4.3金属的腐蚀与防护 讲义-2025-2026学年高二化学同步讲义+测试 （人教版2019选择性必修1）

第4章 化学反应与电能 第3节 金属的腐蚀与防护 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 课程学习目标 1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2．了解防止金属腐蚀的措施。 【新知学习】 知识点01金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀： 金属原子失去电子变成 ，金属发生氧化反应。 2．化学腐蚀和电化学腐蚀： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到 发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有 电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 3．钢铁的电化学腐蚀： (1)实质 在钢铁表面形成无数微小原电池 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀 　类别 项目　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性 电 极 反 应 负极 _ _ 正极 _ __ __ _ 总反应 _ _ __ _ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 　铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 知识点02金属的电化学防护 电化学 防护 牺牲阳极法 外加电流法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 被保护金属作__ __(阴极)；活泼金属作___(阳极)。阳极要定期予以更换 将被保护金属与电源的__ __相连作__ __；另一附加电极与电源的___相连作__ __ 实例示意图 知识点03金属的其他防护方法 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__ _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中制成耐腐蚀的_ _。 【拓展培优】 【问题探究】 一．金属的腐蚀 1．纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？ 2．在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？ 【归纳提升1】 1．金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别： 化学腐蚀 电化学腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触 水膜中溶有O2，酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 现象 无电流产生 有微弱电流产生 反应式(以铁腐蚀为例) 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 正极： 4H＋＋4e－===2H2↑ 联系 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大 2．金属腐蚀受多种因素影响 (1)就金属本性来说，金属越活泼，越易失电子被腐蚀。 (2)金属越纯越难腐蚀，如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢，但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易被腐蚀。 【解题思维建模】 金属的腐蚀类题目的解题思路： (1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。 (2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极被腐蚀，较不活泼的金属为正极被保护。 (3)正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。 (4)根据金属活动性顺序表分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。 【典例1】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)，如图所示。下列说法错误的是 A．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 B．铁片腐蚀过程最终生成的铁锈为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： D．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为： （变式训练1-1）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，铁棒上铁锈最多的位置是F D．相同条件下，若X为模拟海水，K分别连接A、B时，石墨电极上的反应物相同 （变式训练1-2）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．0~200 s，pH、压强增大，可能原因是溶液中H+转化为H2 C．400~600 s，正极发生的主要电极反应式为O2 +4H+-4e-=2H2O D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的pH有关 【问题探究】 二．金属的防护 1．为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？ 2．铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈？其原因是什么？ 【归纳提升2】 1．常见金属的防护措施： 2．金属腐蚀快慢的判断方法： (1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (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，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (4)不同原理引起的腐蚀的速率：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢：外加电流的保护法防腐<牺牲阳极的保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。 【易错提醒】 　不要因为“阳极”“阴极”而把牺牲阳极法的工作原理当作电解原理。 【典例2】 下列关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．钢铁放置在潮湿空气中主要发生电化学腐蚀 B．镀锌铁利用的是牺牲阴极法保护铁制品 C．室外健身器材涂油漆等保护层可有效防止铁被腐蚀 D．钢闸门接外加电源的负极可防止钢闸门被腐蚀 （变式训练2-1）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，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使SO与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为SO+5H2O+8e-=HS-+9H2O B．SO与H2的反应可表示为SO+4H2S2-+4H2O C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀 D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极的阴极保护法 （变式训练2-2）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“牺牲阳极法” D．镁块上发生的电极反应为 【典例3】 关于下列各装置图的叙述正确的是 A．图①装置盐桥中的阴离子移向a烧杯 B．图②装置铁上镀铜，b极为铁 C．图③装置钢闸门与电源正极相连获得保护 D．图④装置铁钉发生析氢腐蚀 （变式训练3-1）电化学的腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的的是 A．图甲：粗银提纯 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 （变式训练3-2）用下列装置能达到预期目的的是 A．甲装置可用于电解精炼铝 B．乙装置可得到持续、稳定的电流 C．丙装置为牺牲阳极的阴极保护法 D．丁装置可达到保护钢闸门的目的 【典例4】 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 腐蚀。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(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 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 （变式训练4-1）两种电化学装置如图所示。 