，系统梳理电化学腐蚀原理（析氢、吸氧腐蚀的条件及电极反应）、防护方法（物理覆盖、电化学保护等）及原理应用（测定氧气含量、双吸剂等），构建从原理到防护再到应用的完整知识支架。 资料通过铁钉腐蚀实验、牺牲阳极保护法实验等探究活动培养科学探究与实践能力，结合保暖贴、废水处理等生活工业实例渗透科学态度与责任，典例分析与课堂检测助力课中教学增效及课后学生查漏补缺。

第4节　金属的腐蚀与防护 学习目标 核心素养 1.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。 2.知道防止金属腐蚀的常用方法和金属电化学腐蚀的应用。 1.科学探究与创新意识：通过对金属腐蚀与防腐实验探究，激发探究化学问题的兴趣和动机，培养科学探究与创新意识。 2.科学态度与社会责任：关心金属腐蚀造成的巨大损失，增加关注国情的责任感和使命感，关注化学在生活中的应用，做到学以致用，形成节约资源，资源循环使用的可持续发展观念。 知识点一　金属电化学腐蚀的原理 1．金属腐蚀的定义和分类 2．化学腐蚀和电化学腐蚀 ＫＫ Ｋ 3．钢铁的电化学腐蚀 (1)实质：金属失电子被氧化 (2)腐蚀条件 (3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形 描述 续表 条件 水膜酸性较强 水膜酸性弱或呈中性 电 极 反 应 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， 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 [思考探究] [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。 [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。 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。 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－。 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+。 1．金属的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．金属腐蚀的快慢比较 (1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。 (2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 [典例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 [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；化学腐蚀指不纯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，而不是负极吸收氧气，C错误。 [答案]　D 1．如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是(　　) A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B．正极为C，发生的反应为氧化反应 C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D．正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析：选D　钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极，从图中看出，空气中的O2参加反应，所以发生了吸氧腐蚀，A项错误；碳作正极，发生的反应为还原反应，B项错误；在酸性条件下，原电池的正极发生H＋得电子的还原反应，析出H2，即在酸性条件下发生析氢腐蚀，C项错误；发生吸氧腐蚀时，O2在正极发生得电子的还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。 知识点二　金属腐蚀的防护 1．金属的防护实质就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化。 2．金属防护的方法 (1)常用保护法 ①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。 ②用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。 ③工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。 ④把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。 (2)电化学防护法 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(阴极)，用一种活动性较强的金属作负极(阳极) 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连上直流电源 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 (3)其他保护法 ①加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 ②改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的不锈钢。 3．金属腐蚀快慢的判断方法 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：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，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。 (3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，二者形成原电池时，较活泼的金属腐蚀越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 [思考探究] 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↓。 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。 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↑。 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。 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。 金属的防护措施 　外加电流阴极保护法被保护金属作电解池阴极　牺牲阳极保护法被保护金属作原电池正极　改变金属内部组织结构如制成防腐合金、不锈钢等　在金属表面覆盖防护层如涂油漆、油脂；电镀、喷镀等 [典例2]　为使埋在地下的钢管不被腐蚀，所采取的下列措施错误的是(　　) A．