专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦高中化学“金属的腐蚀与防护”核心内容，先阐释金属腐蚀的原因及分类，重点剖析电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理及电极反应式，再系统介绍金属防护方法，尤其突出电化学防护的两种关键技术，构建从原理探究到实际应用的完整学习支架。 该资料通过实验探究（如钢铁腐蚀对比实验）、交流研讨和正误判断等环节，引导学生基于现象分析原理，培养科学思维与科学探究能力。结合暖宝宝、钢闸门防护等实例渗透科学态度与责任，课中助力教师高效授课，课后练习题帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第三单元　金属的腐蚀与防护 [学习目标]　1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式，提高科学探究与创新意识。2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护，树立防止金属腐蚀的意识，培养科学态度与社会责任。 任务一　金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。 (2)金属腐蚀的分类 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 ①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 2.钢铁的电化学腐蚀 (1)铁的电化学腐蚀原理实验探究 实验装置 实验步骤 按图组装好仪器，几分钟后，打开止水夹 实验现象 两支具支试管中都有红褐色铁锈产生。a装置中的导管内红墨水水柱上升，水柱液面高于小试管中的液面，甚至有少量红墨水流到a装置的具支试管中。b装置中部分铁粉溶解，导管内红墨水水柱下降，水柱液面低于小试管中的液面，甚至有少量气泡从导管口冒出 实验结论 a装置的具支试管中气体压强减小，b装置的具支试管中气体压强增大，这是铁在两种不同的条件下发生不同的电化学腐蚀而引起的 (2)钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示： ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。 负极反应式：2Fe－4e－2Fe2＋； 正极反应式：O2＋2H2O＋4e－4OH－。 总反应式：2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。其中，Fe是负极，C是正极。 学生用书⬇第36页 负极反应式：Fe－2e－ Fe2＋； 正极反应式：2H＋＋2e－H2↑。 总反应式：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑。 随着氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 [交流研讨1]　小张同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈。 请你根据有关实验现象，填写相应内容： (1)甲试管内液面上升，则发生了　　　　(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为负极：　　　　　　　，正极：　　　　　　　。 (2)乙试管内液面下降，则发生了　　　　(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为负极：　　　　　　　，正极：　　　　　　　。 提示：(1)吸氧　2Fe－4e－2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－4OH－　(2)析氢　Fe－2e－Fe2＋　2H＋＋2e－H2↑ [交流研讨2]　正误判断 (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失去电子被氧化的过程 (√) (2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主 (√) (3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀 (×) (4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－Fe3＋ (×) (5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈 (√) (6)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 (×) 1.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O22Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是(　　) A.铁片发生还原反应而被腐蚀 B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－4OH－ D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 答案：D 解析：在表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成原电池，发生电化学腐蚀，铁片作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，A、C错误，D正确；铁片腐蚀最严重的区域应在负极区域，生锈最多的区域应在正极区域附近，B错误。 2.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少。回答下列问题： (1)液滴边缘是　　　　(填“正”或“负”)极区，发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。 (2)液滴中的Cl－由　　　　区向　　　　区迁移(填“b”或“a”)。 (3)在b区出现铁锈环的原因是液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，生成的Fe2＋　　　　　　 　　　　　　进一步氧化、脱水形成铁锈。 (4)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　　　　　　　　　　。 答案：(1)正　O2＋2H2O＋4e－4OH－　(2)b　a (3)由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2 (4)Fe－2eFe2＋ 解析：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，这时，负极电极反应为Fe－2eFe2＋(发生氧化反应)，正极电极反应为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＋2H2O4Fe(OH)3形成了棕色铁锈环(b)，据此分析。 学生用书⬇第37页 任务二　金属的电化学防护 1.金属的防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金。 (3)利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 2.