已知：金属活泼性：。回答下列问题： (1)从能量的角度分析，装置将 能转化为 能。 (2)①装置工作时，极发生的电极反应为 。 ②装置工作时盐桥中的流向 (填“”或“”)溶液。 (3)粗铜精炼时如果用装置做外部直流电源，粗铜应该连接 极(填“”或“”)。 (4)某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。 ①时，碳粉表面生成的气体为 。 ②时，碳粉表面发生的电极反应式为 。 ③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为 。 （变式训练4-2） 电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。回答下列问题： (1)如下图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于电化学腐蚀。红墨水柱两边的液面变为左低右高，则 (填“a”或“b”)边盛有食盐水。b试管的生铁块发生 腐蚀(填“吸氧”或者“析氢”)，生铁块中碳上发生的电极反应式 ，b试管中被腐蚀的总化学方程式 。 (2)如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料M可以选用 金属，此方法叫做 保护法。也可以将钢铁设备连接在直流电源的 (填“正极”或“负极”)来减缓腐蚀。 (3)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，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间)可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的_______。 A．钢管中的铁做原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．正极的电极反应式为+5H2O+8e-=HS-+9OH- C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管就不易被腐蚀 D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 (4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 【课堂检测】 【基础训练】 1．（25-26高二上·江苏苏州·阶段练习）化学与科技、医药、生产、生活密切相关，下列说法不正确的是 A．“保暖贴”发热利用的是原电池的工作原理 B．铁的电化学腐蚀负极发生的电极反应为 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．“冰寒于水”，说明相同条件下等质量冰的能量比液态水低 2．（25-26高二上·全国·课后作业）港珠澳大桥的设计使用寿命达120年，施工中对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列分析错误的是 A．防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．采用外加电流阴极保护法时需直接在钢构件上安装锌块 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 3．（24-25高二上·湖南衡阳·期末）化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是 A．在轮船的船壳水线以下部位装上锡锭是牺牲阳极法 B．电镀时通常把待镀的金属制品一端作阴极，镀层金属一端作阳极 C．工业上常通过电解溶液来制备金属 D．金属腐蚀过程中只发生电化学腐蚀 4．（24-25高三上·广东·阶段练习）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体需要采取有效的防腐蚀措施，下列措施不合理是 A．舰体侧面焊接铜块 B．舰体表面喷涂油漆 C．舰体采用耐腐蚀特种钢材 D．舰体与外接电源负极相连 5．（23-24高二上·河南新乡·期末）金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 6．（24-25高二上·湖南·阶段练习）后母戊鼎是我国商代晚期的青铜器，现收藏于中国国家博物馆。下列说法错误的是 A．青铜属于铜锡合金 B．青铜在空气中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜器时期早于铁器时期的原因之一是铜比铁稳定 D．现代工艺采用电解精炼提纯铜，用纯铜作阳极、粗铜作阴极 7．（23-24高二上·福建三明·期末）近年来，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。下列说法错误的是 A．断电时，加锌环的铁帽常发生析氢腐蚀 B．若将锌环换成铜环，断电时，铁帽将被腐蚀 C．通电时，湿润的绝缘子液面为离子迁移的通路 D．通电时，锌环做阳极，发生氧化反应 8．（23-24高二上·江西上饶·期末）下列实验装置符合实验目的的是 A．粗铜的精练 B．验证电解饱和溶液（含酚酞）的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．观察铁的析氢腐蚀 9．（24-25高二上·山东·阶段练习）化学科学的发展促进了社会的进步。下列说法错误的是 A．光伏太阳能电池将太阳能转变为化学能 B．新一代电极材料石墨烯比表面积大，可提高电池的充放电速率 C．在铁制品上镀锌比镀锡更能延长铁的使用寿命 D．开发高效催化剂将转化为有机物，可缓解温室效应 10．（23-24高二上·广东茂名·期末）下列装置设计符合条件的是 A．甲图中，利用了外加电流法的原理保护钢闸门不被腐蚀 B．利用乙图装置可以实现在铁制品上镀铜 C．装置丙用于中和反应反应热的测定 D．装置丁电流稳定，可持续供电 11．（25-26高三上·广东深圳·阶段练习）轮船底部的钢铁在海水中容易受到腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应为： B．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀 C．正极反应： D．轮船外壳镶嵌铜块可减缓轮船的腐蚀速度 12．（24-25高一下·河南·期末）下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是 A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为 13．（25-26高二上·全国·课后作业）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 14．（25-26高二上·江苏·阶段练习）将金属连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．该装置设计利用了电解池原理 B．铁为原电池的正极 C．极的电极反应式为 D．金属的活动性比的活动性弱 15．（23-24高二上·新疆乌鲁木齐·期末）电化学装置可实现化学能与电能的直接转化，是助力实现“30、60”双碳目标的一种重要路径。 (1)图1所示的盐桥电池工作时，Zn为 极(填“正”或“负”)，Cu电极的电极反应式为 ，盐桥中的移向 池(填“左”或“右”)。 (2)图2所示装置是用甲烷燃料电池电解饱和NaCl溶液的实验。 ①甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应式为 。 ②乙池工作时，电子由 (填“c”或“d”)极流出，电解总方程式为 ，d电极附近观察到的现象是 (3)图3是牺牲阳极保护法实验装置。请根据提供的试剂完成探究防止Fe腐蚀的实验方案：按图3所示连接装置，过一段时间，取Fe电极区域少量溶液于试管中， ，说明铁片没有被腐蚀(即能有效防腐)。供选试剂：KSCN溶液、溶液、新制氯水、(铁氰化钾)溶液、淀粉KI溶液 【能力提升】 1．（25-26高二上·福建厦门·阶段练习）融雪剂可以降低冰雪融化的温度，利于道路通畅，通常分为氯盐类的无机融雪剂和非氯盐类的有机融雪剂两类。氯化钠、醋酸钾两种融雪剂相同条件下融冰量和对碳钢(铁碳合金)腐蚀速率图像如下所示。下列关于碳钢(铁碳合金)腐蚀的说法中，不正确的是 A．盐类融雪剂能够造成碳钢的腐蚀 B．碳钢腐蚀的负极反应为 C．融雪剂浓度越大，碳钢腐蚀速率越快 D．由图1可知，与氯化钠相比，醋酸钾融冰量高，是更加高效的融雪剂 2．（2025高二上·全国·专题练习）用图-1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究。通过传感器采集数据，测得具支锥形瓶中压强和溶解氧随时间变化如图-2所示。下列说法正确的是 A．pH=2.0时，压强增大仅是因为产生了H2 B．pH=2.0时，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe-3e-=Fe3+ 3．（25-26高二上·河南南阳·阶段练习）下列事实与解释均正确的是 选项 事实 解释 A 水中的钢闸门连接直流电源的正极可起到保护作用。 利用了电解池原理设计的金属防护措施 B 白铁皮(镀锌铁)镀层破损后比马口铁(镀锡铁)镀层破损后更耐腐蚀。 