4.4 金属的电化学腐蚀与防护 第1课时（同步讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第四章 氧化还原反应和电化学 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 第1课时 金属的电化学腐蚀 教学目标 1. 了解金属的腐蚀。 2. 金属腐蚀的类型。 3. 电化学腐蚀的种类和原理。 4. 影响金属腐蚀的因素。 5. 判断金属腐蚀速率快慢的规律。 重点和难点 区分化学腐蚀和电化学腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀、金属腐蚀的快慢 ◆知识点一 金属的腐蚀 （1） 概念：是指金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应二引起损耗的现象。 （2） 本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 （3） 类型： 特别提醒 金属失去电子M-ne-=Mn+ 即学即练 1．下列做法对人类不利的是 A．将钢铁放置在潮湿空气中 B．将食物放入冰箱储存 C．工业合成硫酸时使用催化剂 D．在橡胶中加入防老剂 2．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．在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中能保持铁不被腐蚀的是 A．②③ B．②③④ C．②④ D．①②④ ◆知识点二 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 （1）金属的化学腐蚀 ①概念：金属与其表面接触的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀 ②M-ne-=Mn+ ③金属被腐蚀，无电流产生。 （2）金属的电化学腐蚀 ①概念：不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原而被腐蚀。 ②M-ne-=Mn+ ③较活泼金属被腐蚀，有微弱电流产生 特别提醒 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系：通常两种腐蚀同时存在，但电化学腐蚀比化学腐蚀更普通，速率也大得多。 即学即练 1．在下列烧杯中均盛有0.1mol·L-1稀硫酸，其中锌片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 2．化学和生活、科技、社会发展息息相关，下列说法不正确的是 A．“深海一号”母船海水浸泡区的铝块可保障船体不易腐蚀 B．神舟十七号载人飞船使用的可充电镉镍电池属于二次电池 C．河南省博物院中馆藏文物“武则天金简”易发生吸氧腐蚀 D．“北斗三号”导航卫星使用的透光电极材料——石墨烯，属于新型无机非金属材料 3．在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的损失。下列事实与金属电化学腐蚀无关的是 A．铁制器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．铁在潮湿土壤里比在干燥土壤里更易腐蚀 ◆知识点三 电化学腐蚀的种类和原理 由于电解质溶液的酸碱性不同，发生电化学腐蚀时正极上的反应不同，因此会有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。二者发生的原理，形成的条件不同，以钢铁腐蚀为例。 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀。 易错提醒 金属的电化学腐蚀都是通过原电池原理引起的。不管是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀，铁总是作原电池的负极，发生氧化反应：Fe-2e-===Fe2+ 即学即练 1．厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面能加速钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式： B．正极的电极反应式： C．厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀 D．厌氧腐蚀属于化学腐蚀 2．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 3．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大 1、 影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素主要包含金属本身的性质、纯度以及介质三个方面： 1. 就金属本身的性质而言，金属越活泼，就越容易失去电子被腐蚀。 2. 同一金属纯度越高，越难被腐蚀。如纯铁在盐酸中反应速率比含杂质的生铁在相同条件下反应速率慢。 3. 介质对金属腐蚀的影响也很大，金属在潮湿的空气中接触腐蚀性气体或电解质溶液容易被腐蚀，在较强酸性溶液中发生析氢腐蚀，在弱酸性或中性溶液中发生吸氧腐蚀。 实践应用 1．日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。下列说法不正确的是 A．图1中X为锌时可以防止海港码头埋设管道的钢制阀门腐蚀 B．图2中，负极生成 C．铝制品表面出现白斑可以通过图3装置进行探究，由活性炭区向铝箔表面区迁移，其中负极反应式为： D．图3装置的总反应为，生成的进一步脱水形成白斑 2．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 C．图中，开关由改置于时，合金的腐蚀速率减小 D．图中，采用的保护法为牺牲阳极法，镁块相当于原电池的负极 3．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是 A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素 B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况 C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3e-=Fe3＋ D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁” 2、 判断金属腐蚀速率快慢规律 1. 对同一电解质溶液来说，同一金属腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀（作阳极）>原电池原理引起的腐蚀（作负极）>化学腐蚀 > 有防护措施的腐蚀 2. 对同一金属来说，在不同介质中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液 > 弱电解质溶液 > 非电解质溶液 3. 活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，较活泼金属的腐蚀速率越快。 4. 对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快（钝化除外） 实践应用 1．下列装置中(容器中的液体均足量)，铁的腐蚀速率最快的是 A B C D 2．钢铁在海水中容易被腐蚀，下图四种装置可用于探究海水对钢铁腐蚀的快慢，其中铁被腐蚀最慢的是 A．   B．   C．   D．   3．城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液的关系如下表： 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 下列说法正确的是 A．含碳钢在中性环境腐蚀较慢 B．当时，主要发生析氢腐蚀 C．当时，负极的电极反应式为： D．采用外加电流法时，需外接镁、锌等作辅助阳极 考点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 【例1】下列说法不正确的是 A．一般而言，电化学腐蚀和化学腐蚀不能同时发生 B．盐酸与锌粉反应时，若加入少量溶液，能增大产生的速率 C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区 D．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 解题要点 金属发生化学腐蚀与电化学腐蚀的本质相同，均是金属失电子、发生氧化反应，但电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 【变式1-1】恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 【变式1-2】下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图1中，铁钉易被腐蚀 B．图2中，滴加少量溶液，没有蓝色沉淀出现 C．图3中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 D．图4中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 考点二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 【例2】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电解精炼铜的实验中，阳极质量减少6.4 g，则电路中通过的电子数目是0.2NA B．