向钢管外填埋干燥土壤，避开电解质溶液 B．在钢管外镀上一层锌皮，此锌皮会作负极 C．将钢管连接在直流电源的负极上，作阴极 D．在钢管外涂上油漆、沥青等使与土壤隔绝 [解析]　土壤对材料的腐蚀主要源于土壤中的水、氧气和一些电解质，向钢管外填埋干燥土壤，避开电解质溶液，此措施并不能防止钢管被腐蚀，A错误；与锌皮相连，锌比铁活泼，为原电池的负极，失电子被腐蚀，钢管作正极被保护，B正确；外加电流阴极保护法：把金属连接在电源的负极上，这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应，C正确；在钢管外涂上油漆、沥青等使与土壤隔绝，防止腐蚀，D正确。 [答案]　A 2．如图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为(　　) A．⑤②①③④　　　　　B．③②⑤④① C．⑤④③②① D．⑤②①④③ 解析：选A　①中只有一种金属，所以不能构成原电池，正常被腐蚀；②符合原电池构成条件而构成原电池，铁易失电子而作负极，加速被腐蚀；③符合原电池构成条件而构成原电池，锌易失电子而作负极，铁作正极，所以铁被保护；④该装置是电解池，铁与电源负极相连而作阴极，被保护；⑤该装置是电解池，铁与电源正极相连而作阳极，加速被腐蚀，且腐蚀速率大于铁作负极；则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是⑤②①③④。 知识点三　电化学腐蚀原理的应用 金属电化学腐蚀的原理不仅可用于保护金属不被腐蚀，还有其他重要应用。 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．腐蚀的反应消耗氧气和水，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．利用微电解技术处理工业废水 该技术利用铁屑中的铁和碳组分分别作为微小电池的负极材料和正极材料，铁屑中的铁和废水中的H＋或氧气分别作为负极反应物和正极反应物，废水作为离子导体，发生的电极反应如下 负极：Fe－2e－===Fe2+； 正极2H＋＋2e－===H2↑(酸性条件)； O2＋2H2O＋4e－===4OH－(碱性或中性条件)。 [思考探究] 1．　　　　某品牌的保暖贴使用说明 品　　名：一次性保暖贴 主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂 产品性能：平均温度55℃，最高温度63℃，发热时间在12小时以上 使用说明：使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴在需要取暖或热敷部位的内衣外侧；使用完后，从衣服上撕下即可[严禁直接接触皮肤] (1)保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？ (2)为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？ (3)保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计？ (4)为什么保暖贴使用后会变得较硬？ 提示：(1)铁与氧气的反应是一个放热反应，这个反应在自然条件下进行得很慢，但当它以电池反应的形式发生时则会变得很快，并放出大量的热。 在保暖贴的内袋中，当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，活性炭成为正极材料，食盐溶于水成为离子导体，氧气与铁粉通过无数个微小的电池发生反应且进行得很快，反应放出的热量很快就将发热袋加热。矿物材料蛭石做保温材料。 (2)为了使温度能够保持一段时间，保暖贴使用了矿物材料蛭石做保温材料，其放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。 (3)在保暖贴的内袋中，当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，才开始反应，开始保存时不打开不透气的明胶层，就不会反应，这样可以保存很长时间。 (4)使用后，保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体，其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。 2．寒冷的冬天，经常使用暖宝宝，暖宝宝中装的是铁粉、活性炭、无机盐等物质。打开包装以后，可以连续12个小时释放热量，铁作负极，电极反应为：Fe－2e－===Fe2+，活性炭作正极，电极反应为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。能较持久而又稳定地提供热量的原因是？ 提示：①使用了矿物材料蛭石做保温材料；②放热时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。 [典例3]　用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(　　) A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应为2H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反应：2CN－＋5CIO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5CI－＋H2O [解析]　根据电解的原理，铁作阳极时，铁失电子参与反应，但根据题中信息，铁不参与反应，因此铁作阴极，A正确；根据信息，溶液呈碱性，利用ClO－氧化CN－，因此，阳极反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B正确；根据电解原理，阴极上是阳离子放电，即2H＋＋2e－===H2↑，C正确， CN－被ClO－氧化成两种无毒的气体，即N2和CO2，溶液呈碱性，不能与H＋反应，D错误。 [答案]　D 3．如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH)。下列说法不正确的是(　　) A.乙是电能转变为化学能的装置 B．含氮离子氧化时的离子方程式为 3Cl2＋2NH===N2＋6Cl－＋8H＋ C．若生成H2和N2的物质的量之比为3∶1，则处理后废水的pH减小 D．电池工作时，甲池中的Na＋移向Mg电极 解析：选D　甲中活泼金属镁作原电池的负极，石墨为正极形成原电池，乙是连接原电池的电解池，电解酸性工业废水时，电解池是将电能转变为化学能的装置，A正确；酸性条件下含氮离子氧化时转化为氮气，反应的离子方程式为3Cl2＋2NH===N2＋6Cl－＋8H＋，B正确；若生成H2和N2的物质的量之比为3∶1，根据电极反应6H＋＋6e－===3H2↑、3Cl2 ＋2NH===N2＋6Cl－＋8H＋，则处理后废水的H＋浓度增大，pH减小，C正确；电池工作时，甲池是原电池，原电池中阳离子Na＋移向正极石墨电极，D不正确。 [课堂检测] 1．