镀层破损后，在空气中白铁皮中镀层锌可与铁形成原电池，铁为正极受到保护 C 钢铁的腐蚀过程中，析氢腐蚀与吸氧腐蚀不可能同时发生。 电解质溶液的环境不是酸性就是碱性或中性 D 不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀。 原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因 A．A B．B C．C D．D 4．（25-26高二上·河北沧州·阶段练习）河北正定隆兴寺内的宋代铜铸观音像历经千年，表面因电化学腐蚀出现锈迹，为延缓其腐蚀速率，文物保护工作者可采用的电化学防护方法是 A．用细毛刷蘸取中性清洗剂轻轻擦拭铜像表面锈层 B．在铜像表面喷涂一层无色透明的高分子防护涂层 C．将铜像与一块锌块通过导线相连后埋入同一片土壤中 D．将铜像放置在干燥、避光、恒温的密闭玻璃展柜内 5．（25-26高二上·广西南宁·阶段练习）2025年4月7日起，南宁金陵大桥维修改造工程正式动工，专家需要对桥身、桥墩的钢筋进行全面检测，确定安全性。以下说法正确的是 A．钢筋是指单质铁 B．水下的钢铁比河面处的钢铁更容易被腐蚀 C．钢筋小面积锈迹可以使用磷酸浸泡几分钟后，再做下一步清洗 D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法 6．（25-26高三上·江苏·开学考试）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞，将铜片紧密覆盖在铁片上，向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液，可能的原理如题图所示。下列说法正确的是 A．铁片上发生还原反应，出现蓝色沉淀 B．铜片上的溶液变为红色，电极反应式为 C．用锌片代替铜片，保持其它操作不变，观察到的现象相同 D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，观察到的现象相同 7．（25-26高二上·江苏苏州·阶段练习）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐蚀 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④中，电解精炼粗铜后的电解液中存在： 8．（25-26高二上·全国·课后作业）钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是 A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B．a、b以电源连接，辅助电极的材料是惰性电极 C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法 9．（24-25高二上·浙江丽水·期末）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。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是 A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 10．（25-26高二上·北京·阶段练习）实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和溶液，装置如图1所示。氯碱工业用图2所示装置制备等工业原料。 Ⅰ.实验室电解饱和食盐水（图1） (1)a处的电极产物检验的方法是 。 (2)该电解池中发生的总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.氯碱工业（图2） (3)利用实验室装置制备，不仅有安全隐患，而且存在和的副反应，氯碱工业采用改进后的装置，如图2所示。 ①气体X和气体Y被阳离子交换膜分隔开，避免混合爆炸。气体X是 ，气体Y是 。 ②阳离子交换膜避免了与发生反应，可得到浓溶液，简述浓溶液的生成过程 。 (4)储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀的原因是 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4章 化学反应与电能 第3节 金属的腐蚀与防护 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 课程学习目标 1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2．了解防止金属腐蚀的措施。 【新知学习】 知识点01金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀： 金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．化学腐蚀和电化学腐蚀： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 3．钢铁的电化学腐蚀： (1)实质 在钢铁表面形成无数微小原电池 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀 　类别 项目　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性 电 极 反 应 负极 __Fe－2e－===Fe2＋__ 正极 __2H＋＋2e－===H2↑__ __2H2O＋O2＋4e－===4OH－__ 总反应 __Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__ __2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2__ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 　铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 知识点02金属的电化学防护 电化学 防护 牺牲阳极法 外加电流法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 被保护金属作__正极__(阴极)；活泼金属作__负极__(阳极)。阳极要定期予以更换 将被保护金属与电源的__负极__相连作__阴极__；另一附加电极与电源的__正极__相连作__阳极__ 实例示意图 知识点03金属的其他防护方法 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中制成耐腐蚀的__不锈钢__。 【拓展培优】 【问题探究】 一．金属的腐蚀 1．纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？ 纯铁片放入稀硫酸中发生反应：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑，发生的是化学腐蚀。 2．在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？ 镀层破损后，白铁皮形成原电池，因锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀。所以在镀层破损后，马口铁比白铁皮更易被腐蚀。 【归纳提升1】 1．金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别： 化学腐蚀 电化学腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触 水膜中溶有O2，酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 现象 无电流产生 有微弱电流产生 反应式(以铁腐蚀为例) 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 正极： 4H＋＋4e－===2H2↑ 联系 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大 2．金属腐蚀受多种因素影响 (1)就金属本性来说，金属越活泼，越易失电子被腐蚀。 (2)金属越纯越难腐蚀，如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢，但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易被腐蚀。 【解题思维建模】 金属的腐蚀类题目的解题思路： (1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。 (2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极被腐蚀，较不活泼的金属为正极被保护。 (3)正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液中发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。 (4)根据金属活动性顺序表分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。 【典例1】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)，如图所示。