某纯净铁发生析氢腐蚀时，正极产生标况下67.2 L气体，则被氧化的铁原子数目为2NA C．铅酸蓄电池负极增重96 g时，电路中转移的电子数为2NA D．3 mol H2与足量N2充分反应，生成NH3分子的数目为2NA 解题要点  “析”是“析出”的意思，析氢腐蚀即发生该腐蚀时有H2析出，“吸”是“吸进”的意思，吸氧腐蚀即发生腐蚀时，空气中的O2参与反应。 【变式2-1】用下列仪器或装置进行相应实验，能达到实验目的的是 A．验证钢铁的析氢腐蚀 B．验证电解NaCl溶液的产物 C．保护铁电极不被腐蚀 D．向镀件上镀银 【变式2-2】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+ 考点三 金属腐蚀速度的快慢比较 【例3】某小组同学研究“84”消毒液(有效成分为NaClO)对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉(铁碳合金)和纯铁粉分别浸入10mL“84”消毒液中，记录现象如下： 1小时 2小时 5小时 铁钉 无明显现象 铁钉表面出现少量红褐色物质 铁钉表面“生长”出大量红褐色物质 纯铁粉 无明显现象 无明显现象 无明显现象 下列说法不正确的是 A．铁钉主要发生的是电化学腐蚀 B．铁钉腐蚀后的溶液中c(Cl-)增大 C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为其表面积大 D．铁钉被腐蚀时发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 解题要点 金属活动顺序位于H之后的金属不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀。 金属活动顺序位于H之前、Mg之后的金属的电化学腐蚀与Fe类似。 通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是电化学腐蚀的主要形式。发生析氢腐蚀时，随着析氢腐蚀的进行，C(H+)不断降低，最终也会被吸氧腐蚀代替。 【变式3-1】氯化钠、醋酸钾两种融雪剂在相同条件下融冰量和对碳钢(铁碳合金)的腐蚀速率如图所示。下列说法错误的是 A．氯化钠和醋酸钾都是强电解质 B．融雪剂浓度越大，对碳钢的腐蚀速率越快 C．两种融雪剂都能造成碳钢的腐蚀 D．相同条件下，醋酸钾的融冰量更高 【变式3-2】下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．3>1>2>4>5 B．4>3>2>1>5 C．3>5>1>2>4 D．5>2>4>3>1 基础达标 1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为： B．氢氧燃料电池的负极反应式： C．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式： D．铅蓄电池放电的正极反应式： 2．安徽文物是安徽地区古代文明成果的物质载体与直接见证。下列文物主要成分在空气中易发生电化学腐蚀的是 A． 寿州窑黄釉瓷 B． 铸客大鼎 C． 玉琮 D． 梅清《黄山十九景图》 3．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 4．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： 5．下列实验装置或操作方法正确且能达到实验目的的是 A．滴定实验中用高锰酸钾溶液滴定草酸接近终点的操作 B．借助秒表，用该装置可完成稀硫酸与锌反应速率的测定实验 C．验证铁的析氢腐蚀 D．用石墨作电极电解饱和食盐水制备NaClO 6．下列说法正确的是 A．在化学工业中，使用催化剂一定能提高经济效益 B．太空舱中的太阳能电池翼工作时是将化学能转化为电能 C．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀 D．夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大 7．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 8．三峡电站水轮发电机定子绕组采用内冷方式，即铜线采用空心导体(如空心铜导线或铜管)，冷却水在导体内部流动，直接吸收热量，散热效率高。在运转过程中密封不严，铜会发生腐蚀，产生氧化亚铜(微溶于水，疏松多孔的层状沉积)，碱式碳酸铜(极难溶于水，结晶状颗粒，易形成枝晶状沉积)等腐蚀产物。下列说法错误的是 A．产生碱式碳酸铜的原因是冷却水含微量溶解氧且密封不严导致CO2渗入 B．碱式碳酸铜的产生会引发局部放电导致绝缘击穿 C．产生氧化亚铜是因为电化学腐蚀，电极反应为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O D．铜线用3%柠檬酸溶液定期循环清洗，可以有效除去氧化亚铜 9．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 （1）如图1中的铁棒为纯铁，则其腐蚀过程属于 腐蚀。 （2）如图1中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越 (选填“轻微”、“严重”)。该实验说明 因素会影响铁的腐蚀速率。腐蚀时正极的电极反应式为 。(已知：海水pH约为8.1) （3）用图2研究铁的腐蚀过程。预测恒温条件下反应一段时间后，U形管内液面的变化情况。(已知：起始时两管内液面相平，实验过程中铁丝始终不接触溶液，选填“左高右低”、“左低右高”或“几乎不变”) 溶液X 浓硫酸 浓盐酸 稀硫酸 液面情况 （4）用图3所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合 (填“”、“”或“”下同)； ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 ，该防护法称为 ； ③只闭合，石墨电极附近的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 （5）图4为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是 (填“a”、“b”或“c”)； ②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化腐蚀并最终生成的总离子方程式为 。 10．请按要求回答下列问题。 （1）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的 腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)，正极反应为 。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(填“M”或“N”)。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。 （2）用如图所示的装置研究电化学的相关问题(乙装置中X为阳离子交换膜) ①甲装置中负极反应式为 。 ②乙装置中石墨电极上生成的气体为 (填化学式)。 ③丙装置中足量，工作一段时间后，溶液的 (填“变大”、“变小”或“不变”)，反应的化学方程式为 ，若要将电解后的溶液复原，需加入一定量的 (填化学式)。 综合应用 11．埋地管道所处环境特殊，当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀，对管道的正常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说法不正确的是 A．该管道发生电化学腐蚀时，负极上的电极反应式：Fe-2e−=Fe2+ B．掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快 C．如果沙土供氧充分，则黏土中铁管腐蚀会加剧 D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，所用阳极材料需为金属性强于铁的单质 12．钢铁的锈蚀会产生很多不利影响，下列有关说法正确的是 A．“海葵一号”生产储油装置在其钢铁外壳镶嵌了锌块，此法为外加直流电源的阴极防护法 B．纯铁在醋酸中会发生析氢腐蚀 C．如图所示：，图中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀 D．国产航母山东舰采用模块制造然后焊接组装而成的，焊接如图所示：，检验腐蚀区溶液中的，可取铁附近少量溶液滴加溶液 13．由下列实验方案及现象不能得出相应结论的是 实验方案及现象 结论 A 在一块已除锈的片上，滴两滴含有酚酞的食盐水，静置，溶液边缘出现红色 铁片上发生吸氧腐蚀 B 将盐酸滴入溶液产生无色气体，将产生的气体通过饱和溶液后，再通入溶液，产生白色沉淀 非金属性： C 片与片用导线相连，放入盛有浓的烧杯中，开始指针偏转，片不断溶解，一段时间后指针偏转方向改变 实验过程中，电池的正、负极反生了反转 D 向的溶液中，加入的溶液后，充分反应，再加入几滴溶液，溶液变为红色 存在限度 14．已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是 A．闭合时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合时，电极C的电极反应式为： C．断开时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 15．电池在工农业生产、日常生活、科学研究中发挥着重要作用。