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　) A．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 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的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 解析：选C　纯银器在空气中久置会被氧化变黑，不具备形成原电池的条件，所以为化学腐蚀，故A错误；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的阴极保护法，故C正确；利用电解池原理进行金属防护的方法称为外加电流的阴极保护法，使被保护金属与直流电源的负极相连可防止金属被腐蚀，所以将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连，可保护钢管不受腐蚀，故D错误。 2．如图是金属牺牲阳极法的实验装置，下列有关说法正确的是(　　) A．该装置为电解池 B．本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn C．若加入K3[Fe(CN)6]溶液，Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀 D．远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换 解析：选C　该装置没有外接电源，所以是原电池而不是电解池，故A项错误；锌比铁活泼，失电子作负极，铁作正极，所以牺牲了锌保护了铁，故B项错误；铁被保护，所以溶液中不会产生亚铁离子，加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀，故C项正确；远洋货轮船底镶嵌锌块，其中锌与铁构成原电池，锌作负极，失电子发生氧化反应，锌被腐蚀，为保护货轮需定期更换，故D项错误。 3．相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) 　　　A.　　　　　　　B. C. D. 解析：选C　 在A中，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，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在C中，铜镀层将铁球覆盖使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液，易形成原电池发生电化学腐蚀。 4．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．d为石墨，铁片腐蚀减慢 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑ 解析：选B　电极d为石墨，腐蚀时形成原电池，铁片作负极，则铁片腐蚀加快，A错误；d为石墨，形成原电池，铁片作负极，海水呈弱碱性，发生铁的吸氧腐蚀，则石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；d为锌块，形成原电池时，锌块作负极，铁片作正极而受到保护，C错误；d为锌块，形成原电池，铁片作正极，海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，则铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。 5．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，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 解析：选C　钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误。 6．某同学进行下列实验。已知Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 请回答： (1)生铁片发生________腐蚀，中心区的电极反应式为________________________________________________________________________； (2)边缘处的电极反应式为________________________，交界处发生的反应为__________________。 解析：生铁片发生吸氧腐蚀，其中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀，故中心区域为蓝色；边缘处发生电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，碱能使酚酞变红，交界处Fe(OH)2被空气中的O2氧化成Fe(OH)3，最终变为铁锈(Fe2O3·xH2O)。 答案：(1)吸氧　Fe－2e－===Fe2+ (2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O课时作业(七)　金属的腐蚀与防护 一、选择题 1．下列事实与电化学腐蚀无关的是(　　) A．光亮的自行车钢圈不易生锈 B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿 C．铜、铝电线一般不连接起来作导线　 D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 解析：选A　光亮的自行车钢圈说明镀层没有磨损，自行车钢圈只有镀层和外界接触，因而不会发生电化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故A选；黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属铜作正极，是被保护的电极，不易生锈，与电化学腐蚀有关，故B不选；铜、铝电线连接易形成原电池，铝作负极被腐蚀，与电化学腐蚀有关，故C不选；生铁的成分中含有金属铁和碳，可以形成原电池，金属铁为负极，负极金属易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，故D不选。 2．为防止海轮船体被腐蚀，应在船体的水线以下位置嵌上一定数量的锌块。下列说法不正确的是(　　) A．这是利用锌比铁活泼采取的牺牲阳极保护法 B．这是利用电解原理采用的外加电流保护法 C．因为锌比铁活泼，所以在锌—铁—海水原电池中，锌是负极，失电子；而铁作正极，被保护 D．要定期更换锌块才能起到保护作用 解析：选B　船体是钢铁制成的，为防止浸在海水中的钢铁被腐蚀而在船体嵌入锌块，是利用原电池原理，使活泼的锌在锌—铁—海水原电池中作负极，失电子，而使铁作正极，达到保护船体的目的。这种方法就是牺牲负极锌而保护正极铁，习惯上叫牺牲阳极法。因为锌在反应中失去电子被消耗，所以要定期更换。 3．下列叙述不正确的是(　　) A．铁遇冷浓硝酸表面被钝化，可保护内部不被腐蚀 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防止船体被腐蚀 C．