下列说法错误的是 A．铁片腐蚀最严重区域是生锈最多的区域 B．铁片腐蚀过程最终生成的铁锈为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： D．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为： 【答案】A 【分析】在发生原电池反应的过程中，铁片作负极，铁在负极反应生成亚铁离子，液滴边缘是正极区,氧气在正极得到电子变为氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁、水、氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为铁锈。 【详解】A．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，A错误； B．氢氧化亚铁、水、氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为铁锈，铁锈的主要成分是，B正确； C．液滴边缘是正极区，氧气得到电子，其发生的电极反应为，C正确； D．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为，D正确； 故选A。 （变式训练1-1）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，铁棒上铁锈最多的位置是F D．相同条件下，若X为模拟海水，K分别连接A、B时，石墨电极上的反应物相同 【答案】B 【详解】A．若b为正极，K连接A时，Fe电极直接连接电源正极，作电解池阳极，Fe失电子被氧化，腐蚀速率加快，A错误； B．X为模拟海水（中性，吸氧腐蚀环境），K连接B时，Fe与石墨构成原电池，Fe作负极被腐蚀，K连接C时，Fe与Zn构成原电池，Zn比Fe活泼作负极（牺牲阳极），Fe作正极被保护，故连接C时铁棒腐蚀速率更慢，B正确； C．K未闭合时，Fe在海水中发生吸氧腐蚀，铁棒上铁锈最多的是接触海水且有氧气的位置，则E点氧气浓度最高，铁锈最多，F点在溶液深处氧气最少，铁锈最少，C错误； D．K连接A时，若接电源正极，Fe作阳极，石墨电极为阴极，反应物为H2O，若接电源负极，Fe作阴极，石墨电极为阳极，反应物为Cl-；K连接B时，Fe与石墨构成原电池，石墨作正极，反应物为O2，因此两者反应物不同，D错误； 故选B。 （变式训练1-2）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．0~200 s，pH、压强增大，可能原因是溶液中H+转化为H2 C．400~600 s，正极发生的主要电极反应式为O2 +4H+-4e-=2H2O D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的pH有关 【答案】C 【详解】A．钢铁电化学腐蚀中，铁作为负极失去电子生成Fe2+，负极反应式为，A正确； B．0~200 s，初始溶液含少量稀盐酸呈酸性，可能发生析氢腐蚀，正极H+得电子生成H2，H+浓度减小使pH增大，生成H2气体导致压强增大，B正确； C．正极反应为得电子的还原反应，400~600 s时溶液酸性减弱，主要发生吸氧腐蚀，正极正确反应应为，C错误； D．实验初始酸性条件可能发生析氢腐蚀，后期pH升高可能发生吸氧腐蚀，说明腐蚀类型与电解质溶液pH有关，D正确； 故选C。 【问题探究】 二．金属的防护 1．为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？ 将钢管与锌板相连，或将钢管与直流电源负极相连。 2．铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈？其原因是什么？ 潮湿环境中更易生锈；铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。 【归纳提升2】 1．常见金属的防护措施： 2．金属腐蚀快慢的判断方法： (1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (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，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (4)不同原理引起的腐蚀的速率：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (5)从防腐措施方面分析腐蚀的快慢：外加电流的保护法防腐<牺牲阳极的保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。 【易错提醒】 　不要因为“阳极”“阴极”而把牺牲阳极法的工作原理当作电解原理。 【典例2】 下列关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．钢铁放置在潮湿空气中主要发生电化学腐蚀 B．镀锌铁利用的是牺牲阴极法保护铁制品 C．室外健身器材涂油漆等保护层可有效防止铁被腐蚀 D．钢闸门接外加电源的负极可防止钢闸门被腐蚀 【答案】B 【详解】A．钢铁在潮湿空气中表面形成电解质溶液，构成微电池，发生电化学腐蚀，A正确； B．镀锌铁中锌比铁活泼，锌作为阳极被腐蚀，保护铁（阴极），应为“牺牲阳极法”，B错误； C．涂油漆隔绝金属与氧气、水接触，属于物理防护，C正确； D．钢闸门接外加电源负极，作为阴极被保护，属于外加电流的阴极保护法，D正确； 故选B。 （变式训练2-1）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，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使SO与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为SO+5H2O+8e-=HS-+9H2O B．SO与H2的反应可表示为SO+4H2S2-+4H2O C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀 D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极的阴极保护法 【答案】B 【详解】A．根据示意图分析，正极上水发生还原反应生成H2，电极反应式为，A错误； B．SO与H2反应中，S从+6价降为-2价（得8e-），H2中H从0价升为+1价（每个H2失2e-，4个H2失8e-），方程式为SO+4H2S2-+4H2O，B正确； C．酸性条件下厌氧菌失活，但钢管在酸性环境中会发生析氢腐蚀（Fe+2H+=Fe2++H2↑），仍易被腐蚀，C错误； D．牺牲阳极的阴极保护法需连接更活泼金属。锌比铁活泼，铁与锌连接时锌作阳极被腐蚀（保护铁）；铁比锡活泼，铁与锡连接时铁作阳极加速腐蚀，不能保护铁，D错误； 故选B。 （变式训练2-2）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“牺牲阳极法” D．镁块上发生的电极反应为 【答案】D 【详解】A．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； B．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； C．牺牲阳极法是原电池原理，外加电流法的是电解池原理，根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极法，故C正确； D．镁块作负极，电极反应：，故D错误； 故答案选D。 【典例3】 关于下列各装置图的叙述正确的是 A．图①装置盐桥中的阴离子移向a烧杯 B．图②装置铁上镀铜，b极为铁 C．图③装置钢闸门与电源正极相连获得保护 D．图④装置铁钉发生析氢腐蚀 【答案】B 【详解】A．图①为原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极（b烧杯），Fe作正极（a烧杯）；盐桥中阴离子移向负极（b烧杯），阳离子移向正极（a烧杯），则阴离子应移向b烧杯，A错误； B．图②为电镀池（铁上镀铜），待镀金属铁作阴极，镀层金属铜作阳极，电镀液含Cu2+；电解池中电流从电源正极流出，故a极为阳极（铜），b极为阴极（铁），符合铁上镀铜的要求，B正确； C．图③为外加电流阴极保护法，钢闸门应作阴极（连接电源负极）以防止腐蚀，若与电源正极相连则作阳极被氧化、腐蚀加快，C错误； D．图④中浓硫酸具有强吸水性和强氧化性，会使铁钉钝化，且环境干燥，不能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀需酸性环境且Fe未钝化，D错误； 答案选B。 （变式训练3-1）电化学的腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的的是 A．图甲：粗银提纯 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 【答案】D 【详解】A．图甲为粗银提纯，电解精炼时粗银作阳极，纯银作阴极，电解质为AgNO3溶液，符合电解精炼原理，能达到目的，A正确； B．图乙中铜板与铁铆钉形成原电池，Fe比Cu活泼作负极，Cu作正极，正极Cu被保护，铜板不易被腐蚀，能达到目的，B正确； C．图丙为铁钥匙镀铜，电镀时镀层金属Cu作阳极，待镀金属铁钥匙作阴极，电解质为CuSO4溶液，装置符合电镀原理，能达到目的，C正确； D．