回答下列问题： （1）某化学兴趣小组设计一种“人体电池”实验装置如下图所示，进行如下实验：一位同学的左手触摸锌片，右手分别触摸铝片、铜片、铁片、锡片，记录灵敏电流表的读数及指针偏转方向，数据见下表： 锌—铝 锌—铜 锌—铁 锌—锡 电流表读数() a 11 17 下列说法正确的是___________(填标号)。 A．当两手分别触碰锌片和铝片时，锌片作负极 B．当两手分别触碰锌片和铁片时，铁片上发生氧化反应 C．当两手分别触碰锌片和锡片时，锡片作正极 D．a的值可能是19 （2）该小组同学为进一步探究铁的腐蚀和防护设计装置如下图所示，表面皿上滴有饱和食盐水和酚酞。①区铁片上的电极反应式为 ，左边装置应用的金属防护方法是 ，最先观察到变成红色的区域是 区(填“①-④”)。 （3）兴趣小组在查阅资料过程中还发现了一种新型可充电钠离子电池，放电时原理如图所示。 ①充电时，b极与外接电源 (填“正”或“负”) 极相连。离子交换膜为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 ②充电时，a极反应式为 。 ③放电时，当外电路转移电子，b极区电解质溶液质量减少 g。 拓展培优 16．大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 17．室温下，根据下列实验操作与现象能得出结论的是 实验操作与现象 结论 A 在除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置，片刻后，溶液边缘出现红色 铁片发生吸氧腐蚀 B 向5%的溶液中滴加几滴溶液，有气泡产生 对的分解有催化作用 C 用溶液分别中和等体积的溶液和溶液，消耗的溶液多 酸性： D 以、作电极，以酸化的3%溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从电极区域取少量溶液于试管中，滴入2滴KSCN溶液，溶液未变红色 Fe未被腐蚀 18．下列装置及设计不能达到实验目的的是 A．图I是电镀池，可用于铁上镀铜 B．图Ⅱ装置可用于制备无水氯化镁 C．图Ⅲ是电解池，验证电解饱和溶液的产物 D．图IV是原电池，取附近溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，验证牺牲阳极法 19．下列生活情境的化学解释不正确的是 A．在青铜器、铁器保存中流传着“干千年，湿万年，不干不湿就半年”的说法，原因是它们在不干不湿的空气中容易构成原电池而腐蚀损耗 B．关节滑液中存在，寒冷季节NaUr晶体的形成是诱发关节炎的原因，由此判断该反应为放热反应 C．通常采用真空包装进行食品保鲜，因为降低氧气浓度可以减慢食物变质速率 D．大力推广无氟制冷剂，因为制冷剂释放的进入大气会破坏臭氧层 20．电化学在生产和生活中有着广泛的应用，根据信息完成下列问题。 I.某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 （1）为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述 (填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素CO(NH2)2，原理如图。 （2）电源的负极为 (填“A”或“B”)。 （3）电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 （4）若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则可除去的尿素的质量为 g(忽略气体的溶解)。 Ⅲ.下图是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸。 （5）若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现 色，c位置的电极反应式为 ，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与Ⅱ中A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是 (填“A”或“B”)电极。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 氧化还原反应和电化学 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 第1课时 金属的电化学腐蚀 教学目标 1. 了解金属的腐蚀。 2. 金属腐蚀的类型。 3. 电化学腐蚀的种类和原理。 4. 影响金属腐蚀的因素。 5. 判断金属腐蚀速率快慢的规律。 重点和难点 区分化学腐蚀和电化学腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀、金属腐蚀的快慢 ◆知识点一 金属的腐蚀 （1） 概念：是指金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应二引起损耗的现象。 （2） 本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 （3） 类型： 特别提醒 金属失去电子M-ne-=Mn+ 即学即练 1．下列做法对人类不利的是 A．将钢铁放置在潮湿空气中 B．将食物放入冰箱储存 C．工业合成硫酸时使用催化剂 D．在橡胶中加入防老剂 【答案】A 【解析】A．钢铁在潮湿空气中易与氧气、水发生反应，发生腐蚀，造成钢铁制品损坏，对人类利用钢铁不利，A符合题意； B．冰箱低温环境能抑制微生物繁殖、减缓食物氧化变质速度，利于食物保鲜储存，对人类有利，B不符合题意； C．工业合成硫酸时使用催化剂，可加快反应速率、提高生产效率，降低生产成本，对人类有利，C不符合题意； D．在橡胶中加入防老剂，能延缓橡胶老化、延长橡胶制品使用寿命，对人类有利，D不符合题意； 故答案选A。 2．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 【解析】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．在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中能保持铁不被腐蚀的是 A．②③ B．②③④ C．②④ D．①②④ 【答案】C 【解析】①为电解池，Fe电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，变为Fe2+进入溶液，会加快铁的腐蚀，不能起保护作用； ②为电解池，Fe电极连接电源的负极，作阴极，Fe电极上发生还原反应，能起保护作用，使铁不被腐蚀； ③为原电池，Fe为负极，失去电子被氧化，Fe发生的是吸氧腐蚀，会加快铁的腐蚀； ④为原电池，Fe为正极，Zn为负极，失去电子被氧化，能起保护作用，使铁不被腐蚀； 故选C。 ◆知识点二 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 （1）金属的化学腐蚀 ①概念：金属与其表面接触的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀 ②M-ne-=Mn+ ③金属被腐蚀，无电流产生。 （2）金属的电化学腐蚀 ①概念：不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原而被腐蚀。 ②M-ne-=Mn+ ③较活泼金属被腐蚀，有微弱电流产生 特别提醒 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系：通常两种腐蚀同时存在，但电化学腐蚀比化学腐蚀更普通，速率也大得多。 即学即练 1．在下列烧杯中均盛有0.1mol·L-1稀硫酸，其中锌片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】金属腐蚀快慢顺序为电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极 【解析】A中锌发生化学腐蚀；B中镁活动性强为负极，锌作正极被镁保护；C中锌作负极加速被腐蚀；D中锌与电源负极相连，作为电解池的阴极被保护；故选C。 2．化学和生活、科技、社会发展息息相关，下列说法不正确的是 A．“深海一号”母船海水浸泡区的铝块可保障船体不易腐蚀 B．神舟十七号载人飞船使用的可充电镉镍电池属于二次电池 C．河南省博物院中馆藏文物“武则天金简”易发生吸氧腐蚀 D．“北斗三号”导航卫星使用的透光电极材料——石墨烯，属于新型无机非金属材料 【答案】C 【解析】A．“深海一号”母船海水浸泡区铝块作负极与船体形成原电池，利用“牺牲阳极法” 可保障船体不易腐蚀，A不符合题意； B．可充电镉镍电池又称二次电池，B不符合题意； C．武则天金简是纯金打造的，不易发生吸氧腐蚀，C符合题意； D．石墨烯是由碳原子组成的单质，属于新型无机非金属材料，D不符合题意； 故答案选C； 3．在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的损失。下列事实与金属电化学腐蚀无关的是 A．铁制器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．铁在潮湿土壤里比在干燥土壤里更易腐蚀 【答案】B 【解析】A．铁、铜接触，与周围环境提供的电解质溶液会形成原电池，铁作负极发生氧化反应被腐蚀，属于电化学腐蚀，A不选； B．金属钠在空气中被氧化生成氧化钠，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B选； C．