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 D．电解精炼铜时以纯铜作阴极，粗铜作阳极 解析：选C　A．常温下，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步反应，所以可以保护内部金属不被腐蚀，故A正确；B.在锌、铁原电池中，较活泼的金属锌往往作负极，负极金属易被腐蚀，正极金属可以被保护，故B正确；C.铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，铁易被腐蚀，锡层不能对铁制品起保护作用，故C错误；D.电解精炼铜时以纯铜作阴极，粗铜作阳极，粗铜中的活泼金属和铜放电，铜离子在阴极析出，故D正确。故选C。 4．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2+＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 解析：选C　锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，C项错误。 5．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表： pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO 下列说法正确的是(　　) A．pH＜4时，发生析氢腐蚀 B．随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快 C．pH为14时，负极反应式为2H2O＋Fe－3e－===FeO＋4H＋ D．pH为7时，负极反应式为Fe－3e－===Fe3+，生成的Fe3+被空气中的氧气氧化为Fe2O3 解析：选A　pH＜4时，钢铁腐蚀的主要产物为Fe2+，此时溶液呈酸性，正极上H＋得电子，生成H2，A正确；由表中信息可知，随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B错误；pH为14时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为Fe＋4OH－－3e－===FeO＋2H2O，C错误；pH为7时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成Fe2O3，D错误。 6．(双选)图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法正确的是(　　) A．图Ⅰ中b为纯铜，电解过程中质量减轻，发生的反应为：Cu2+＋2e－===Cu B．图Ⅰ中SO向b极移动，但不放电 C.图Ⅱ中如果a、b间连接直流电源，钢闸门作阴极被保护 D．图Ⅱ中如果a、b间连接直流电源利用外加电流保护法时，则X必须用锌 解析：选BC　图Ⅰ是电解池，b是阳极发生氧化反应，b为粗铜，电解过程中发生的反应为：Cu－2e－===Cu2+，故A错误；图Ⅰ是电解池，b是阳极，SO向b极移动，故B正确；图Ⅱ是外加电流保护法，钢闸门连接电源负极，钢闸门作阴极，故C正确；图Ⅱ中如果a、b间连接直流电源利用外加电流保护法时，则X可以是废钢铁、石墨，故D错误。 7．某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁放入试剂瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按如图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是(　　) A．B中导气管里形成一段水柱 B．B中导气管中产生气泡 C．金属片剪口处溶液变红 D．锌被腐蚀 解析：选B　镀锌铁片放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应：Zn－2e－===Zn2+，铁为正极，发生吸氧腐蚀，即2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以锥形瓶中气体压强减小，导气管里形成一段水柱，生成的氢氧根离子遇到酚酞会显示红色。原电池形成后没有气体生成，所以B中导气管不会产生气泡，故B错误。 8．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，进行铁电化学腐蚀实验。下列有关该说法正确的是(　　) A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3+ B．电化学腐蚀过程中铁粉的电势比活性炭电势高 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 解析：选C　由以上分析知，铁粉作原电池的负极，则铁被氧化的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，A不正确；电化学腐蚀属于原电池反应，在原电池中，正极的电势比负极高，所以铁粉的电势比活性炭电势低，B不正确；活性炭的存在，与铁粉构成原电池，促进铁失电子，加速铁的腐蚀，C正确；以水代替NaCl溶液，液体的导电能力弱，但铁仍能发生吸氧腐蚀，D不正确。 9．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圈中心区(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处少。下列说法正确的是(　　) A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移 B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．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 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+ 解析：选B　根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，阴离子Cl－应由b区向a区迁移，A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，B正确；液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，C错误；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+，D错误。 10．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　) A．用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B．装置中钢闸门应与外接电源的负极相连 C．装置的总反应是：Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+ D．