图丁中钢闸门连接外接电源正极，作电解池阳极，会发生Fe-2e-=Fe2+而被腐蚀，应将钢闸门接电源负极作阴极才能保护，不能达到目的，D错误； 故选D。 （变式训练3-2）用下列装置能达到预期目的的是 A．甲装置可用于电解精炼铝 B．乙装置可得到持续、稳定的电流 C．丙装置为牺牲阳极的阴极保护法 D．丁装置可达到保护钢闸门的目的 【答案】D 【详解】A．电解精炼铝时，因AlCl3溶液中H+先于Al3+放电，阴极会生成H2而非Al，无法得到纯铝，A错误； B．乙装置为Zn-Cu-稀硫酸原电池，可产生电流，但随着Zn溶解、H+浓度降低，电流会逐渐减弱，无法得到持续、稳定的电流，B错误； C．牺牲阳极的阴极保护法需较活泼金属(比Fe更活泼)作负极，丙装置中钢闸门与惰性电极相连，惰性电极不参与反应，C错误； D．丁装置为外加电流的阴极保护法，钢闸门接电源负极作阴极，惰性电极接正极作阳极，阴极发生还原反应，可防止钢闸门腐蚀，D正确； 答案选D。 【典例4】 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 腐蚀。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(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 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【答案】(1) 吸氧 2Fe-4e-= 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (2) 酸性 H2 负 正 Fe - 2e-= Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 【详解】（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，水膜为中性或弱酸性，将会发生吸氧腐蚀。负极铁失去电子生成亚铁离子，反应式2Fe-4e-= 2Fe2+；正极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-。总反应为铁和氧气、水生成氢氧化亚铁：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。Fe(OH)2被空气中氧气进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(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，腐蚀过程中有氢气放出。其中，Fe失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，C极的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，是正极。负极反应式：Fe - 2e-= Fe2+；正极反应式：2H+＋2e-=H2↑。总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑。随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 （变式训练4-1）两种电化学装置如图所示。 已知：金属活泼性：。回答下列问题： (1)从能量的角度分析，装置将 能转化为 能。 (2)①装置工作时，极发生的电极反应为 。 ②装置工作时盐桥中的流向 (填“”或“”)溶液。 (3)粗铜精炼时如果用装置做外部直流电源，粗铜应该连接 极(填“”或“”)。 (4)某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。 ①时，碳粉表面生成的气体为 。 ②时，碳粉表面发生的电极反应式为 。 ③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为 。 【答案】(1) 化学 电 (2) 2H++2e-=H2↑ (3)Zn (4) H2 O2+2H2O+4e-=4OH- Fe-2e-=Fe2+ 【分析】由图可知，A装置为原电池，Mn比Zn活泼，Mn作负极，电极反应式为Mn-2e-=Mn2+，Zn作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，B装置为盐桥原电池， Mn作负极，电极反应式为Mn-2e-=Mn2+，Zn作正极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，据此作答。 【详解】（1）B装置为原电池，将化学能转化为电能； （2）①A装置为原电池，Mn比Zn活泼，Zn作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑； ②原电池工作时，盐桥中的K+流向ZnSO4溶液(正极区)； （3）粗铜精炼时，粗铜作阳极，如果用装置做外部直流电源，B中Zn为正极，故粗铜应该与Zn极相连； （4）①该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时，碳粉表面生成的气体为H2； ②t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-； ③0～t2电化学腐蚀过程中，铁为电池负极，铁极的电极反应方程式为：Fe-2e-=Fe2+。 （变式训练4-2） 电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。回答下列问题： (1)如下图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于电化学腐蚀。红墨水柱两边的液面变为左低右高，则 (填“a”或“b”)边盛有食盐水。b试管的生铁块发生 腐蚀(填“吸氧”或者“析氢”)，生铁块中碳上发生的电极反应式 ，b试管中被腐蚀的总化学方程式 。 (2)如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料M可以选用 金属，此方法叫做 保护法。也可以将钢铁设备连接在直流电源的 (填“正极”或“负极”)来减缓腐蚀。 (3)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，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间)可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的_______。 A．钢管中的铁做原电池的负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．正极的电极反应式为+5H2O+8e-=HS-+9OH- C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管就不易被腐蚀 D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 (4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式 。 【答案】(1) b 吸氧 O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (2) Zn或者Mg 牺牲阳极法 负极 (3)AD (4)3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+ 【详解】（1）红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水。b试管生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-，铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，b试管中被腐蚀的总化学方程式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； （2）要对钢铁设施的腐蚀起到减缓作用，根据图形可知属于“牺牲阳极法”的保护法，则要求连接钢铁设施的金属M的活泼性要比铁强，先被消耗腐蚀来保护铁，可以选择Zn或者Mg；当钢铁设施与直流电源的负极相连时，作阴极，被保护起来，可以减缓腐蚀； （3）A．根据示意图分析，铁失去电子，生成二价铁离子，作负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，A正确； B．正极上水发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，B项误； C．根据题意，硫酸盐厌氧菌在弱碱性条件下活性高，电化学腐蚀速率快，酸性条件下，虽然厌氧菌会失去活性，但铁会发生析氢腐蚀，仍然会加速钢管的腐蚀，C错误； D．管道上刷富锌油漆后，因为锌比铁活泼，所以腐蚀锌保护铁，可以延缓管道的腐蚀，D正确； 故选AD。 （4）将Fe作阳极置于H2SO4溶液中一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，电极反应式为：3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+。 【课堂检测】 【基础训练】 1．（25-26高二上·江苏苏州·阶段练习）化学与科技、医药、生产、生活密切相关，下列说法不正确的是 A．