铜锌合金与周围环境提供的电解质溶液形成原电池，锌作负极被腐蚀，铜作正极被保护，不易形成铜绿，与电化学腐蚀有关，C不选； D．潮湿土壤提供电解质溶液，与铁（铁作负极，其他杂质如碳作正极）形成原电池，加速铁的腐蚀，属于电化学腐蚀，D不选； 故答案选B。 ◆知识点三 电化学腐蚀的种类和原理 由于电解质溶液的酸碱性不同，发生电化学腐蚀时正极上的反应不同，因此会有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。二者发生的原理，形成的条件不同，以钢铁腐蚀为例。 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀。 易错提醒 金属的电化学腐蚀都是通过原电池原理引起的。不管是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀，铁总是作原电池的负极，发生氧化反应：Fe-2e-===Fe2+ 即学即练 1．厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面能加速钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式： B．正极的电极反应式： C．厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀 D．厌氧腐蚀属于化学腐蚀 【答案】D 【分析】根据图示，Fe发生失电子的氧化反应生成Fe2+，Fe作负极，由于厌氧环境缺少氧气，所以正极H2O发生还原反应。 【解析】A．钢铁腐蚀中，Fe作为负极失去电子生成Fe2+，电极反应式：，A正确； B．厌氧环境下缺乏O2，正极可能由H2O得电子生成H2和OH-，电极反应式为，B正确； C．厌氧细菌促使生成的H2与反应，与Fe2+结合生成FeS沉淀，促进反应正向进行，加速腐蚀，C正确； D．厌氧腐蚀中钢管表面形成原电池（Fe为负极，杂质或细菌附着处为正极），存在电子转移和电流，属于电化学腐蚀，而非化学腐蚀，D错误； 答案选D。 2．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 【解析】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。 3．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大 【答案】C 【分析】由题意可知，生铁片中的铁和碳在pH为4的雨水中构成原电池，生铁片开始发生析氢腐蚀，铁做负极发生氧化反应，碳做正极，氢离子在正极发生还原反应，随着反应的进行，雨水中的氢离子浓度逐渐降低，生铁片将发生吸氧腐蚀，铁做负极发生氧化反应，碳做正极，氧气在正极发生还原反应。 【解析】A．生铁片中的碳是原电池的正极，A错误； B．雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后生铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误； C．墨水回升时，生铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，C正确； D．铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液c(OH-)都增大，D错误； 故选C。 1、 影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素主要包含金属本身的性质、纯度以及介质三个方面： 1. 就金属本身的性质而言，金属越活泼，就越容易失去电子被腐蚀。 2. 同一金属纯度越高，越难被腐蚀。如纯铁在盐酸中反应速率比含杂质的生铁在相同条件下反应速率慢。 3. 介质对金属腐蚀的影响也很大，金属在潮湿的空气中接触腐蚀性气体或电解质溶液容易被腐蚀，在较强酸性溶液中发生析氢腐蚀，在弱酸性或中性溶液中发生吸氧腐蚀。 实践应用 1．日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。下列说法不正确的是 A．图1中X为锌时可以防止海港码头埋设管道的钢制阀门腐蚀 B．图2中，负极生成 C．铝制品表面出现白斑可以通过图3装置进行探究，由活性炭区向铝箔表面区迁移，其中负极反应式为： D．图3装置的总反应为，生成的进一步脱水形成白斑 【答案】C 【解析】A．图1 中X 为锌时，锌比铁活泼，形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，可以防止海港码头埋设管道的钢制阀门腐蚀，A正确； B．图2中，铁、铜和电解质溶液构成原电池，铁比铜活泼，铁作负极，铁失去电子生成Fe2+，B正确； C．图3中，铝箔为负极，活性炭为正极。在原电池中，阴离子向负极移动，Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移。负极上铝失去电子生成铝离子，电极反应式为Al - 3e-=Al3+，C错误； D．图3装置中，铝在负极失去电子生成铝离子，氧气在正极得到电子生成氢氧根离子，总反应为4Al + 3O2+ 6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成氧化铝白斑，D正确； 故选C。 2．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 C．图中，开关由改置于时，合金的腐蚀速率减小 D．图中，采用的保护法为牺牲阳极法，镁块相当于原电池的负极 【答案】D 【解析】A．插入海水中的铁棒，越靠近底端，海水中氧气的浓度越小，越不易腐蚀，A错误； B．由图可知，铁和铜在酸化的氯化钠溶液中构成原电池，金属铁是负极，失电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子与滴入的铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，B错误； C．由图可知，开关由N改置于M时，铜锌合金为负极，则合金的腐蚀速率加快，C错误； D．由图可知，保护钢铁管道的方法为牺牲阳极的阴极保护法，镁更活泼，镁块相当于原电池的负极，D正确； 故选D。 3．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是 A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素 B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况 C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3e-=Fe3＋ D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁” 【答案】D 【分析】由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe﹣2e﹣═Fe2+，说明Sn元素的金属性弱于Fe元素，对比甲乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可采用牺牲阳极的阴极保护法据此分析解答。 【解析】A．由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe-2e-=Fe2＋，说明Sn元素的金属性弱于Fe元素，故A错误； B．对比甲乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，故B错误； C．由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe-2e-=Fe2＋，故C错误； D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用比铁活泼性强的金属锌块打“补丁”，锌比铁活泼做负极，铁比锌不活泼做正极被保护，故D正确； 选D。 2、 判断金属腐蚀速率快慢规律 1. 对同一电解质溶液来说，同一金属腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀（作阳极）>原电池原理引起的腐蚀（作负极）>化学腐蚀 > 有防护措施的腐蚀 2. 对同一金属来说，在不同介质中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液 > 弱电解质溶液 > 非电解质溶液 3. 活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，较活泼金属的腐蚀速率越快。 4. 对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快（钝化除外） 实践应用 1．下列装置中(容器中的液体均足量)，铁的腐蚀速率最快的是 A B C D 【答案】D 【解析】A．无水乙醇属于非电解质，不能构成原电池； B．蔗糖属于非电解质，不能构成原电池； C．Al比Fe活泼，氢氧化钠为电解质，构成原电池，Al为负极，Fe为正极，Fe被保护； D．构成原电池，Fe为负极，加速铁的腐蚀； 综上所述，形成原电池，反应速率加快，因此铁的腐蚀速率最快的是D选项； 答案为D。 2．钢铁在海水中容易被腐蚀，下图四种装置可用于探究海水对钢铁腐蚀的快慢，其中铁被腐蚀最慢的是 A．   B．   C．   D．   【答案】C 【解析】A．发生化学腐蚀； B．装置为原电池反应，其中为负极，铁的腐蚀速率加快， C．装置为电解池，为外加电源的阴极保护法，铁的腐蚀速率最慢，故选C。 D．装置为原电池反应，为正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，铁的发生速率减慢； 故答案选C。 