铁钉几乎没被腐蚀 解析：选C　根据电流的方向可知a为电解池的阳极，则装置①用来精炼铜时，a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确；装置②为外加电源的阴极保护法，钢闸门与外接电源的负极相连，电源提供电子而防止铁被氧化，故B正确；铁比铜活泼，为原电池的负极，发生的反应为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，故C错误；浓硫酸具有吸水性，在干燥的环境中铁钉难以被腐蚀，故D正确。 二、非选择题 11．对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法： 铝材 　　 　槽液 以铝材为阳极，在H2SO4溶液中通电，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学保护法称为________。 解析：(1)活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极的电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。(3)若X为碳棒，则只能用外加电流阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理为牺牲阳极保护法。 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ (2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+浓度恒定 (3)N　牺牲阳极保护法 12．(1)图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验。 ①图一说明原溶液呈______，铁钉发生了________腐蚀。 ②图二说明原溶液呈______，铁钉发生了________腐蚀。 (2)已知：Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀。为了进一步探究图一实验中的腐蚀原理，某探究小组又设计了如下实验： a．向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入到两个玻璃筒(无底)； b．将一枚无锈铁钉和一支碳棒分别用导线与电流表连接后，再分别插入两个玻璃筒中(装置如图所示)； c．1 min后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入2滴黄色的K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液； d．向插入碳棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。 请回答下列问题： ①b步骤中可观察到电流表指针发生了偏转，原因是 ________________________________________________________________________。 ②c步骤中观察到的现象是________________________________________________________________________， 表明________________________________________________________________________。 ③d步骤中观察到的现象是________________________________________________________________________， 表明________________________________________________________________________。 解析：(1)图一中水柱上升，说明消耗空气中的氧气，发生了吸氧腐蚀；图二中水柱下降，说明产生了H2，发生了析氢腐蚀。(2)铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，产生了电流，故电流表指针会发生偏转；铁钉溶解生成的Fe2+遇到黄色的K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀；碳棒附近溶液中有生成的OH－，加入酚酞溶液后溶液变红。 答案：(1)①中性或弱酸性　吸氧　②较强的酸性析氢 (2)①铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，外电路产生了电流 ②有蓝色沉淀生成　发生了反应：Fe－2e－===Fe2+ ③溶液变红　溶液呈碱性，发生了反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 13．关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤： ①Fe－2e－===Fe2+　②H＋＋e－===H ③4H＋O2===2H2O　④4Fe2+＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋ 试根据以上过程回答下列问题： (1)根据以上机理，判断下列说法正确的是________ (填序号，下同)。 A．以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀 B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂 C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化 D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀 (2)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有________。 A．给铁件铆上一些锌板 B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青 (3)质量为1000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为________L，生锈后铁件的质量为________g。(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x的值为1) 解析：(1)根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得，4Fe＋3O3＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O，为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极保护法等。由4Fe＋3O2＋2H2O===2Fe2O3·H2O得关系式 3O2　　～　　12e－　　～　　增加质量 3×22.4 L 12 mol 132 g V(O2) 6 mol Δm V(O2)＝＝33.6 L， Δm＝＝66 g， 生锈后铁件质量为1000 g＋66 g＝1066 g。 答案：(1)C　(2)AD　(3)33.6　1066 学科网（北京）股份有限公司 $$