“保暖贴”发热利用的是原电池的工作原理 B．铁的电化学腐蚀负极发生的电极反应为 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．“冰寒于水”，说明相同条件下等质量冰的能量比液态水低 【答案】B 【详解】A．保暖贴利用铁粉的氧化反应放热，其中活性炭等可能形成微小原电池加速反应，A正确； B．铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe-2e-=Fe2+，B错误； C．黄铜中锌更活泼，优先腐蚀保护铜，不易产生铜绿，C正确； D．冰→水吸热，说明冰能量更低，D正确； 故答案为B。 2．（25-26高二上·全国·课后作业）港珠澳大桥的设计使用寿命达120年，施工中对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列分析错误的是 A．防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池 C．采用外加电流阴极保护法时需直接在钢构件上安装锌块 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 【答案】C 【详解】A．防腐蚀原理是避免钢铁发生吸氧腐蚀，总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，A正确； B．环氧树脂涂层隔绝空气和水，防止形成原电池，B正确； C．外加电流阴极保护法需通过外部电源使钢构件成为阴极，无需安装锌块（锌块用于牺牲阳极法），C错误； D．不锈钢通过合金化增强抗腐蚀能力，D正确； 故答案为C。 3．（24-25高二上·湖南衡阳·期末）化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是 A．在轮船的船壳水线以下部位装上锡锭是牺牲阳极法 B．电镀时通常把待镀的金属制品一端作阴极，镀层金属一端作阳极 C．工业上常通过电解溶液来制备金属 D．金属腐蚀过程中只发生电化学腐蚀 【答案】B 【详解】A．牺牲阳极法一般装上比铁更活泼的金属，如等，故A错误； B．电镀时常把待镀的金属制品一端作阴极，镀层金属一端作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，故B正确； C．工业上常通过电解熔融NaCl来制备金属，故C错误； D．金属腐蚀过程电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，故D错误； 故选B。 4．（24-25高三上·广东·阶段练习）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体需要采取有效的防腐蚀措施，下列措施不合理是 A．舰体侧面焊接铜块 B．舰体表面喷涂油漆 C．舰体采用耐腐蚀特种钢材 D．舰体与外接电源负极相连 【答案】A 【详解】A．铜的活泼性弱，舰体侧面焊接铜块不能有效防腐蚀，反而会促进舰体的腐蚀，A错误； B．喷涂油漆可以在表面形成保护层，防止舰体被腐蚀，B正确； C．采用耐腐蚀的特种钢材可以防止腐蚀，C正确； D．舰体与外接电源的负极连接做阴极，可以使舰体受到保护，D正确； 答案选A。 5．（23-24高二上·河南新乡·期末）金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的，下列说法正确的是 A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生析氢腐蚀 B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为电化学腐蚀 C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．马铁是在薄钢板表面镀上一层锡，白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，马铁破损时比白铁皮破损时腐蚀更快 【答案】D 【详解】A．钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，此时主要发生吸氧腐蚀，A项错误； B．金属与O2直接反应引起的腐蚀称为化学腐蚀，B项错误； C．疏松的铁锈覆盖在钢铁制品表面，不能阻止钢铁继续发生腐蚀，C项错误。 D．活动性锌大于铁大于锡，故形成原电池后，锡会加速铁锈蚀，而锌会保护铁，D正确； 故选D。 6．（24-25高二上·湖南·阶段练习）后母戊鼎是我国商代晚期的青铜器，现收藏于中国国家博物馆。下列说法错误的是 A．青铜属于铜锡合金 B．青铜在空气中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜器时期早于铁器时期的原因之一是铜比铁稳定 D．现代工艺采用电解精炼提纯铜，用纯铜作阳极、粗铜作阴极 【答案】D 【详解】A．青铜中主要成分为Cu、Sn，属于铜锡合金，A正确； B．青铜在空气中被腐蚀生成碱式碳酸铜，主要发生吸氧腐蚀，B正确； C．金属使用顺序与金属的活动性有关，青铜器时期早于铁器时期的原因之一是铜比铁稳定，C正确； D．电解法精炼铜，阳极材料为粗铜，阴极为纯铜，D错误； 故选：D。 7．（23-24高二上·福建三明·期末）近年来，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。下列说法错误的是 A．断电时，加锌环的铁帽常发生析氢腐蚀 B．若将锌环换成铜环，断电时，铁帽将被腐蚀 C．通电时，湿润的绝缘子液面为离子迁移的通路 D．通电时，锌环做阳极，发生氧化反应 【答案】A 【详解】A．断电时锌作负极，铁作正极，常发生吸氧腐蚀，只有在强酸性环境下才会发生析氢腐蚀，故A错误； B．若将锌环换成铜环，断电时，断电时铁作负极，铜作正极，铁帽将被腐蚀故，故B正确； C．通电时，湿润的绝缘子液面为离子迁移的通路构成闭合回路，故C正确； D．通电时，锌环连接电源正极，锌为阳极，阳极发生氧化反应，故D正确； 故选：A。 8．（23-24高二上·江西上饶·期末）下列实验装置符合实验目的的是 A．粗铜的精练 B．验证电解饱和溶液（含酚酞）的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．观察铁的析氢腐蚀 【答案】B 【详解】A．粗铜的精炼装置中，粗铜作阳极，接电源正极，精铜作阴极，接电源负极，A错误； B．电流流出的电极为正极，则碳棒电极作阳极，阳极上Cl-发生氧化反应生成Cl2，I-被氧化生成I2，使淀粉溶液变蓝，铁棒电极作阴极，阴极上H+发生还原反应生成H2，用向下排空气法收集，B正确； C．在铁制品上镀铜，则待镀铁制品作阴极，连接电源负极，Cu作阳极，连接电源正极，C错误； D．铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀，D错误； 故选B。 9．（24-25高二上·山东·阶段练习）化学科学的发展促进了社会的进步。下列说法错误的是 A．光伏太阳能电池将太阳能转变为化学能 B．新一代电极材料石墨烯比表面积大，可提高电池的充放电速率 C．在铁制品上镀锌比镀锡更能延长铁的使用寿命 D．开发高效催化剂将转化为有机物，可缓解温室效应 【答案】A 【详解】A．太阳能电池将太阳能转变为电能，A错误； B．石墨烯比表面积大，可提高电池的充放电速率，B正确； C．锌比铁活泼，即使破损了形成原电池，锌作负极，也能保护铁，C正确； D．开发高效催化剂，将二氧化碳转化为有机物，能够减少大气中的二氧化碳含量，缓解温室效应，D正确； 故选：A。 10．（23-24高二上·广东茂名·期末）下列装置设计符合条件的是 A．甲图中，利用了外加电流法的原理保护钢闸门不被腐蚀 B．利用乙图装置可以实现在铁制品上镀铜 C．装置丙用于中和反应反应热的测定 D．装置丁电流稳定，可持续供电 【答案】A 【分析】甲图为外加电源的阴极保护法，钢闸门连接电源阴极，不被腐蚀；乙图为电镀，镀层金属连接阳极，待镀金属连接阴极；丙图为中和热测定，保温且要用玻璃搅拌器搅拌；丁图为双液原电池，工作原理图应左边烧杯盛放硫酸锌溶液，右边烧杯盛放硫酸铜溶液，通过中间的盐桥形成通路，稳定供电。 【详解】A．甲图为外加电源的阴极保护法，钢闸门连接电源阴极，不被腐蚀，A正确； B．乙图为电镀，镀层金属连接阳极失去电子不断补充电解质溶质，待镀金属连接阴极Cu2++2e-=Cu，生成的Cu覆盖在待镀金属表面，B错误； C．丙图为中和热测定，保温且要用玻璃搅拌器搅拌使反应充分，C错误； D．丁图为双液原电池，工作原理图应左边烧杯盛放硫酸锌溶液，右边烧杯盛放硫酸铜溶液，避免电极与电解质直接接触反应，通过中间的盐桥形成通路，稳定供电，D错误； 故答案选A。 11．（25-26高三上·广东深圳·阶段练习）轮船底部的钢铁在海水中容易受到腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应为： B．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀 C．正极反应： D．轮船外壳镶嵌铜块可减缓轮船的腐蚀速度 【答案】B 【详解】A．钢铁腐蚀时，负极Fe失去电子生成Fe2+，负极反应式为Fe - 2e⁻ = Fe2+，故A错误； B．海水呈中性或弱碱性，图中显示O2参与反应并生成OH-，发生吸氧腐蚀，故B正确； C．根据图示，正极氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应式为O2+ 2H2O + 4e⁻-= 4OH-，故C错误； D．