3．城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液的关系如下表： 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 下列说法正确的是 A．含碳钢在中性环境腐蚀较慢 B．当时，主要发生析氢腐蚀 C．当时，负极的电极反应式为： D．采用外加电流法时，需外接镁、锌等作辅助阳极 【答案】A 【解析】A．由表可知，含碳钢在中性环境腐蚀较慢，故A正确； B．由表可知，溶液pH>6时，在溶液呈中性或弱酸性条件下，铁主要发生吸氧腐蚀，故B错误； C．由表可知，pH为13.5时，溶液碱性较强条件下铁做负极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为，故C错误； D．采用外加电流的阴极保护时，与直流电源负极相连的钢铁做电解池的阴极，不再需要外接镁、锌等作辅助阳极，故D错误； 故选A。 考点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 【例1】下列说法不正确的是 A．一般而言，电化学腐蚀和化学腐蚀不能同时发生 B．盐酸与锌粉反应时，若加入少量溶液，能增大产生的速率 C．电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区 D．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 【答案】A 【解析】A．电化学腐蚀与化学腐蚀可能共存，如潮湿环境中的电化学腐蚀与高温下的化学腐蚀可同时发生，A错误； B．Zn与CuSO4反应生成Cu，形成Zn-Cu微电池，加速Zn与H+反应，H2生成速率增大，B正确； C．电解精炼时，比Cu活泼的金属(如Fe、Zn)优先溶解，而活泼性弱的金属(如Ag、Au)不溶解，成为阳极泥，C正确； D．牺牲阳极法(活泼金属作阳极)和外加电流法(阴极保护)均可用于钢铁防腐，D正确； 答案选A。 解题要点 金属发生化学腐蚀与电化学腐蚀的本质相同，均是金属失电子、发生氧化反应，但电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 【变式1-1】恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法正确的是 A．铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B．段越大，析氢速率越大 C．段正极反应式主要为 D．段基本不变，说明生成铁锈覆盖在铁粉表面，阻止铁粉继续发生腐蚀 【答案】C 【分析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH=1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，发生吸氧腐蚀，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同。 【解析】A．铁的电化学腐蚀发生电化学反应，不属于化学腐蚀，A错误； B．段越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，B错误； C．根据分析，段正极反应式主要为，C正确； D．铁锈疏松，不能阻止铁粉继续发生腐蚀，段基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同，D错误； 故选C。 【变式1-2】下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图1中，铁钉易被腐蚀 B．图2中，滴加少量溶液，没有蓝色沉淀出现 C．图3中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 D．图4中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 【答案】D 【解析】A．根据图1，常温下，铁在浓硫酸中因钝化而不被腐蚀，A错误； B．根据图2，装置形成了原电池，铁作负极失去电子，加入溶液，能与反应产生蓝色沉淀，B错误； C．根据图3，在地下钢铁管道上连接镁块属于原电池防腐的牺牲阳极法，发生原电池腐蚀时镁块作为负极被消耗起到保护钢铁管道的作用，C错误； D．根据图4，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是燃气灶在长期使用的过程中由于高温下铁与空气中的氧气发生化学反应而造成的腐蚀，D正确； 故答案为：D。 考点二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 【例2】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电解精炼铜的实验中，阳极质量减少6.4 g，则电路中通过的电子数目是0.2NA B．某纯净铁发生析氢腐蚀时，正极产生标况下67.2 L气体，则被氧化的铁原子数目为2NA C．铅酸蓄电池负极增重96 g时，电路中转移的电子数为2NA D．3 mol H2与足量N2充分反应，生成NH3分子的数目为2NA 【答案】C 【解析】A．电解精炼铜时，阳极溶解的金属可能包含比铜活泼的杂质（如Zn、Fe等），导致实际转移的电子数不等于纯铜溶解时的0.2NA，A错误； B．析氢腐蚀中，正极产生67.2 L H2，即氢气的物质的量==3 mol，其正极反应式为：2H++2e-=H2，则3 mol H2对应6 mol电子转移，而负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故转移6 mol电子时，被氧化的Fe原子数目为3NA，而非2NA，B错误； C．铅酸蓄电池负极反应为Pb→PbSO4，Pb被氧化为PbSO4，化合价从0价升为+2价，转移2 mol电子，1 mol Pb变为1 mol PbSO4，质量从207 g变为303 g，则每增重96 g对应1 mol Pb反应，转移2 mol电子，即2NA，C正确； D．合成氨为可逆反应，3 mol H2无法完全转化为2 mol NH3，故实际生成量小于2NA，D错误； 综上，答案选择C项。 解题要点  “析”是“析出”的意思，析氢腐蚀即发生该腐蚀时有H2析出，“吸”是“吸进”的意思，吸氧腐蚀即发生腐蚀时，空气中的O2参与反应。 【变式2-1】用下列仪器或装置进行相应实验，能达到实验目的的是 A．验证钢铁的析氢腐蚀 B．验证电解NaCl溶液的产物 C．保护铁电极不被腐蚀 D．向镀件上镀银 【答案】B 【解析】A．钢铁在食盐水中发生吸氧腐蚀，故A错误； B．电解饱和食盐水时，阳极Cl⁻放电生成Cl2，Cl2可氧化I⁻生成I2，使淀粉-KI溶液变蓝；阴极H+放电生成H2，同时阴极区生成NaOH，使酚酞溶液变红，故B正确； C．Fe比Cu活泼，在CuSO4溶液中形成原电池时，Fe作负极被腐蚀，无法保护铁电极，故C错误； D．电镀银时，镀件应作阴极，镀层金属作阳极；故镀件应该接负极、Ag接正极，故D错误； 选B。 【变式2-2】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。 【解析】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。 考点三 金属腐蚀速度的快慢比较 【例3】某小组同学研究“84”消毒液(有效成分为NaClO)对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉(铁碳合金)和纯铁粉分别浸入10mL“84”消毒液中，记录现象如下： 1小时 2小时 5小时 铁钉 无明显现象 铁钉表面出现少量红褐色物质 铁钉表面“生长”出大量红褐色物质 纯铁粉 无明显现象 无明显现象 无明显现象 下列说法不正确的是 A．铁钉主要发生的是电化学腐蚀 B．铁钉腐蚀后的溶液中c(Cl-)增大 C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为其表面积大 D．铁钉被腐蚀时发生反应：Fe-2e-=Fe2＋ 【答案】C 【解析】A．铁钉为铁碳合金，主要发生的是电化学腐蚀，A正确； B．铁钉腐蚀后，次氯酸根离子转化为氯离子，溶液中c(Cl-)增大，B正确； C．纯铁粉的腐蚀速率慢主要是因为纯铁粉与次氯酸钠不发生电化学腐蚀，与其表面积无关，C错误； D．铁钉发生电化学腐蚀，Fe失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2＋，D正确； 故答案为：C。 解题要点 金属活动顺序位于H之后的金属不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀。 金属活动顺序位于H之前、Mg之后的金属的电化学腐蚀与Fe类似。 通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是电化学腐蚀的主要形式。发生析氢腐蚀时，随着析氢腐蚀的进行，C(H+)不断降低，最终也会被吸氧腐蚀代替。 【变式3-1】氯化钠、醋酸钾两种融雪剂在相同条件下融冰量和对碳钢(铁碳合金)的腐蚀速率如图所示。下列说法错误的是 A．氯化钠和醋酸钾都是强电解质 B．融雪剂浓度越大，对碳钢的腐蚀速率越快 C．两种融雪剂都能造成碳钢的腐蚀 D．相同条件下，醋酸钾的融冰量更高 【答案】B 【分析】图1（不同融雪剂融冰量比较）：横坐标是时间/h，纵坐标为融冰量/mL，虚线代表醋酸钾，实线代表氯化钠。随时间增加，二者融冰量先快速上升后趋于平稳，相同时间下，醋酸钾融冰量更高，说明其融冰能力相对更强。