金属的电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 形成原电池时，被保护金属作阴极(正极)；更活泼的金属作阳极(负极)参加反应 被保护金属与电源的负极相连，作阴极；另一惰性材料与电源的正极相连，作阳极 优 缺点 无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属 无需更换电极，但消耗电能 应用 保护一些钢铁设备，如石油管道、海轮外壳等 保护土壤、海水及河水中的金属设备 3.金属腐蚀原理的应用 (1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。 (2)铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。 (3)生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。 [交流研讨1]　防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。 (1)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门上的固体材料R采用什么金属？ (2)图乙所示方案也可降低钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？ (3)上述两种保护方法的原理有何不同？ 提示：(1)R活泼性应比铁强且能稳定存在于水溶液中，通常选锌。 (2)钢闸门接电源负极，这是外加电流的阴极保护法。 (3)甲是在被保护设备上装上比它更活泼的金属，被保护金属作原电池的正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。乙是被保护设备与电源的负极相连接，作电解池的阴极，称为外加电流的阴极保护法。 [交流研讨2]　正误判断 (1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理 (×) (2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用 (√) (3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用 (√) (4)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用 (×) 1.为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是(　　) A.将镁块换成锌块也能起到保护作用 B.该方法中钢管道作正极 C.该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法” D.镁块上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－ 答案：D 解析：钢管道－镁块－潮湿的碱性土壤构成原电池，镁块作为负极被消耗，钢管道作为正极被保护，换为锌块后，锌比铁活泼，因此仍是锌块作为负极被消耗，钢管道作为正极被保护，故A正确；根据图片知钢管道－镁块－潮湿的碱性土壤构成原电池，镁比铁更活泼，可知钢管道作正极，故B正确；牺牲阳极的阴极保护法的是原电池原理，外加电流的阴极保护法的是电解池原理，根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；镁块作负极，电极反应：Mg－2e－＋2OH－Mg(OH)2，故D错误。 学生用书⬇第38页 2.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(　　) A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥ 答案：C 解析：由装置图可知，②③④是原电池，装置②④中铁为负极，且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀的速度越快，因此④＞②，装置③中铁作正极，被保护，所以④＞②＞③，装置⑤⑥是电解池，⑤中铁作阳极，⑥中铁作阴极，阳极金属腐蚀速度快，阴极被保护，因此⑤＞⑥，又因电解池引起的腐蚀速度＞原电池引起的腐蚀速度＞化学腐蚀速度＞有防护措施的腐蚀速度，因此可得铁被腐蚀的速度大小关系为⑤④②①③⑥。 金属腐蚀快慢的判断方法 1.在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2.同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 3.对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。但也需考虑特殊情况，如钝化。 4.金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 1.下列有关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.电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，主要是金属原子失电子被氧化，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、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属或合金发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以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，所以C错误。 2.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和醋酸溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C.两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－Fe2＋ D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 答案：B 解析：生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，故A正确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，所以a试管内气体的压强减小，b试管内气体的压强变大，导致U形管内红墨水液面左高右低，故B错误；生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，负极上铁失电子发生氧化反应：Fe－2e－Fe2＋，两试管中负极电极反应相同，故C正确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，故D正确。 3.金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是(　　) A.用装置①模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀 B.②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀 C.③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩 D.①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质 答案：C 解析：①是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，故A错误；金属作电解池的阴极，被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连，是阳极，发生氧化反应，故B错误；锌比铁活泼，所以锌失电子，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误。 4.为了减少钢管因锈蚀造成的损失，拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是(　　) A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生化学腐蚀 B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M将电子通过导线流向钢管 C.在潮湿的酸性土壤中H＋向金属棒M移动，抑制H＋与铁的反应 D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以使钢管表面的腐蚀电流接近于零 答案：B 解析：在酸性环境下，钢管发生析氢腐蚀，属于电化学腐蚀，故A错误；为了减少钢管的损失，金属棒M、钢管应在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，故B正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量氢离子，氢离子移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，故能抑制氢离子与铁的反应，故C错误；钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极，钢管作阳极，腐蚀速率加快，故D错误。 学生用书⬇第39页 5.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 (1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于　　　　处，铁棒上发生的电极反应为　　　　　　　 　　　　　　　；该种防护方法称为　　　　　　　。 (2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为　　　　　　　， 该电化学防护法称为　　　　　　　。 答案：(1)N　2H2O＋2e－H2↑＋2OH－　外加电流的阴极保护法　(2)O2＋4e－＋2H2O4OH－　牺牲阳极的阴极保护法 课时测评10　金属的腐蚀与防护 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1－9题，每小题5分，共45分。 题点1　金属的腐蚀 1.用铁铆钉固定铜板，通常会发生腐蚀，如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.铁铆钉做负极发生锈蚀 B.铁失去的电子通过水膜传递给O2 C.铜板的存在会加速铁铆钉腐蚀 D.铁元素变化过程：Fe→Fe2＋→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O 答案：B 解析：铁铜原电池中，铁更活泼，故做负极被腐蚀，A正确； 电子不能在电解质溶液中传递，即不是通过水膜传递给氧气的，B错误；铁比铜活泼，形成铁铜原电池，铁做负极被加速锈蚀，C正确；铁钉做负极被腐蚀，电极方程式为Fe－2e－Fe2＋，Fe2＋接下来与OH－反应生成Fe(OH)2：Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2，而Fe(OH)2易被氧气氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3，Fe(OH)3易分解生成铁锈Fe2O3·xH2O，D正确。 2.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.腐蚀过程中，负极是Fe，电极反应式：Fe－3e－Fe3＋ B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C C.多孔铁锈的主要成分是Fe(OH)3 D.C是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－ 答案：D 解析：腐蚀过程中，负极是Fe，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，A项错误；原电池中电子沿外电路从负极流向正极，不能通过电解质溶液，电解质溶液中是离子的定向移动形成闭合回路，B项错误；多孔铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，C项错误；C是正极，正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，D项正确。 3.化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验 现象 铁钉周边出现蓝色铜片周边略显红色 铁钉周边出现　色　锌片周边未见明显变化 下列说法不正确的是(　　) A.实验Ⅰ中正极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－4OH－ B.实验Ⅱ中铁钉周边出现红色 C.实验Ⅱ中负极的电极反应式：Fe－2e－Fe2＋ D.对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 答案：C 解析：实验Ⅰ是吸氧腐蚀，正极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－4OH－，故A正确；实验Ⅱ中铁钉做正极，发生O2＋2H2O＋4e－4OH－，铁钉周围生成的氢氧根离子导致酚酞变红，故B正确；实验Ⅱ中负极是Zn失去电子，电极反应式：Zn－2e－Zn2＋，故C错误；镀锌铁板破损后铁作正极；镀铜铁板在镀层破损后铁作负极，镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确。 题点2　金属的防护 4.北京冬奥会火种灯的外形设计灵感来自于西汉的“长信宫灯”。下列说法正确的是(　　) A.青铜的熔点大于纯铜 B.铜锈的主要成分是Cu(OH)2 C.镏金层破损后，金作负极可以继续保护破损处的铜，此法称为牺牲阳极的阴极保护法 D.铝合金表面氧化物薄膜可保护内部金属不被腐蚀 答案：D 解析：青铜是铜的合金，合金熔点低于其成分金属，青铜的熔点低于纯铜，A错误； 铜锈的主要成分为碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3，B错误；铜比金活泼，镏金层破损后，铜作负极会导致铜被加速锈蚀，C错误；铝合金表面氧化物薄膜，性质稳定，阻止合金和空气接触发生反应，可以保护内部金属不被腐蚀，D正确。 5.金属腐蚀直接关系到人民的生命财产安全等。下列金属的防护措施属于牺牲阳极法的是(　　) A.健身器材表面涂油漆 B.轮船上镶嵌锌块 C.铁制品镀铜 D.钢铁部件发蓝处理 答案：B 解析：健身器材表面涂油漆是增加保护层，与牺牲阳极法无关，故A不选；钢铁船身嵌入锌，形成的原电池Zn是负极，Fe是正极，应用了牺牲阳极的阴极保护法，故B选；在铁件的表面镀铜可以隔绝空气，防止铁被腐蚀，与牺牲阳极法无关，故C不选；钢铁部件发蓝处理，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料，与牺牲阳极法无关，故D不选。 题点3　金属腐蚀与防护的综合分析 6.如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　　) A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体 B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气 D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋ 答案：C 解析：装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极，Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋又有Cu2＋，A、D错误；因为装置Ⅱ中左边充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸接触后，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B错误，C正确。 7.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(　　) 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 答案：D 解析：舰艇被腐蚀是因为形成了原电池，故A错误；海水中含有电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误；Sn作正极被保护，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，故C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。 8.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S与H2反应生成S2－，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O2＋2H2O＋4e－4OH－ 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.S与H2反应可表示为4H2＋SS2－＋4H2O 答案：D 解析：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；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S与H2反应生成S2－，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；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；厌氧细菌可促使S与H2反应生成S2－，根据元素守恒，方程式为4H2＋SS2－＋4H2O，D正确。 9.下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是(　　) 操 作 现 象 一段时间后，①中，铁钉裸露在外的附近区域变红；②中…… A.NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路 B.①中变红是因为发生反应2H＋＋2e－H2↑，使溶液显碱性 C.②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红 D.①和②中发生的氧化反应均可表示为M－2e－M2＋(M代表锌或铁) 答案：B 解析：NaCl的琼脂水溶液能够让离子自由运动，所以其为离子迁移的通路，A正确；①中变红是因为发生反应O2＋4e－＋2H2O4OH－，OH－使酚酞变红，B不正确；反应生成的Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，因生成OH－而使铜丝附近区域变红，C正确；①中发生的氧化反应为Zn－2e－Zn2＋，②中发生的氧化反应为Fe－2e－Fe2＋，均可表示为M－2e－M2＋(M代表锌或铁)，D正确。 10.(15分)电化学原理在金属防腐、物质制备方面有重要的作用。 Ⅰ.将裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和NaCl溶液中，滴入少量酚酞(如下图甲所示)，回答下列问题。 (1)一段时间后a处可能出现的现象是　　　　　　　　　，请结合电化学原理解释原因　　　　　　　　　　　　　　。 (2)某同学为验证铁钉未被腐蚀，取少量溶液于试管，分别进行如表实验，能证明铁钉未被腐蚀的实验是　　　　　 (填序号)。 序号 ① ② ③ ④ 滴入试剂 AgNO3溶液 淀粉-KI溶液 KSCN溶液 K3溶液 实验现象 产生沉淀 无蓝色出现 无红色出现 无蓝色沉淀 (3)钢铁的吸氧腐蚀简单示意图如上图乙所示，该图某处稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在图乙中作出修改并标出电子流动方向。 Ⅱ.Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如上图丙所示。通电后，铁电极附近生成紫红色的Fe，镍电极有气泡产生。 已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 (4)Fe电极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。 (5)电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是　　　　　　　。 (6)该电解装置应使用　　　　　 离子交换膜(填“阳”或“阴”)，当阴极产生112 mL(标准状况)的气体时，通过离子交换膜的离子有　　　　　 mol。 答案：(1)溶液变为红色　铁作正极，发生反应O2＋4e－＋2H2O4OH－，使酚酞变红 (2)④ (3) (4)Fe－6e－＋8OH－4H2O＋Fe (5)防止生成的Fe被H2还原 (6)阴　0.01 解析：Ⅰ.裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和NaCl溶液中，锌比铁活泼，锌作负极发生氧化反应生成锌离子，铁作正极被保护；Ⅱ.电解制备高铁酸钠，铁作阳极发生氧化反应生成高铁酸根离子：Fe－6e－＋8OH－Fe＋4H2O；Ni做阴极，H2O得电子发生还原反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。(2)若铁被腐蚀，则会生成亚铁离子；①溶液中含有氯化钠，氯离子和银离子生成氯化银白色沉淀，不能说明铁未被腐蚀，不符合题意；②亚铁离子和碘离子不反应，无蓝色沉淀不能说明铁未被腐蚀，不符合题意；③亚铁离子和KSCN溶液不反应，无红色出现不能说明铁未被腐蚀，不符合题意；④K3[Fe(CN)6]溶液和亚铁离子生成蓝色沉淀，无蓝色沉淀，说明铁未被腐蚀，符合题意。(3)若要保护钢铁，可改成外加电流的阴极保护法，在连接铁和C棒的导线之间加电源，其中铁与电源负极相连，C棒与电源正极相连，电子经导线由负极流向Fe，再由C棒经导线流回正极。(5)由题意可知高铁酸钠易被氢气还原，而阴极H2O发生还原反生成氢气，因此须将阴极产生的氢气及时排出。(6)据分析，阳极消耗OH－，阴极产生OH－，则电解过程中须用阴离子交换膜保证OH－能顺利通过；当阴极产生0.005 mol H2时，据阴极电极反应式可知，同时产生0.01 mol OH－，为保证离子交换膜右侧溶液呈电中性，这0.01 mol OH－须转移到铁电极一侧，故通过离子交换膜的离子有0.01 mol。 学科网（北京）股份有限公司 $