铁比铜活泼，镶嵌铜块后形成原电池，铁作负极加速腐蚀，故D错误； 选B。 12．（24-25高一下·河南·期末）下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是 A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为 【答案】D 【详解】A．该装置是电解池，铁作阴极而被保护，所以可以减缓铁的腐蚀，故A正确； B．开关置于A处，铁棒作阴极而被保护，开关置于B处，铁作正极而被保护，所以均可减缓铁的腐蚀，故B正确； C．该装置是原电池，铁作正极，为牺牲阳极法，故C正确； D．该装置是原电池，碳棒作正极，铁作负极，则电极反应式：，故D错误。 13．（25-26高二上·全国·课后作业）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 【分析】根据图示可知，该装置为原电池装置，有铁锈生成，根据原电池工作原理，说明铁片作负极，镀层作正极，据此分析； 【详解】A．根据上述分析，电子从铁片流向镀层金属，故A正确； B．铁作负极，失电子产生较多的Fe2+，即铁片凹陷处产生较多的Fe2+，故B错误； C．构成原电池的条件之一就是由两活性不同的电极，由图可知，铁片被腐蚀，说明铁做负极，所以镀层金属的金属性比铁弱，故C错误； D．如果镀层金属的金属性比铁强，则铁作正极，镀层金属为负极，则为牺牲阳极保护法，但本题中镀层金属的金属性比铁弱，不属于牺牲阳极保护法，故D错误； 答案为A。 14．（25-26高二上·江苏·阶段练习）将金属连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．该装置设计利用了电解池原理 B．铁为原电池的正极 C．极的电极反应式为 D．金属的活动性比的活动性弱 【答案】B 【详解】A．由图可知，该装置为原电池，A错误； B．Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极，B正确； C．Zn作负极，负极发生氧化反应，故电极反应式为，C错误； D．金属Zn的活动性比Fe的活动性强，D错误； 故答案选B。 15．（23-24高二上·新疆乌鲁木齐·期末）电化学装置可实现化学能与电能的直接转化，是助力实现“30、60”双碳目标的一种重要路径。 (1)图1所示的盐桥电池工作时，Zn为 极(填“正”或“负”)，Cu电极的电极反应式为 ，盐桥中的移向 池(填“左”或“右”)。 (2)图2所示装置是用甲烷燃料电池电解饱和NaCl溶液的实验。 ①甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应式为 。 ②乙池工作时，电子由 (填“c”或“d”)极流出，电解总方程式为 ，d电极附近观察到的现象是 (3)图3是牺牲阳极保护法实验装置。请根据提供的试剂完成探究防止Fe腐蚀的实验方案：按图3所示连接装置，过一段时间，取Fe电极区域少量溶液于试管中， ，说明铁片没有被腐蚀(即能有效防腐)。供选试剂：KSCN溶液、溶液、新制氯水、(铁氰化钾)溶液、淀粉KI溶液 【答案】(1) 负 Cu2++2e-=Cu 右 (2) CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ c 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 溶液变红，有气泡产生 (3)加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，没有现象 【详解】（1）原电池负极发生氧化反应，锌失去电子被氧化，故锌为负极，Cu电极为正极，铜离子得到电子发生还原反应，电极反应式Cu2++2e-=Cu；原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中的K+移向右池； （2）①甲为原电池，负极甲烷失去电子发生氧化生成二氧化碳和氢离子，电极反应为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+； ②原电池a极为负极，b为正极，电子从负极流向正极，则a→d，c→b，故乙池工作时，电子由c极流出；氯化钠饱和溶液电解产生氢氧化钠、氯气和氢气，反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；d为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，有氢氧根生成，使酚酞溶液变红，同时产生氢气，有气泡产生； （3）按图3所示连接装置，过一段时间，如果Fe片被腐蚀，则溶液中有Fe2+，加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，会产生蓝色沉淀，如果没有现象证明铁片没有被腐蚀；故答案为：加入K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，没有现象。 【能力提升】 1．（25-26高二上·福建厦门·阶段练习）融雪剂可以降低冰雪融化的温度，利于道路通畅，通常分为氯盐类的无机融雪剂和非氯盐类的有机融雪剂两类。氯化钠、醋酸钾两种融雪剂相同条件下融冰量和对碳钢(铁碳合金)腐蚀速率图像如下所示。下列关于碳钢(铁碳合金)腐蚀的说法中，不正确的是 A．盐类融雪剂能够造成碳钢的腐蚀 B．碳钢腐蚀的负极反应为 C．融雪剂浓度越大，碳钢腐蚀速率越快 D．由图1可知，与氯化钠相比，醋酸钾融冰量高，是更加高效的融雪剂 【答案】C 【详解】A．盐类融雪剂会形成电解质溶液，碳钢在电解质溶液中发生电化学腐蚀，故A正确； B．碳钢发生电化学腐蚀时，铁作为负极失去电子，发生氧化反应，负极反应式为，故B正确； C．由图2可知，碳钢腐蚀速率随融雪剂浓度增大(5%→25%)逐渐降低，说明融雪剂浓度越大，碳钢腐蚀速率并非越快，故C错误； D．图1中，相同条件下醋酸钾的融冰量曲线高于氯化钠，表明其融冰量更高，是更高效的融雪剂，故D正确； 选C。 2．（2025高二上·全国·专题练习）用图-1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究。通过传感器采集数据，测得具支锥形瓶中压强和溶解氧随时间变化如图-2所示。下列说法正确的是 A．pH=2.0时，压强增大仅是因为产生了H2 B．pH=2.0时，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑ C．pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe-3e-=Fe3+ 【答案】C 【分析】不纯的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。 【详解】A．由图可知，pH=2.0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增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生，压强增大是因为产生H2的物质的量比消耗O2的多，A错误； B．根据A中分析，pH=2.0时，既有析氢腐蚀又有吸氧腐蚀，正极反应式有：2H++2e-=H2↑、O2+4e-+4H+=2H2O，B错误； C．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，锥形瓶内的压强会有下降；而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，还发生了析氢腐蚀，C正确； D．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，发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，D错误； 故选C。 3．（25-26高二上·河南南阳·阶段练习）下列事实与解释均正确的是 选项 事实 解释 A 水中的钢闸门连接直流电源的正极可起到保护作用。 利用了电解池原理设计的金属防护措施 B 白铁皮(镀锌铁)镀层破损后比马口铁(镀锡铁)镀层破损后更耐腐蚀。 镀层破损后，在空气中白铁皮中镀层锌可与铁形成原电池，铁为正极受到保护 C 钢铁的腐蚀过程中，析氢腐蚀与吸氧腐蚀不可能同时发生。 电解质溶液的环境不是酸性就是碱性或中性 D 不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀。 原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．钢闸门连接电源正极会作为阳极被腐蚀，正确的防护应连接负极（阴极保护），A不选； B．锌比铁活泼，破损时锌作为负极被腐蚀，铁为正极被保护，而铁比锡活泼，破损时铁作负极被腐蚀，白铁皮(镀锌铁)镀层破损后比马口铁(镀锡铁)镀层破损后更耐腐蚀，事实和解释均正确，B选； C．钢铁在不同区域可能同时发生析氢和吸氧腐蚀，C不选； D．能用原电池原理来减缓金属的腐蚀，如牺牲阳极法利用原电池原理减缓腐蚀，D不选； 故选B。 4．（25-26高二上·河北沧州·阶段练习）河北正定隆兴寺内的宋代铜铸观音像历经千年，表面因电化学腐蚀出现锈迹，为延缓其腐蚀速率，文物保护工作者可采用的电化学防护方法是 A．用细毛刷蘸取中性清洗剂轻轻擦拭铜像表面锈层 B．在铜像表面喷涂一层无色透明的高分子防护涂层 C．将铜像与一块锌块通过导线相连后埋入同一片土壤中 D．将铜像放置在干燥、避光、恒温的密闭玻璃展柜内 【答案】C 【详解】A．用中性清洗剂擦拭铜像表面锈层属于物理或化学清洁方法，并非电化学防护，故A不符合题意； B．喷涂高分子涂层是物理隔离法，通过阻断电解质接触来防腐，属于物理防护，故B不符合题意； C．将铜像与锌块相连构成原电池，锌作为活泼金属优先被腐蚀（牺牲阳极），从而保护铜像，属于电化学防护中的牺牲阳极法，故C符合题意； D．控制环境条件（干燥、避光等）属于物理防护中的环境控制，并非电化学方法，故D不符合题意； 答案选C。 5．（25-26高二上·广西南宁·阶段练习）2025年4月7日起，南宁金陵大桥维修改造工程正式动工，专家需要对桥身、桥墩的钢筋进行全面检测，确定安全性。以下说法正确的是 A．钢筋是指单质铁 B．水下的钢铁比河面处的钢铁更容易被腐蚀 C．钢筋小面积锈迹可以使用磷酸浸泡几分钟后，再做下一步清洗 D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法 【答案】C 【详解】A．钢筋是铁碳合金，并非纯铁，故A错误； B．河面处钢铁接触水和氧气更充分，形成电化学腐蚀条件，比水下部分更易腐蚀，故B错误； C．磷酸与铁锈（Fe2O3）反应生成磷酸铁，形成致密保护层，故C正确； D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为 “外加电流的阴极保护法”，故D错误； 选C。 6．（25-26高三上·江苏·开学考试）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞，将铜片紧密覆盖在铁片上，向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液，可能的原理如题图所示。下列说法正确的是 A．铁片上发生还原反应，出现蓝色沉淀 B．铜片上的溶液变为红色，电极反应式为 C．用锌片代替铜片，保持其它操作不变，观察到的现象相同 D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，观察到的现象相同 【答案】B 【分析】该装置为吸氧腐蚀，装置中铁发生吸氧腐蚀，铁片为负极，负极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子与反应生成蓝色沉淀，铜片为正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子。 【详解】A．铁电极为负极，铁失电子生成亚铁离子，发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，A错误； B．铜片为正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，酚酞遇碱变红，B正确； C．用锌片代替铜片，锌片为负极，Zn失电子生成Zn2+，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，无亚铁离子生成，不能生成蓝色沉淀，现象不同，C错误； D．用盐酸代替NaCl溶液，保持其它操作不变，铜片仍为正极，正极上是氢离子得电子生成氢气，与NaCl溶液做电解质溶液时的现象不同，D错误； 故选B。 7．（25-26高二上·江苏苏州·阶段练习）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐蚀 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④中，电解精炼粗铜后的电解液中存在： 【答案】C 【详解】A．装置①为电解CuCl2溶液，阳极连接电源正极，阳极上发生氧化反应，溶液中Cl-放电生成Cl2，无红色物质析出；阴极Cu2+放电生成Cu（Cu2++2e-=Cu），红色物质在阴极析出，A错误； B．装置②中钢闸门连接电源正极，作为电解池阳极，阳极金属易失电子被腐蚀，无法实现防腐蚀；外加电流的阴极保护法应将被保护金属（钢闸门）作阴极（接电源负极），B错误； C．装置③模拟铁制品镀铜，镀层金属Cu作阳极（接电源正极），待镀铁制品作阴极（接电源负极），电解液为CuSO4溶液，阳极Cu失电子生成Cu2+，阴极Cu2+得电子析出Cu，符合铁制品表面镀铜原理，C正确； D．装置④为电解精炼粗铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液为CuSO4溶液，阳极杂质中Ag的活泼性不如Cu，不参与阳极放电，以阳极泥形式沉积，溶液中无Ag+；Zn、Fe等活泼杂质放电生成Zn2+、Fe2+，Cu放电生成Cu2+，故溶液中存在Cu2+、Zn2+、、Fe2+，不存在Ag+，D错误； 故选C。 8．（25-26高二上·全国·课后作业）钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是 A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B．a、b以电源连接，辅助电极的材料是惰性电极 C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法 【答案】D 【详解】A．a、b以导线连接，装置即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极活动性应该比铁强，作负极，发生氧化反应，A正确； B．a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，辅助电极的材料一般是惰性电极，B正确； C．通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，使钢铁闸门得到保护，C正确； D．由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D错误； 故选D。 9．（24-25高二上·浙江丽水·期末）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。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是 A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 【答案】A 【分析】该装置为外加电流的阴极保护法：钢闸门连接电源负极，作电解池的阴极；高硅铸铁连接电源正极，作电解池的阳极 ，据此回答。 【详解】A．在外加电流的阴极保护法中，阳极材料（高硅铸铁）并非 “损耗阳极”（牺牲阳极的阴极保护法中才是损耗阳极），而是惰性阳极（不参与电极反应，仅传递电子），阳极发生氧化反应（一般是溶液中阴离子放电），高硅铸铁不被损耗，A错误； B．通电后，外电路中电子从电源负极流出，流向钢闸门（阴极）；电源正极从阳极（高硅铸铁 ）获得电子，故外电路电子被强制流向钢闸门，B正确； C．环境条件（如海水成分、温度、流速等 ）会影响金属腐蚀的速率，为确保钢闸门得到有效保护，需根据环境条件变化调整保护电流大小，C正确； D．外加电流的阴极保护法可使钢闸门作为阴极，抑制其发生氧化反应（腐蚀反应），使钢闸门表面的腐蚀电流（因腐蚀产生的电流）接近零，D正确； 故选A。 10．（25-26高二上·北京·阶段练习）实验室用石墨电极电解加有酚酞的饱和溶液，装置如图1所示。氯碱工业用图2所示装置制备等工业原料。 Ⅰ.实验室电解饱和食盐水（图1） (1)a处的电极产物检验的方法是 。 (2)该电解池中发生的总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.氯碱工业（图2） (3)利用实验室装置制备，不仅有安全隐患，而且存在和的副反应，氯碱工业采用改进后的装置，如图2所示。 ①气体X和气体Y被阳离子交换膜分隔开，避免混合爆炸。气体X是 ，气体Y是 。 ②阳离子交换膜避免了与发生反应，可得到浓溶液，简述浓溶液的生成过程 。 (4)储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀的原因是 。 【答案】(1)湿润的淀粉碘化钾试纸靠近，变蓝 (2) (3) 阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到浓溶液 (4)增加氧气与食盐水的接触，促进氧气的溶解，加剧金属的吸氧腐蚀 【分析】图1和图2都是电解饱和食盐水，图2在氯碱工业，将电解饱和食盐水的产物分开，在各自的区域生成，互不影响，左边通入的是精制饱和食盐水，出去的就是淡盐水，说明左边的NaCl浓度降低，Na+通过阳离子交换膜进入右边，Cl-在左边失电子生成氯气，所以X是氯气，则Y是氢气，右边生成氢气，得到氢氧化钠，会使氢氧化钠的浓度变大，得到浓的氢氧化钠。电解饱和食盐水，阴极生成氢气和氢氧化钠，阳极生成氯气。 【详解】（1）a电极与电源正极相连为电解池的阳极，会生成氯气，检验氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近，试纸变蓝，说明有氯气生成。 （2）阴极电极反应式为，阳极电极反应式为，则总电极反应式为：。 （3）图2中左边通入的是精制饱和食盐水，出去的就是淡盐水，说明左边的NaCl浓度降低，Na+通过阳离子交换膜进入右边，Cl-在左边失电子生成氯气，所以X是氯气，则Y是氢气；阴极是水电离出的氢离子得到电子，变为氢气，剩余的氢氧根与穿过阳离子交换膜的钠离子结合得到浓溶液。 （4）储存饱和食盐水的金属设备容易发生电化学腐蚀，食盐水的流动和搅拌会加剧腐蚀的原因是：增加氧气与食盐水的接触，促进氧气的溶解，加剧金属的吸氧腐蚀。 1 学科网（北京）股份有限公司 $