图2（不同融雪剂对碳钢腐蚀速率比较）：横坐标为质量分数/%，纵坐标是碳钢腐蚀速率/(mm·a⁻¹) ，虚线是醋酸钾，实线是氯化钠；氯化钠曲线随质量分数增大，腐蚀速率下降；醋酸钾曲线腐蚀速率低且随质量分数变化小；表明氯化钠对碳钢腐蚀影响大，醋酸钾对碳钢腐蚀作用小，且氯化钠的腐蚀速率受自身浓度影响更明显。 【解析】A．氯化钠在水溶液中完全电离出和，醋酸钾在水溶液中完全电离出和，它们都是强电解质，A正确； B．从图2可以看到，对于氯化钠融雪剂，随着浓度增大，对碳钢的腐蚀速率减小；对于醋酸钾融雪剂，浓度增大，腐蚀速率也不是一直增大，所以不是融雪剂浓度越大，对碳钢的腐蚀速率越快，B错误； C．由图2可知，两种融雪剂存在时，碳钢的腐蚀速率都不为0，说明两种融雪剂都能造成碳钢的腐蚀，C正确； D．观察图1，在相同条件下，醋酸钾的融冰量曲线在氯化钠融冰量曲线之上，即相同条件下，醋酸钾的融冰量更高，D正确； 综上，答案是B。 【变式3-2】下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．3>1>2>4>5 B．4>3>2>1>5 C．3>5>1>2>4 D．5>2>4>3>1 【答案】C 【解析】根据图示可知，1中铁发生化学腐蚀；2、5装置是原电池，2中金属铁作正极，被保护，5 中金属铁作负极，失电子被腐蚀；3、4装置是电解池，3中金属铁作阳极，失电子被腐蚀，4中金属铁作阴极，被保护，对于同一种金属来说，电解原理引起的腐蚀 >原电池原理引起的腐蚀 >化学腐蚀 >原电池原理保护的腐蚀 >电解池原理保护的腐蚀，故腐蚀速率由快到慢的顺序为 3>5>1>2>4，故C正确。 基础达标 1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为： B．氢氧燃料电池的负极反应式： C．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式： D．铅蓄电池放电的正极反应式： 【答案】D 【解析】A．电解过程中阳极上阴离子放电，阳极的电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，A错误； B．氢氧燃料电池的负极（碱性环境）反应式：H2-2e-+2OH-=2H2O，B错误； C．钢铁发生电化腐蚀的正极反应式一般为吸氧腐蚀或析氢腐蚀：O2+2H2O+4e-=4OH－或2H++2e－=H2↑，C错误； D．铅蓄电池放电时，正极为，发生还原反应，其电极反应式为，D正确； 故选D。 2．安徽文物是安徽地区古代文明成果的物质载体与直接见证。下列文物主要成分在空气中易发生电化学腐蚀的是 A． 寿州窑黄釉瓷 B． 铸客大鼎 C． 玉琮 D． 梅清《黄山十九景图》 【答案】B 【解析】A．寿州窑黄釉瓷主要成分为硅酸盐（无机非金属材料），非金属材料不具备电化学腐蚀的金属电极条件，A错误； B．铸客大鼎为青铜制品（铜锡合金，金属材料），金属合金在空气中可形成原电池（合金中不同金属或杂质为电极，水、氧气等为电解质），易发生电化学腐蚀，B正确； C．玉琮主要成分为硅酸盐类矿物（无机非金属材料），非金属材料无法构成电化学腐蚀的电极体系，C错误； D．《黄山十九景图》主要成分为纸张（纤维素，有机物）和颜料（无机/有机颜料），为非金属材料，不发生电化学腐蚀，D错误； 故选B。 3．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 【解析】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。 4．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。 【解析】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。 5．下列实验装置或操作方法正确且能达到实验目的的是 A．滴定实验中用高锰酸钾溶液滴定草酸接近终点的操作 B．借助秒表，用该装置可完成稀硫酸与锌反应速率的测定实验 C．验证铁的析氢腐蚀 D．用石墨作电极电解饱和食盐水制备NaClO 【答案】D 【解析】A．用高锰酸钾溶液滴定草酸，高锰酸钾溶液应装入酸式滴定管中，而图中为碱式滴定管，A错误； B．稀硫酸与锌反应生成氢气，若装置中长颈漏斗下端未插入液面以下，生成的氢气会从漏斗逸出，导致气体体积测量不准确，无法完成反应速率测定，B错误； C．铁钉用食盐水浸泡为中性环境，铁发生吸氧腐蚀（消耗氧气使装置内气压减小，导管中水面上升），而析氢腐蚀需酸性环境，C错误； D．通过电解饱和食盐水，制备少量的NaCIO，下面石墨上产生氯气，根据电解原理，下面石墨为阳极，连接电源正极，上面石墨产生氢气和 NaOH，上面石墨为阴极，连接电源负极，最后氯气和 NaOH反应能达到实验目的，D正确； 故答案选D。 6．下列说法正确的是 A．在化学工业中，使用催化剂一定能提高经济效益 B．太空舱中的太阳能电池翼工作时是将化学能转化为电能 C．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀 D．夏天面粉发酵速度与冬天面粉发酵速度相差不大 【答案】C 【解析】A．在化学工业中，使用催化剂能加快反应速率，不影响化学平衡的移动，但催化剂的催化活性与温度等有关，故使用催化剂不一定能提高经济效益，故A错误； B．太阳能电池翼工作时是将光能转化为电能，故B错误； C．镀锌的铁制品，当镀层破损时，锌作为负极优先被氧化，而铁作为正极被保护；镀锡的铁制品，当镀层破损时，铁作为负极优先被腐蚀；所以镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀，故C正确； D．升高温度，反应速率加快，夏天面粉发酵速度比冬天面粉发酵速度快，故D错误； 选C。 7．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 【解析】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。 8．三峡电站水轮发电机定子绕组采用内冷方式，即铜线采用空心导体(如空心铜导线或铜管)，冷却水在导体内部流动，直接吸收热量，散热效率高。在运转过程中密封不严，铜会发生腐蚀，产生氧化亚铜(微溶于水，疏松多孔的层状沉积)，碱式碳酸铜(极难溶于水，结晶状颗粒，易形成枝晶状沉积)等腐蚀产物。下列说法错误的是 A．产生碱式碳酸铜的原因是冷却水含微量溶解氧且密封不严导致CO2渗入 B．碱式碳酸铜的产生会引发局部放电导致绝缘击穿 C．产生氧化亚铜是因为电化学腐蚀，电极反应为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O D．铜线用3%柠檬酸溶液定期循环清洗，可以有效除去氧化亚铜 【答案】B 【解析】A．碱式碳酸铜的形成通常需要铜与氧气、二氧化碳和水共同作用，题干提到密封不严，导致CO2渗入，且冷却水含微量溶解氧，则产生碱式碳酸铜的原因是冷却水含微量溶解氧且密封不严导致CO2渗入，A正确； B．碱式碳酸铜的电导率较低，在干燥状态下通常不会局部放电而导致绝缘击穿，当碱式碳酸铜吸收水分或污染物时，会形成导电通道，在高压设备中导电通道可能导致电场集中，长期电场集中可能引发局部放电，最终导致绝缘击穿，则碱式碳酸铜的产生可能不会引发局部放电导致绝缘击穿，B错误； C．产生氧化亚铜是因为电化学腐蚀，铜表面吸附的水膜呈中性或酸性很弱，但溶有一定量的氧气，正极上被还原生成，发生电极反应：，负极上Cu被氧化先生成，再与向负极迁移的反应生成和，则产生氧化亚铜的电极反应为：，C正确； D．柠檬酸是一种有机弱酸，氧化亚铜(微溶于水，疏松多孔的层状沉积)能与3%柠檬酸溶液反应生成，在酸性环境下能发生歧化反应生成和Cu，柠檬酸根离子能与形成稳定的可溶性络合物，则铜线用3%柠檬酸溶液定期循环清洗，可以有效除去氧化亚铜，D正确； 故选B。 9．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 （1）如图1中的铁棒为纯铁，则其腐蚀过程属于 腐蚀。 （2）如图1中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越 (选填“轻微”、“严重”)。该实验说明 因素会影响铁的腐蚀速率。腐蚀时正极的电极反应式为 。(已知：海水pH约为8.1) （3）用图2研究铁的腐蚀过程。预测恒温条件下反应一段时间后，U形管内液面的变化情况。(已知：起始时两管内液面相平，实验过程中铁丝始终不接触溶液，选填“左高右低”、“左低右高”或“几乎不变”) 溶液X 浓硫酸 浓盐酸 稀硫酸 液面情况 （4）用图3所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合 (填“”、“”或“”下同)； ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合 ，该防护法称为 ； ③只闭合，石墨电极附近的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 （5）图4为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。 ①腐蚀过程中，负极是 (填“a”、“b”或“c”)； ②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化腐蚀并最终生成的总离子方程式为 。 【答案】（1）化学 （2）轻微 氧气的浓度 （3）几乎不变 左低右高 左高右低 （4） 外加电流阴极保护法 变大 （5）c 【解析】（1）由于铁棒为纯铁，将铁棒插入海水中，其腐蚀过程属于化学腐蚀； （2）Fe、C和海水构成原电池，铁棒发生电化学腐蚀。海水pH约为8.1，在碱性或中性条件下，铁棒发生吸氧腐蚀。插入海水中的铁棒，越靠近水面，氧气的浓度越大，腐蚀越严重，越靠近烧杯底部，氧气的浓度越小，腐蚀就越轻微，这说明氧气的浓度影响铁的腐蚀速率。发生吸氧腐蚀时，正极上得电子发生还原反应生成，其电极反应式为； （3）浓硫酸具有吸水性，使得铁丝周围氧气较干燥，不易发生腐蚀，U形管两端液面几乎不变；浓盐酸具有挥发性，使铁丝处在酸性环境下，易发生析氢腐蚀，生成氢气，导致U形管内左侧的压强变大，液面左低右高；稀硫酸中水挥发使铁周围环境潮湿，则铁丝易发生吸氧腐蚀，氧气减少，导致U形管内左侧的压强变小，液面左高右低； （4）①关闭，铁棒作阳极，被腐蚀。关闭，铁棒作阴极，被保护。关闭，铁棒作原电池的负极，被腐蚀。根据腐蚀速率大小关系：阳极>负极>正极>阴极，所以铁腐蚀的速度最快的是只闭合； ②为减缓铁的腐蚀，应使铁作正极或阴极，所以只闭合就可以减缓铁的腐蚀；该防护法称为外加电流阴极保护法； ③只闭合，铁棒作原电池的负极，石墨作正极，电解质溶液是NaCl溶液，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为，由于生成，使得石墨电极附近的pH变大； （5）①青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀，Cu失电子发生氧化反应，作负极，故答案为c； ②根据图示，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，则总的离子方程式为。 10．请按要求回答下列问题。 （1）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的 腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)，正极反应为 。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(填“M”或“N”)。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。 （2）用如图所示的装置研究电化学的相关问题(乙装置中X为阳离子交换膜) ①甲装置中负极反应式为 。 ②乙装置中石墨电极上生成的气体为 (填化学式)。 ③丙装置中足量，工作一段时间后，溶液的 (填“变大”、“变小”或“不变”)，反应的化学方程式为 ，若要将电解后的溶液复原，需加入一定量的 (填化学式)。 【答案】（1）吸氧 N 牺牲阳极(的阴极保护)法 （2） 变小 或 【解析】（1）水膜呈中性、碱性或者酸性较弱时发生吸氧腐蚀，远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，正极反应为。利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极，故K连接N处；若X为锌，开关K置于M处，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，该防护法称为牺牲阳极(的阴极保护)法； （2）①由图可知甲池是燃料电池，通入燃料甲烷的一极是负极，甲装置中负极反应式为； ②乙装置为电解池，其中铁电极和原电池的负极相连，为阴极，则石墨电极为阳极，在阳极上氯离子放电生成的气体为； ③丙装置为电解池，两个电极都是石墨惰性电极，即电解溶液，丙装置中足量，工作一段时间后，生成硫酸，溶液的变小，反应的化学方程式为；若要将电解后的溶液复原，需加入一定量的或。 综合应用 11．埋地管道所处环境特殊，当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀，对管道的正常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说法不正确的是 A．该管道发生电化学腐蚀时，负极上的电极反应式：Fe-2e−=Fe2+ B．掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快 C．如果沙土供氧充分，则黏土中铁管腐蚀会加剧 D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，所用阳极材料需为金属性强于铁的单质 【答案】D 【解析】A．该管道发生电化学腐蚀时，Fe为原电池的负极，Fe失去电子生成Fe2+，负极上的电极反应式为：Fe-2e−=Fe2+，A正确； B．电化学腐蚀需要电解质溶液参与，黏土比沙土更加湿润，含水量较多，掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快，B正确； C．如果沙土供氧充分，则管道在沙土中的部分为正极，在黏土中的部分为负极，该部分铁管失去电子，腐蚀会加剧，C正确； D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，将铁管道与电源负极相连作阴极，阳极应该选择惰性电极，不能选金属性强于铁的单质，D错误； 故选D。 12．钢铁的锈蚀会产生很多不利影响，下列有关说法正确的是 A．“海葵一号”生产储油装置在其钢铁外壳镶嵌了锌块，此法为外加直流电源的阴极防护法 B．纯铁在醋酸中会发生析氢腐蚀 C．如图所示：，图中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀 D．国产航母山东舰采用模块制造然后焊接组装而成的，焊接如图所示：，检验腐蚀区溶液中的，可取铁附近少量溶液滴加溶液 【答案】D 【解析】A．钢铁外壳镶嵌锌块，锌比铁活泼，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，而非外加直流电源的阴极防护法，A错误； B．纯铁中无杂质，无法形成原电池，不能发生析氢腐蚀，仅发生化学腐蚀，B错误； C．铜板上铁铆钉形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极被腐蚀，Cu作正极被保护，铜板不易被腐蚀，C错误； D．焊接处Fe与Sn（锡）形成原电池，Fe活泼作负极失电子生成Fe2+，Fe2+与反应生成蓝色沉淀，可用于检验，D正确； 故选D。 13．由下列实验方案及现象不能得出相应结论的是 实验方案及现象 结论 A 在一块已除锈的片上，滴两滴含有酚酞的食盐水，静置，溶液边缘出现红色 铁片上发生吸氧腐蚀 B 将盐酸滴入溶液产生无色气体，将产生的气体通过饱和溶液后，再通入溶液，产生白色沉淀 非金属性： C 片与片用导线相连，放入盛有浓的烧杯中，开始指针偏转，片不断溶解，一段时间后指针偏转方向改变 实验过程中，电池的正、负极反生了反转 D 向的溶液中，加入的溶液后，充分反应，再加入几滴溶液，溶液变为红色 存在限度 【答案】B 【解析】A．食盐水呈中性，Fe发生吸氧腐蚀时，正极反应生成OH⁻使溶液pH升高，酚酞变红，现象与结论一致，A正确； B．盐酸与Na2SO3反应生成SO2，该气体经NaHSO3溶液净化后使Na2SiO3产生沉淀，只能说明酸性HCl＞H2SO3＞H2SiO3，无法证明非金属性：（需比较最高价氧化物对应酸的酸性），B错误； C．浓HNO3中Fe钝化，Cu先溶解作负极；随着硝酸浓度降低，Fe活化变为负极，指针偏转方向改变，说明正负极反转，C正确； D．根据关系式Fe3+～I-，向的溶液中，加入的溶液后，I-过量，充分反应，再加入几滴溶液，溶液变为红色，仍检测到Fe3+，表明反应未完全进行，存在可逆限度，D正确； 故选B。 14．已知水中溶解氧随含盐量的增加而递减。下图为某实验小组探究铁片(含杂质)吸氧腐蚀的示意图： 下列说法正确的是 A．闭合时，电极A为正极，发生还原反应 B．闭合时，电极C的电极反应式为： C．断开时，铁片D比闭合时的腐蚀更严重 D．为增强铁锅的防护，应在洗净擦干的锅里加适量食盐水 【答案】C 【分析】闭合K1时，该装置为原电池，发生吸氧腐蚀，A电极上 Fe易失电子发生氧化反应，则铁片A电极为负极，铁片B 电极上O2得电子发生还原反应，则铁片B电极为正极； 闭合K2时，该装置为浓差原电池，左侧烧杯中溶液浓度大于右侧，电子从铁片C电极流向铁片D电极，C为负极、 D为正极； 【解析】A．闭合时，A电极为负极，发生氧化反应，A错误； B．闭合时，浓度高的一侧为负极，电极C上电极反应为，B错误； C．闭合K2时，铁片C为负极、铁片D为正极，铁片D电极被保护，断开K2时，铁片C、铁片D各自形成原电池，Fe都作负极，铁片D电极被腐蚀，所以断开K2时，铁片D比闭合 K2时的腐蚀更严重，C正确； D．铁锅中含有Fe和其它金属，中性溶液中Fe锅易发生吸氧腐蚀，所以为增强铁锅的防护，应洗净擦干铁锅，若加入适量食盐水，铁会发生吸氧腐蚀，无法起到铁锅防护的目的，D错误； 故选C。 15．电池在工农业生产、日常生活、科学研究中发挥着重要作用。回答下列问题： （1）某化学兴趣小组设计一种“人体电池”实验装置如下图所示，进行如下实验：一位同学的左手触摸锌片，右手分别触摸铝片、铜片、铁片、锡片，记录灵敏电流表的读数及指针偏转方向，数据见下表： 锌—铝 锌—铜 锌—铁 锌—锡 电流表读数() a 11 17 下列说法正确的是___________(填标号)。 A．当两手分别触碰锌片和铝片时，锌片作负极 B．当两手分别触碰锌片和铁片时，铁片上发生氧化反应 C．当两手分别触碰锌片和锡片时，锡片作正极 D．a的值可能是19 （2）该小组同学为进一步探究铁的腐蚀和防护设计装置如下图所示，表面皿上滴有饱和食盐水和酚酞。①区铁片上的电极反应式为 ，左边装置应用的金属防护方法是 ，最先观察到变成红色的区域是 区(填“①-④”)。 （3）兴趣小组在查阅资料过程中还发现了一种新型可充电钠离子电池，放电时原理如图所示。 ①充电时，b极与外接电源 (填“正”或“负”) 极相连。离子交换膜为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 ②充电时，a极反应式为 。 ③放电时，当外电路转移电子，b极区电解质溶液质量减少 g。 【答案】（1）CD （2） 牺牲阳极的阴极保护法 ④ （3）负 阳 22 【分析】（1）构成锌-铝原电池，锌是正极，铝是负极；构成锌-铁原电池，锌是负极，铁是正极；构成锌-锡原电池，锌是负极，锡是正极；构成锌-铜原电池，锌是负极，铜是正极。 （2）左半区是原电池装置，Zn作负极，Fe作正极；右半区是电解池，Fe作阳极，Zn作阴极。 （3）根据放电原理图，作正极，在正极发生电极反应，作负极，发生电极反应。 【解析】（1）A．当两手分别触碰锌和铝时，构成锌-铝原电池，锌是正极，A错误； B．当两手分别触碰锌和铁时，构成锌-铁原电池，锌是负极，铁是正极，铁片上发生还原反应，B错误； C．当两手分别触碰锌片和锡片时，构成锌-锡原电池，锌是负极，锡片作正极，C正确； D．由表格中数据可推测，锌与另一金属的活泼性差距越大，电流表的读数越大，故推测：a>17，可能是19，D正确； 故选CD。 （2）左边是原电池装置，Zn作负极，Fe作正极，因此①区铁片上的电极反应为，应用的金属防护方法是牺牲阳极的阴极保护法；右边是电解池，阳极电极反应，阴极电极反应，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区。 （3）①充电时，b电极与外接电源负极相连，得电子，发生还原反应；电解液是含的有机电解质，故离子交换膜为阳离子交换膜，允许通过。 ②充电时，a极失电子，发生氧化反应，反应式为； ③放电时，当外电路转移电子，根据负极电极反应，负极区增加1mol，增加的质量为，向正极移动，外电路转移电子时，转移2mol，转移的质量为，b极区电解质溶液质量减少。 拓展培优 16．大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 【答案】D 【分析】铜导线内壁发生电化学反应生成层，负极为Cu，电极反应为，正极氧气得电子生成氢氧根离子，与OH-生成，电极反应为，据此分析； 【解析】A．Cu2O层为致密的氧化膜，能阻止内部铜与水、氧气进一步接触，对铜导线起保护作用，A正确； B．由分析得，电极反应式为，B正确； C．Cu2O可被氧化为CuO，或与H2O、CO2反应生成Cu2(OH)2CO3，沉积物成分可能包含二者，C正确； D．沉积物最多的区域，有较厚的Cu2O层覆盖，Cu与冷水、O2的接触被阻碍，腐蚀速率减慢，D错误； 故选D。 17．室温下，根据下列实验操作与现象能得出结论的是 实验操作与现象 结论 A 在除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置，片刻后，溶液边缘出现红色 铁片发生吸氧腐蚀 B 向5%的溶液中滴加几滴溶液，有气泡产生 对的分解有催化作用 C 用溶液分别中和等体积的溶液和溶液，消耗的溶液多 酸性： D 以、作电极，以酸化的3%溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从电极区域取少量溶液于试管中，滴入2滴KSCN溶液，溶液未变红色 Fe未被腐蚀 【答案】A 【解析】A．铁片在食盐水中发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为：，生成OH-，使溶液pH升高，酚酞变红，现象与结论一致，A正确； B．加入CuSO4后H2O2分解加快，但未排除Cu2+参与氧化还原反应的可能（如Cu2+被还原为Cu单质催化分解），无法直接证明Cu2+的催化作用，B错误； C．H2SO4为二元强酸，CH3COOH为一元弱酸，等浓度等体积时，H2SO4消耗更多NaOH，但不能证明酸性：H2SO4>CH3COOH，C错误； D．Fe作为正极被保护，溶液中无Fe2+，KSCN无明显现象，即使Fe轻微腐蚀生成Fe2+，Fe2+不能使KSCN溶液变色，无法通过现象排除，结论不严密，D错误； 故选A。 18．下列装置及设计不能达到实验目的的是 A．图I是电镀池，可用于铁上镀铜 B．图Ⅱ装置可用于制备无水氯化镁 C．图Ⅲ是电解池，验证电解饱和溶液的产物 D．图IV是原电池，取附近溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，验证牺牲阳极法 【答案】C 【解析】A．电镀时待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，A项正确； B．直接加热由于的水解不能制得无水，加热时通入气体可抑制的水解，用无水氯化钙吸收生成的，是酸性气体，要进行尾气处理，B项正确； C．根据电流方向确定电源左侧为正极，右侧为负极，阳极铁放电生成，阴极水放电生成，无法用淀粉溶液验证产物，C项错误； D．该装置为原电池，锌为负极，失电子生成，铁为正极，氧气在正极得电子发生还原反应，铁被保护，用铁氰化钾溶液检验正极区溶液无亚铁离子生成，可验证牺牲阳极法，D项正确； 故选C。 19．下列生活情境的化学解释不正确的是 A．在青铜器、铁器保存中流传着“干千年，湿万年，不干不湿就半年”的说法，原因是它们在不干不湿的空气中容易构成原电池而腐蚀损耗 B．关节滑液中存在，寒冷季节NaUr晶体的形成是诱发关节炎的原因，由此判断该反应为放热反应 C．通常采用真空包装进行食品保鲜，因为降低氧气浓度可以减慢食物变质速率 D．大力推广无氟制冷剂，因为制冷剂释放的进入大气会破坏臭氧层 【答案】D 【解析】A．青铜器、铁器属于合金，在不干不湿的空气中容易构成原电池而腐蚀损耗，且腐蚀速率较快，而在干燥的环境中，青铜器、铁器和环境中的物质不能构成原电池，发生速率很慢的化学腐蚀，若将青铜器、铁器浸没在水中，使得青铜器、铁器不易腐蚀，故A正确； B．在寒冷季节，气温较低，NaUr晶体的形成是诱发关节炎的原因，说明平衡正向移动，则该反应是放热反应，故B正确； C．真空包装，降低氧气浓度减慢食物变质速率，用于保鲜食物，故C正确； D．制冷剂易挥发，进入大气产生的氟、氯原子会破坏臭氧层，因此要大力推广无氟制冷剂，故D错误； 故答案选D。 20．电化学在生产和生活中有着广泛的应用，根据信息完成下列问题。 I.某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 （1）为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述 (填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素CO(NH2)2，原理如图。 （2）电源的负极为 (填“A”或“B”)。 （3）电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 （4）若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则可除去的尿素的质量为 g(忽略气体的溶解)。 Ⅲ.下图是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸。 （5）若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现 色，c位置的电极反应式为 ，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与Ⅱ中A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是 (填“A”或“B”)电极。 【答案】（1）装置②或装置③ （2）B （3）不变 （4）7.2 （5）红 A 【分析】钢铁的腐蚀常用牺牲阳极的阴极保护法或者外加电流的阴极保护法防护；由图中信息可知，左侧惰性电极，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，则左侧惰性电极为阳极，右侧惰性电极为阴极，则A为电源正极，B为电源负极； 【解析】（1）为防止金属Fe被腐蚀，可以采用②装置，选择比铁更活泼的金属锌做负极失电子，从而铁作为正极被保护；或者选用③装置，连接外接电源，将被保护的铁和电源负极相连做阴极；铁做阴极材料，石墨做阳极材料，相当于电解食盐水，故总反应方程式为： （2）由图中信息可知，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，则左侧惰性电极为阳极，右侧惰性电极为阴极，则A为电源正极，B为电源负极； （3）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为：2Cl--2e-=Cl2↑ ；CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl ，阴极电极反应式为：（或2H++2e-=H2↑），根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH−、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH−恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变； （4）若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则两极共收集到的气体的物质的量为，根据关系式：可知，，则可除去的尿素的质量为； （5）若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，Zn为负极，电极反应式为：，正极电极反应式为：，故溶液呈现碱性，酚酞溶液变红；若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将b与A，B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，说明c点有碘单质生成，电极反应式为：，则b为阳极，则b接的是电源的正极即A电极。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $