4.4 金属的电化学腐蚀与防护 第2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2课时 金属的电化学防护 教学目标 1. 了解金属的防护方法。 2. 掌握电化学保护法。 3. 金属腐蚀原理的应用：微电池。 重点和难点 掌握电化学保护法、金属腐蚀原理的应用 ◆知识点一 金属的防护方法 1． 改变金属材料的组成，如制成抗腐蚀的合金等。 2． 在金属表面覆盖致密的保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等。 3． 电化学保护法 特别提醒 电化学保护法 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 ②外界电流的阴极保护法——电解原理 即学即练 1．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 2．“福建舰”是我国首艘电磁弹射型航母。下列有关说法正确的是 A．舰用燃料重油是煤干馏产物 B．舰体安装铝等金属块防锈是利用牺牲阳极保护法 C．航母挡焰板上的耐高温防护涂层属于有机高分子材料 D．舰上用于高速数据交换的光纤主要成分是晶体硅 3．下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 ◆知识点二 牺牲阳极法 这种方法是利用原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备（如钢闸门、锅炉内壁、船体外壳等）上装上若干镁合金或锌块，使镁合金或锌块作原电池的负极，不断遭受腐蚀（需定期检查、更换），而作为正极的钢铁设备被保护。 特别提醒 锌板、钢闸门、海水构成的原电池，消耗原电池负极的金属锌（即牺牲阳极），从而达到钢闸门（铁作原电池的正极）不被腐蚀的目的（即保护阴极）。 即学即练 1．科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 B．钢管桩发生反应： C．钢管桩为电子流入的一极 D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连 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 3．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 答案为A。◆知识点三 外加电流法 这种方法是利用电解原理，将被保护的钢铁设备(如钢闸门等)作阴极，用惰性电极作辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)中，外接直流电源；通电后,调整外加电压,电子被强制流向被保护的钢铁设备使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，从而防止了钢铁的腐蚀。 特别提醒 如图所示为依据电解原理,通过外加电流形成电解池,采用惰性电极(如石墨)作阳极,钢闸门作阴极,从而达到钢闸门不被腐蚀的目的。 即学即练 1．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 2．甲、乙、丙、丁同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。 实验①：甲同学分别向I、Ⅱ中电极附近滴加溶液，I中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无明显现象。 实验②：乙同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液于试管中，滴加溶液，I、Ⅱ中均无红色 实验③：丙同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液于试管中，滴加溶液，I、Ⅱ中均无蓝色沉淀。 实验④：丁同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液做焰色试验。 下列说法正确的是 A．甲同学的实验说明电化学保护中，外加电流法的保护效果比牺牲阳极法好 B．乙同学的实验说明两种保护法均能有效保护 C．丙同学的实验说明两种保护法均能有效保护 D．丁同学的实验，可以通过火焰颜色，判断电化学保护法的效果 3．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如下图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极)。下列有关叙述中错误的是。 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制管桩 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 一、化学防护 依据造成金属腐蚀的原因,可采取隔绝氧化剂、改变金属材料的组成等措施来防护。常用的方法有: 1 改变金属材料的组成，使金属性质发生改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢等。 2 在金属表面覆盖保护层，如采用喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、覆盖塑料、电镀、喷镀或表面钝化、发蓝处理(生成致密的Fe3O4薄膜)等方法使金属与空气、水等物质隔离，也可采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜,以防止金属被氧化腐蚀。 实践应用 1．化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关，下列说法错误的是 A．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 B．“天和核心舱”声学通信定位系统所用芯片的主要原料为晶体硅 C．国家速滑馆“冰丝带”采用超临界制冰，比氟利昂制冰更加环保 D．可在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的三氧化二铁薄膜)对其进行防护 2．化学与生产、生活、社会和环境等密切相关，下列说法错误的是 A．重庆市运会开幕式上璀璨的焰火与电子跃迁过程中释放能量有关 B．食品袋中放置的CaO可起还原作用而防止食品氧化变质 C．铁表面镀锌可以增强其抗腐蚀性，镀层局部破损后只要有锌剩余仍具有防护作用 D．FeCl3可用作净水剂，是其水解产生的胶体吸附杂质而净化水 3．国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”、内河游轮、长江三峡船闸等都要用到大量金属材料。下列金属腐蚀防护技术中不涉及电化学的是 A．船体上镶嵌锌块 B．钢闸门与电源、辅助阳极相连 C．钢铁部件发蓝处理 D．部件表层镀锡、铬、镍、锌等 2、 电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 ②外界电流的阴极保护法——电解原理 实践应用 1. 利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是 A．若X是锌棒，将K与M连接，铁不易受腐蚀，此法称为外加电流法 B．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是 C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是 D．若X是碳棒，将K与M或N连接，均可减缓铁的腐蚀 2．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 3．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 3、 金属腐蚀原理的应用：微电池 将生铁投入稀硫酸、食盐水中均可以发生电化学腐蚀。在该腐蚀过程中，有微弱电流产生，发生电化学腐蚀。生活中可以通过这种金属腐蚀形成微电池，利用微电池解决实际问题。 实践应用 1. 利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是 A．若X是锌棒，将K与M连接，铁不易受腐蚀，此法称为外加电流法 B．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是 C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是 D．若X是碳棒，将K与M或N连接，均可减缓铁的腐蚀 2．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 3．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 考点一 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 【例1】恒温条件下，用图1装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 解题要点 关注溶液环境，酸性环境中发生析氢腐蚀；碱性环境中发生吸氧腐蚀。 【变式1-1】下列实验装置(夹持仪器已省略)正确且能达到相应实验目的的是 A．用甲装置比较、、S的氧化性强弱 B．用乙装置验证铁的析氢腐蚀 C．用丙装置合成少量氨气并检验氨气的存在 D．用丁装置进行酸碱中和滴定实验 【变式1-2】钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是 A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应： C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 考点二 金属腐蚀的应用 【例2】化学原理在生活、生产中有广泛的应用。下列说法错误的是 A．砷化镓太阳能电池的能量转化形式是将太阳能转化为电能 B．保暖贴遇空气迅速发热与铁发生吸氧腐蚀有关 C．工业上常利用电解熔融氯化物获取钠、镁、铝等活泼金属 D．高压氧舱治疗中毒是增大血氧浓度，促进碳氧血红蛋白解离 解题要点  保暖贴中含有铁粉等物质，在空气中，铁会发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀过程中会放出热量，从而使保暖贴遇空气迅速发热。 【变式2-1】化学在日常生活和工农业生产中的应用非常广泛。下列离子方程式书写正确的是 A．向硫酸铜溶液中加入过量的NaHS溶液： B．0.1mol/LKHC2O4的水解方程式： C．钢铁浸泡在NaCl溶液中被腐蚀时正极反应式： D．向冷的石灰乳中通入Cl2制漂白粉： 【变式2-2】电化学原理在生产生活中应用广泛，下列叙述中错误的是 A．在总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑的原电池中，正极材料为石墨，稀硝酸作电解质溶液 B．如图：若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．电解饱和食盐水一段时间后，可通入HCl气体使溶液复原 D．铂作电极，以KOH溶液为电解质溶液的甲烷空气燃料电池，放电时的负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 考点三 综合训练 【例3】点蚀又称小孔腐蚀，是一种极端的局部腐蚀形态，大多数点蚀是由引起的。曾侯乙青铜编钟发生点蚀的基本原理为，下列说法不正确的是 A．潮湿的空气会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀 B．负极反应为 C．点蚀的过程中化学能转化为电能 D．长江中的轮船比大海中的轮船更容易发生点蚀 解题要点 注意反应后离子的在共存问题。 【变式3-1】设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．发生吸氧腐蚀最终生成铁锈，其电极反应转移的电子数为 B．向溶液中通入足量气体，转移电子数为 C．溶液中含有的阳离子数目小于 D．向的溶液中通入至中性，溶液中数目为 【变式3-2】下列有关电池原理的说法错误的是 A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，则外电路中电流由B电极流向A电极 B．图乙所示装置工作时，正极的电极反应式为 C．图丙碱性锌锰电池放电时，负极反应为： D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 基础达标 1．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 2．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。在如图所示的情境中，下列有关说法错误的是 A．该保护钢铁的方法属于牺牲阳极法 B．金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 3．下列有关说法或做法合理的是 A．清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈 B．用Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体作为自热食品加热包的原料 C．铁钉镀锌时，铁作阳极 D．镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会被腐蚀得很快 4．下列离子方程式不正确的是 A．碳酸氢钠溶液与少量氢氧化钙溶液反应： B．向硫酸氢钠溶液滴加少量碳酸氢钡溶液： C．用盐酸除去铁锈： D．向碳酸钠稀溶液中通入CO2： 5．生活中对金属的保护方法有很多种。下列措施不能达到保护目的的是 A．保护汽车金属外壳——在汽车表面涂漆 B．保护海水中的钢闸门——用惰性电极作为辅助阴极 C．保护轮船外壳——在轮船外壳上安装若干镁合金块 D．保护铁锅的内壁——通过化学方法对铁锅内壁表面进行发蓝处理 6．下列操作规范且能达到实验目的的是 A．图甲：实验室制氨气 B．图乙：中和滴定 C．图丙：保护钢铁不被腐蚀 D．图丁：萃取分离碘水中的碘 7．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．与的混合物中所含中子数为 B．晶体中所含离子数为 C．和石墨的混合物共1.8 g，含碳原子数目为 D．在电解精炼粗铜的过程中，当阳极质量减少32 g时转移电子数为 8．按要求回答下列问题： （1）Na2O2的电子式为 。 （2）Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，可以用作黏合剂和防火剂。实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请用化学方程式解释 。 （3）下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。 ①钠与冷水的反应 ②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应 ③蓝矾失水变为白色粉末 ④干冰升华        ⑤NH4NO3固体溶于水 （4）已知1g H2完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，表示该反应燃烧热的热化学方程式为 。 （5）海水资源可以有效利用，有时也会给生产、生活带来困扰。按要求回答下列问题： ①氯碱工业能耗大，通过如图I改进的设计，可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 。 a． 电极A接电源正极，发生氧化反应 b． 电极B的电极反应式为：2H2O +2e- = H2↑ +2OH- c． 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 d． 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 ②图Ⅱ中含碳的铁棒浸入一段时间后，铁棒发生了腐蚀，则正极的电极反应式为 。 ③图Ⅲ所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率。下列判断正确的是 。 a． 若X为导线，Y可以是锌 b． 若X为导线，铁闸门上的电极反应式为 Fe -2e- = Fe2+ c． 若X为直流电源，铁闸门做负极 d． 若X为直流电源，Y极上发生还原反应 9．金属腐蚀是一个普遍存在的现象，其遍及国民经济和国防建设各个领域，危害十分严重，据估算，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的2%~4%，这一数字甚至超过了水灾、火灾、风暴和地震等自然灾害的损失总和。金属腐蚀与防护的研究对于减少经济损失、保障安全具有重要意义。回答下列问题： （1）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。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中可形成表面钝化膜的是 (填序号)。 ①喷涂油漆    ②表面渗镀    ③阳极氧化    ④发蓝处理 （2）2024年6月10日，我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”在珠江口盆地的流花油田安家落户，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (填序号)。 ①钢铁外壳镶嵌的锌块可以用铜块替代      ②该法为外加电流法 ③锌发生反应：Zn-2e-=Zn2+                ④钢铁外壳为正极 （3）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和H2，随着腐蚀的进行，溶液的pH会 (填“变小”“不变”或“变大”)，铁电极的电极反应式为 。 （4）钼酸钠和苯并三氮䂳(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下，碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率【单位：mm●a(年)-1】数据如图所示。 ①要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为 。 ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。 10．I.某课外活动小组同学用如图装置进行实验，试回答下列问题： （1）若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。 （2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。 （3）该电解槽的阳极反应式为 。通过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数 （4）制得的氢氧化钠溶液从出口(填写“A”、“B”、“C”或“D”) 导出。 （5）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为 。 综合应用 11．化学现象是微观变化在宏观层面上的体现。下列“微观变化”的解释错误的是 选项 宏观现象 微观变化 A 钢铁在潮湿的空气中表面出现红色铁锈 Fe发生吸氧腐蚀生成，它失去部分水形成 B 向溶液滴加5滴溶液，溶液由橙色变为黄色 加入NaOH溶液可以促使平衡右移 C 向红色石蕊溶液加入NaOH，溶液由红变蓝 石蕊由呈红色结构变为呈蓝色结构 D 用铂丝蘸取NaCl，在酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰为黄色 Na的电子从激发态跃迁到较低能量的能级，将能量以光的形式释放出来 12．甘肃马家窑遗址出土的青铜刀，是我国最早冶炼的青铜器，由于时间久远，其表面有一层铜锈。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3 (结构致密)和Cu2(OH)3Cl (结构疏松膨胀)。铜锈蚀过程大致如下： 下列说法错误的是 A．Cu2(OH)3Cl属于有害锈，Cu2(OH)2CO3可能属于无害锈 B．Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl均能溶于盐酸 C．用碳酸钠溶液浸泡青铜文物一段时间，可使其保存更长久 D．铜锈蚀Ⅲ生成Cu2(OH)3Cl的方程式为 13．下列有关电解池的说法正确的是 A．图甲是电解水的装置，实验时常在水中加入稀硫酸以增强导电性，因实际消耗的物质是水，所以硫酸的浓度不变 B．图乙是将氯碱工业的原理图，其中离子交换膜应为阳离子交换膜 C．图丙是粗铜的精炼装置，粗铜中的Zn、Fe、Cu、Ag在阳极放电生成金属阳离子，而惰性的Au则沉积在电解槽底部形成阳极泥 D．图丁为外加电流法保护钢闸门的原理，其中作阳极的辅助电极选用易失电子的锌块 14．下列说法正确的是 A．溶液加水稀释后，溶液中的值减小 B．酸碱中和滴定时，锥形瓶中放入待测液前残留少量蒸馏水，会使测定结果偏低 C．恒温恒容密闭容器中进行反应，当体系压强不变时，说明该反应已经达到平衡状态 D．石油管道外壳连接铜块可以减缓管道腐蚀速率 15．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 。 拓展培优 16．下列由实验现象得出的结论错误的是 选项 操作及现象 结论 A 常温下，用pH计测得浓度均为的苯酚钠溶液、溶液的pH依次为10.9、11.1 说明酸性：苯酚>碳酸 B 将点燃的Mg条插入充满的集气瓶中，有白色和黑色固体生成 说明有氧化性 C 将Zn片投入稀盐酸，有气泡产生，使Cu片与Zn片接触，气泡产生速率加快 说明腐蚀速率：电化学腐蚀>化学腐蚀 D 将新制的碱性悬浊液与葡萄糖溶液混合，加热，有砖红色沉淀产生 说明：葡萄糖是还原糖 17．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是 A．图甲：从粗银(含Cu、Au等)中提纯银 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 18．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的、NO与物质A转化为，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是 A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式： B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6L参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol C．电极D为Cu D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中的浓度不变 19．大气中、和水蒸气会在铜质器件表面形成薄液膜，造成铜质器件的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。经检测发现部分释放出游离的会与铜基体反应生成，以及在足够多时生成。下列说法中错误的是 A．腐蚀过程中正极反应： B．的形成促进了铜的腐蚀 C．生成碱式硫酸铜的反应： D．由腐蚀机理可知，铜的腐蚀是电化学反应与化学反应协同作用的结果 20．回答下列问题。 （1）某研究性学习小组设计了如下图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，烧杯内液体均为饱和食盐水。 在相同条件下，四组装置中铁电极腐蚀最快的是 (填序号，下同)；为防止金属被腐蚀，可以采用上述 装置原理进行防护。为了检测钢铁保护效果，方法是：取少量铁电极附近的溶液于试管中，滴加溶液，若 ，则说明保护效果好。 （2）汽车尾气中氮氧化合物、碳氢化合物的处理会污染环境，运用电化学方法可以进行NO的消除和CO含量检测。 a．间接电解法除NO，其原理如图所示，从A口中出来的气体是 (填名称)，电解池阴极的电极反应式 。 b．用离子方程式表示吸收柱中除去NO的原理 。 （3）因极易氧化，实验室很难制得白色纯净的沉淀。应用如图所示电解实验可制得白色纯净的沉淀。电解液c为NaCl溶液，两电极的材料分别为石墨和铁。 ①a极材料应为 。 ②制备过程的总反应方程式为 。 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2课时 金属的电化学防护 教学目标 1. 了解金属的防护方法。 2. 掌握电化学保护法。 3. 金属腐蚀原理的应用：微电池。 重点和难点 掌握电化学保护法、金属腐蚀原理的应用 ◆知识点一 金属的防护方法 1． 改变金属材料的组成，如制成抗腐蚀的合金等。 2． 在金属表面覆盖致密的保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等。 3． 电化学保护法 特别提醒 电化学保护法 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 ②外界电流的阴极保护法——电解原理 即学即练 1．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 【答案】A 【解析】A．析氢腐蚀发生在酸性较强的水膜环境中，正极反应为；而图中存在O2，水膜通常为中性或弱酸性，此时Fe与Cu形成原电池，Fe作负极失电子生成，正极反应为，属于吸氧腐蚀，并非析氢腐蚀，A错误； B．外加电流法防护中，被保护金属（钢闸门）作阴极，与电源负极相连，辅助阳极（不溶性）作阳极与电源正极相连，电子从电源负极流向钢闸门，防止钢闸门失电子，图中装置符合外加电流法，B正确； C．牺牲阳极法利用原电池原理，将比被保护金属（铁钉）更活泼的金属（锌皮）作负极，锌失电子被腐蚀，铁钉作正极被保护；含酚酞和NaCl的琼脂中，正极（铁钉附近）因O2得电子生成OH⁻使酚酞变红，图中装置可验证牺牲阳极法，C正确； D．不锈钢是铁与Cr、Ni等金属形成的合金，通过改变金属内部结构增强抗腐蚀性，制成不锈钢可有效防护金属腐蚀，D正确； 故选A。 2．“福建舰”是我国首艘电磁弹射型航母。下列有关说法正确的是 A．舰用燃料重油是煤干馏产物 B．舰体安装铝等金属块防锈是利用牺牲阳极保护法 C．航母挡焰板上的耐高温防护涂层属于有机高分子材料 D．舰上用于高速数据交换的光纤主要成分是晶体硅 【答案】B 【解析】A．重油是石油分馏的产物，而煤干馏产物包括出炉煤气、焦炭、煤焦油等，A错误； B．铝的金属活动性比铁强，作为阳极被腐蚀，保护舰体金属，属于牺牲阳极保护法，B正确； C．耐高温防护涂层通常为无机非金属材料（如高温结构陶瓷），而非有机高分子材料，C错误； D．光纤主要成分是二氧化硅（SiO2），而非晶体硅，D错误； 故选B。 3．下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是： B．电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C．金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D．镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 【答案】C 【解析】A．钢铁表面水膜酸性不强时，钢铁发生吸氧腐蚀，在正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e−=4OH−，A正确； B．电化学保护，包含外接电源的阴极保护法，牺牲阳极的阴极保护法，被保护金属发生还原反应，B正确； C．金属制品表面涂油漆的防护措施是为了使金属与介质隔离，防止腐蚀，没有利用电化学原理，C错误； D．镀锌铁板在破损后易形成原电池，锌作负极被氧化，铁作正极被保护，同样情况下镀铜铁板破损后，铁作负极被氧化，铜作正极，则铁更易被腐蚀，故镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，D正确； 本题选C。 ◆知识点二 牺牲阳极法 这种方法是利用原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备（如钢闸门、锅炉内壁、船体外壳等）上装上若干镁合金或锌块，使镁合金或锌块作原电池的负极，不断遭受腐蚀（需定期检查、更换），而作为正极的钢铁设备被保护。 特别提醒 锌板、钢闸门、海水构成的原电池，消耗原电池负极的金属锌（即牺牲阳极），从而达到钢闸门（铁作原电池的正极）不被腐蚀的目的（即保护阴极）。 即学即练 1．科研人员采用牺牲阳极法延缓港珠澳大桥钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 B．钢管桩发生反应： C．钢管桩为电子流入的一极 D．牺牲阳极法中钢管桩与外加电源负极相连 【答案】C 【解析】A．牺牲阳极法中需使用比铁活泼的金属作为阳极，铜的金属活动性比铁弱，无法作为被牺牲的阳极，A错误； B．钢管桩作正极被保护，不会发生失电子的氧化反应，正极一般为氧气得电子发生反应，B错误； C．牺牲阳极法中钢管桩是正极，电子从活泼金属（负极）流向正极，因此钢管桩为电子流入的一极，C正确； D．牺牲阳极法基于原电池原理，无需外加电源，与电源负极相连属于外加电源的阴极保护法，D错误； 故答案选C。 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 【解析】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。 3．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； 【解析】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。◆知识点三 外加电流法 这种方法是利用电解原理，将被保护的钢铁设备(如钢闸门等)作阴极，用惰性电极作辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)中，外接直流电源；通电后,调整外加电压,电子被强制流向被保护的钢铁设备使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，从而防止了钢铁的腐蚀。 特别提醒 如图所示为依据电解原理,通过外加电流形成电解池,采用惰性电极(如石墨)作阳极,钢闸门作阴极,从而达到钢闸门不被腐蚀的目的。 即学即练 1．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。 【解析】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。 2．甲、乙、丙、丁同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。 实验①：甲同学分别向I、Ⅱ中电极附近滴加溶液，I中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无明显现象。 实验②：乙同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液于试管中，滴加溶液，I、Ⅱ中均无红色 实验③：丙同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液于试管中，滴加溶液，I、Ⅱ中均无蓝色沉淀。 实验④：丁同学分别取I、Ⅱ中电极附近溶液做焰色试验。 下列说法正确的是 A．甲同学的实验说明电化学保护中，外加电流法的保护效果比牺牲阳极法好 B．乙同学的实验说明两种保护法均能有效保护 C．丙同学的实验说明两种保护法均能有效保护 D．丁同学的实验，可以通过火焰颜色，判断电化学保护法的效果 【答案】C 【分析】装置Ⅰ是牺牲阳极法，Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护装置；Ⅱ是外加电流法，Fe为阴极，被保护。 【解析】A．甲同学分别向I、Ⅱ中电极附近滴加溶液，I中产生蓝色沉淀，II中无明显现象，中的Fe3+会氧化铁电极，根据此实验不能说明电化学保护中，外加电流法的保护效果比牺牲阳极法好，A错误； B．溶液，检验Fe3+，若溶液变为红色，则含有Fe3+；装置I、Ⅱ中均不会有Fe3+生成，用实验②不能说明两种保护法均能有效保护，B错误； C．实验③中，取I、Ⅱ中电极附近溶液于试管中，滴加溶液，I、Ⅱ中均无蓝色沉淀，说明I、Ⅱ中无Fe2+生成，故该实验可说明两种保护法均能有效保护，C正确； D．丁同学的实验，由于溶液中有Na+，火焰颜色会受影响，不能确定是否有微量Fe2+生成，故不能判断电化学保护法的效果，D错误； 故答案选C。 3．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如下图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极)。下列有关叙述中错误的是。 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制管桩 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 【答案】A 【分析】外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，被保护金属与电源的负极相连作为阴极，电子从电源负极流出，给被保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，让被保护金属结构电位低于周围环境，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阳极若是惰性电极，则是电解质溶液中的离子在阳极失电子；据此解答。 【解析】A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，惰性阳极在电解过程中不参与反应，不会被损耗，A错误； B．钢制管桩作为阴极，连接直流电源负极，外电路中电子从电源负极流向阴极（钢制管桩），B正确； C．环境条件（如海水盐度、温度等）变化会影响腐蚀速率，需调整保护电流以确保保护效果，C正确； D．被保护的钢制管桩作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢制管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，D正确； 故选A。 一、化学防护 依据造成金属腐蚀的原因,可采取隔绝氧化剂、改变金属材料的组成等措施来防护。常用的方法有: 1 改变金属材料的组成，使金属性质发生改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢等。 2 在金属表面覆盖保护层，如采用喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、覆盖塑料、电镀、喷镀或表面钝化、发蓝处理(生成致密的Fe3O4薄膜)等方法使金属与空气、水等物质隔离，也可采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜,以防止金属被氧化腐蚀。 实践应用 1．化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关，下列说法错误的是 A．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 B．“天和核心舱”声学通信定位系统所用芯片的主要原料为晶体硅 C．国家速滑馆“冰丝带”采用超临界制冰，比氟利昂制冰更加环保 D．可在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的三氧化二铁薄膜)对其进行防护 【答案】D 【解析】A．镀锌层破坏后，构成铁锌原电池，锌作原电池的负极，失电子，铁作正极，锌继续保护铁，所以铁皮的腐蚀仍很慢，故A正确； B．芯片的主要原料为高纯晶体硅，故B正确； C．氟利昂泄露会破坏臭氧层，而二氧化碳跨临界直接制冰技术中，二氧化碳的排放几乎为零，因此更加环保，故C正确； D．可在钢铁部件表面进行发蓝处理，是生成一层致密的四氧化三铁薄膜，对其进行防护，故D错误； 故选D。 2．化学与生产、生活、社会和环境等密切相关，下列说法错误的是 A．重庆市运会开幕式上璀璨的焰火与电子跃迁过程中释放能量有关 B．食品袋中放置的CaO可起还原作用而防止食品氧化变质 C．铁表面镀锌可以增强其抗腐蚀性，镀层局部破损后只要有锌剩余仍具有防护作用 D．FeCl3可用作净水剂，是其水解产生的胶体吸附杂质而净化水 【答案】B 【解析】A．焰火与原子核外的电子跃迁有关，电子跃迁时以光的形式释放能量，A正确； B．CaO具有吸水性，能防止食品受潮，不能防止食品氧化变质，B错误； C．铁表面镀锌可以隔绝空气，同时Zn的活泼性大于铁，镀层破损后，锌仍能保护铁，防止铁被氧化，C正确； D．FeCl3为强酸弱碱盐，用作净水剂，是因为铁离子水解产生的胶体具有吸附性，可以吸附杂质，D正确； 答案选B。 3．国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”、内河游轮、长江三峡船闸等都要用到大量金属材料。下列金属腐蚀防护技术中不涉及电化学的是 A．船体上镶嵌锌块 B．钢闸门与电源、辅助阳极相连 C．钢铁部件发蓝处理 D．部件表层镀锡、铬、镍、锌等 【答案】C 【解析】A．锌的活泼性比铁强，船体上镶嵌锌块可形成原电池，锌作负极，铁作正极，船体被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，与电化学有关，A不符合题意； B．钢闸门与电源、辅助阳极相连，是利用外接电源的阴极保护法，钢闸门被保护，与电化学有关，B不符合题意； C．钢铁部件发蓝处理是利用化学方法使钢铁表面生成致密的四氧化三铁薄膜，与电化学无关，C符合题意； D．部件表层镀锡、铬、镍、锌等比铁活泼的金属，可形成原电池，铁作正极被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，与电化学有关，D不符合题意； 故选C。 2、 电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 ②外界电流的阴极保护法——电解原理 实践应用 1. 利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是 A．若X是锌棒，将K与M连接，铁不易受腐蚀，此法称为外加电流法 B．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是 C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是 D．若X是碳棒，将K与M或N连接，均可减缓铁的腐蚀 【答案】B 【分析】K与M相连为原电池；K与N相连为电解池； 【解析】A．若X是锌棒，将K与M连接，构成原电池，则锌棒作负极，铁棒作正极被保护起来，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A错误； B．若X是锌棒，将K与N连接，则锌棒作阳极，阳极上Zn失电子发生氧化反应，电极反应式是，B正确； C．若X是碳棒，将K与M相连，则碳棒作正极，铁发生吸氧腐蚀，碳棒的电极反应式为，C错误； D．若X是碳棒，将K与N相连，铁连接电源的负极，则铁作阴极被保护起来，可减缓铁的腐蚀，将K与M连接，形成原电池，且铁棒作负极，会加速铁的腐蚀，D错误； 故选B。 2．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 【答案】A 【解析】A．该装置为原电池装置，铁作负极，铜作正极，发生吸氧腐蚀，A错误； B．该装置为电解池装置，钢铁闸门与负极相连，作阴极，被保护，属于外加电流法防护，B正确； C．该装置为原电池装置，锌作负极，铁作正极，被保护，属于牺牲阳极保护法，C正确； D．制成不锈钢，改变钢铁内部结构，防止铁生锈，D正确； 故选A。 3．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 【答案】B 【解析】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。 3、 金属腐蚀原理的应用：微电池 将生铁投入稀硫酸、食盐水中均可以发生电化学腐蚀。在该腐蚀过程中，有微弱电流产生，发生电化学腐蚀。生活中可以通过这种金属腐蚀形成微电池，利用微电池解决实际问题。 实践应用 1. 利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是 A．若X是锌棒，将K与M连接，铁不易受腐蚀，此法称为外加电流法 B．若X是锌棒，将K与N连接，锌棒的电极反应式是 C．若X是碳棒，将K与M连接，碳棒的电极反应式是 D．若X是碳棒，将K与M或N连接，均可减缓铁的腐蚀 【答案】B 【分析】K与M相连为原电池；K与N相连为电解池； 【解析】A．若X是锌棒，将K与M连接，构成原电池，则锌棒作负极，铁棒作正极被保护起来，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A错误； B．若X是锌棒，将K与N连接，则锌棒作阳极，阳极上Zn失电子发生氧化反应，电极反应式是，B正确； C．若X是碳棒，将K与M相连，则碳棒作正极，铁发生吸氧腐蚀，碳棒的电极反应式为，C错误； D．若X是碳棒，将K与N相连，铁连接电源的负极，则铁作阴极被保护起来，可减缓铁的腐蚀，将K与M连接，形成原电池，且铁棒作负极，会加速铁的腐蚀，D错误； 故选B。 2．下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 【答案】A 【解析】A．该装置为原电池装置，铁作负极，铜作正极，发生吸氧腐蚀，A错误； B．该装置为电解池装置，钢铁闸门与负极相连，作阴极，被保护，属于外加电流法防护，B正确； C．该装置为原电池装置，锌作负极，铁作正极，被保护，属于牺牲阳极保护法，C正确； D．制成不锈钢，改变钢铁内部结构，防止铁生锈，D正确； 故选A。 3．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 【答案】B 【解析】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。 考点一 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 【例1】恒温条件下，用图1装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法不正确的是 A．段主要发生析氢腐蚀 B．段负极反应式为 C．段正极反应式主要为 D．段溶液的基本不变，可能的原因：相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 【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，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，据此分析； 【解析】A．由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，A正确； B．AD段内发生的都是铁的电化学腐蚀，铁在负极的电极式为：Fe-2e-=Fe2+，B正确； C．由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误； D．根据分析，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，D正确； 故选C。 解题要点 关注溶液环境，酸性环境中发生析氢腐蚀；碱性环境中发生吸氧腐蚀。 【变式1-1】下列实验装置(夹持仪器已省略)正确且能达到相应实验目的的是 A．用甲装置比较、、S的氧化性强弱 B．用乙装置验证铁的析氢腐蚀 C．用丙装置合成少量氨气并检验氨气的存在 D．用丁装置进行酸碱中和滴定实验 【答案】A 【解析】A．甲中发生的反应方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、Cl2+Na2S=S↓+2NaCl，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性这一规律可得，氧化性：KMnO4>Cl2 >S，挥发出的HCl进入到硫化钠溶液中，可以反应产生H2S，但观察到溶液中产生淡黄色沉淀同样能证明产生了S单质，也能证明氧化性：Cl2 >S，故A正确； B．食盐水浸泡过的铁钉表面水膜呈中性，可验证铁的吸氧腐蚀而不是析氢腐蚀，故B错误； C．氮气和氢气反应生成氨气，氨气溶于水产生一水合氨，因此氨气可用湿润的pH试纸检验，但图中干燥的pH试纸不能检验氨气，故C错误； D．NaOH溶液应装入碱式滴定管，而不是酸式滴定管，故D错误； 故答案选A。 【变式1-2】钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是 A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应： C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 【答案】D 【解析】A．钢铁在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，从图中可以看出，Fe失去电子，电子通过外电路流向C，所以Fe、C构成原电池的外电路，A正确； B．在钢铁表面，O2得电子生成OH-，若此时溶液中溶有CO2，则可与OH-反应生成等，从而发生反应：，B正确； C．钢铁在潮湿的空气中，开始时电解质溶液的酸性较强，可能发生析氢腐蚀，随着反应进行，溶液酸性减弱，可能会发生吸氧腐蚀，所以吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生，C正确； D．电化学腐蚀过程中，氧气的消耗量难以准确测量和控制，且会受到多种因素的干扰，不能准确利用电化学腐蚀测定空气中氧气的含量，D不正确； 故选D。 考点二 金属腐蚀的应用 【例2】化学原理在生活、生产中有广泛的应用。下列说法错误的是 A．砷化镓太阳能电池的能量转化形式是将太阳能转化为电能 B．保暖贴遇空气迅速发热与铁发生吸氧腐蚀有关 C．工业上常利用电解熔融氯化物获取钠、镁、铝等活泼金属 D．高压氧舱治疗中毒是增大血氧浓度，促进碳氧血红蛋白解离 【答案】C 【解析】A．砷化镓太阳能电池能够将太阳能转化为电能，为人们提供电能，这是太阳能电池的基本工作原理，A正确； B．保暖贴中含有铁粉等物质，在空气中，铁会发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀过程中会放出热量，从而使保暖贴遇空气迅速发热，B正确； C．工业上获取钠、镁是通过电解熔融氯化物（如电解熔融氯化钠获取钠，电解熔融氯化镁获取镁），但是获取铝是通过电解熔融氧化铝，因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，不能通过电解熔融氯化铝来制取铝，C错误； D．一氧化碳中毒是因为一氧化碳与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，阻碍氧气与血红蛋白结合。高压氧舱治疗 CO 中毒的原理是增大血氧浓度，使平衡向碳氧血红蛋白解离的方向移动，从而促进碳氧血红蛋白解离，D正确； 故本题答案为：C。 解题要点  保暖贴中含有铁粉等物质，在空气中，铁会发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀过程中会放出热量，从而使保暖贴遇空气迅速发热。 【变式2-1】化学在日常生活和工农业生产中的应用非常广泛。下列离子方程式书写正确的是 A．向硫酸铜溶液中加入过量的NaHS溶液： B．0.1mol/LKHC2O4的水解方程式： C．钢铁浸泡在NaCl溶液中被腐蚀时正极反应式： D．向冷的石灰乳中通入Cl2制漂白粉： 【答案】A 【解析】A．CuS既不溶于水也不溶于非氧化性酸，故向硫酸铜溶液中加入过量的NaHS溶液生成CuS和H2S、Na2SO4，故离子方程式为：，A正确； B．0.1mol/LKHC2O4的水解生成KOH和H2C2O4，其水解方程式为：，B错误； C．钢铁浸泡在NaCl溶液中被腐蚀时发生吸氧腐蚀，其正极反应式为：，C错误； D．石灰乳在离子方程式书写时不能拆，故向冷的石灰乳中通入Cl2制漂白粉的离子方程式为：，D错误； 故答案为：A。 【变式2-2】电化学原理在生产生活中应用广泛，下列叙述中错误的是 A．在总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑的原电池中，正极材料为石墨，稀硝酸作电解质溶液 B．如图：若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．电解饱和食盐水一段时间后，可通入HCl气体使溶液复原 D．铂作电极，以KOH溶液为电解质溶液的甲烷空气燃料电池，放电时的负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 【答案】A 【解析】A．电解质若为HNO3溶液，因具有强氧化性，比（酸中）H+优先在正极放电生成氮的氧化物，不会生成氢气，故A项错误； B．若X为锌棒，若开关K置于B，则是原电池，锌做负极，铁棒作正极，铁不参加反应；开关K置于A是电解池，铁棒为阴极，铁也不参加反应，故两者均能起到保护铁电极的作用，故B项正确； C．电解饱和食盐水时溶液损失的是氯气和氢气，故通入氯化氢气体可使溶液恢复，故C项正确； D．铂做电极，以KOH溶液为电解质溶液的甲烷空气燃料电池，放电时的负极反应式：CH4+10OH−−8e−=+7H2O，故D项正确； 本题选A。 考点三 综合训练 【例3】点蚀又称小孔腐蚀，是一种极端的局部腐蚀形态，大多数点蚀是由引起的。曾侯乙青铜编钟发生点蚀的基本原理为，下列说法不正确的是 A．潮湿的空气会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀 B．负极反应为 C．点蚀的过程中化学能转化为电能 D．长江中的轮船比大海中的轮船更容易发生点蚀 【答案】D 【解析】A．潮湿的空气中有，会加速曾侯乙青铜编钟的腐蚀，选项A正确； B．根据电池的总反应可知，负极发生氧化反应，Sn失去电子与Cl-形成[SnCl4]2-，选项B正确； C．点蚀的过程中化学能转化为电能，选项C正确； D．大海中含有，会更容易发生点蚀，选项D不正确； 答案选D。 解题要点 注意反应后离子的在共存问题。 【变式3-1】设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．发生吸氧腐蚀最终生成铁锈，其电极反应转移的电子数为 B．向溶液中通入足量气体，转移电子数为 C．溶液中含有的阳离子数目小于 D．向的溶液中通入至中性，溶液中数目为 【答案】A 【解析】A．Fe的摩尔质量为56g/mol，14.0g Fe的物质的量为0.25mol，吸氧腐蚀中，Fe作为负极被氧化为Fe2+，电极反应为，0.25mol Fe转移0.5mol电子，即，A正确； B．酸性环境中硝酸根能氧化，铁离子具有强氧化性也能氧化，故向溶液中通入足量气体，转移电子数大于，B错误。 C．溶液中铁离子发生水解，水解产生的H+会增加阳离子总数，总阳离子数目应大于，C错误。 D．题目未明确溶液体积，无法确定NH数目，D错误； 故选A。 【变式3-2】下列有关电池原理的说法错误的是 A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，则外电路中电流由B电极流向A电极 B．图乙所示装置工作时，正极的电极反应式为 C．图丙碱性锌锰电池放电时，负极反应为： D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【答案】C 【解析】A．图甲中氯离子和氢氧根离子移向A极，说明A极为负极，B极为正极，在原电池中，电流从正极流向负极，即外电路中电流由B电极流向A电极，A正确； B．图乙所示装置为银锌碱性电池，正极反应为氧化银被还原生成银和氢氧根离子，电极反应式为：，B正确； C．图丙为碱性锌锰电池，负极反应应为锌失去电子生成的锌离子，再结合氢氧根离子形成氢氧化锌，而不是二氧化锰参与反应，负极反应式应为，C错误； D．图丁将金属Zn连接在钢铁设施表面，形成原电池，Zn作为负极被腐蚀，从而保护了钢铁设施，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，D正确； 故选C。 基础达标 1．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 【解析】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。 2．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。在如图所示的情境中，下列有关说法错误的是 A．该保护钢铁的方法属于牺牲阳极法 B．金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 【答案】D 【解析】A．将金属M连接在钢铁设施表面，构成原电池，M作负极被腐蚀，钢铁作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，故A正确； B．原电池中负极活泼性大于正极，金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强，故B正确； C．钢铁设施作为正极，电子从M流向钢铁，表面积累电子后难以失去电子从而被保护，故C正确； D．海水中电解质浓度高于河水，导电性更强，电化学腐蚀速率更快，故钢铁在海水中腐蚀比河水中快，故D错误； 选D。 3．下列有关说法或做法合理的是 A．清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈 B．用Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体作为自热食品加热包的原料 C．铁钉镀锌时，铁作阳极 D．镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会被腐蚀得很快 【答案】A 【解析】A．及时擦干铁锅减少水分，阻碍吸氧腐蚀所需电解质溶液环境，A正确； B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应吸热，无法用于自热食品，B错误； C．电镀时待镀物应作阴极，铁钉镀锌时铁应为阴极而非阳极，C错误； D．镀锌层破损后，锌作为活泼金属优先被腐蚀，保护铁不被腐蚀，D错误； 故选A。 4．下列离子方程式不正确的是 A．碳酸氢钠溶液与少量氢氧化钙溶液反应： B．向硫酸氢钠溶液滴加少量碳酸氢钡溶液： C．用盐酸除去铁锈： D．向碳酸钠稀溶液中通入CO2： 【答案】B 【解析】A．碳酸氢钠与少量氢氧化钙反应时，OH-和Ca2+的物质的量比为2:1。与OH-反应生成和H2O，Ca2+与结合生成CaCO3沉淀。总反应式符合，A正确； B．硫酸氢钠过量时，碳酸氢钡中的Ba2+和应完全反应，应以碳酸氢钡为标准，以少定多。每1 mol Ba(HCO3)2需2 mol H+和1 mol ，生成1 mol BaSO4、2 mol CO2和2 mol H2O。但选项B的系数均为1，比例错误，正确的离子方程式为，，B错误； C．铁锈（Fe2O3·xH2O）与H+反应生成Fe3+和水，结晶水（xH2O）与反应生成的水合并为(3+x)H2O，方程式正确，C正确； D．CO2与在水中反应生成，方程式 + CO2 + H2O=⁻正确，D正确； 故答案选B。 5．生活中对金属的保护方法有很多种。下列措施不能达到保护目的的是 A．保护汽车金属外壳——在汽车表面涂漆 B．保护海水中的钢闸门——用惰性电极作为辅助阴极 C．保护轮船外壳——在轮船外壳上安装若干镁合金块 D．保护铁锅的内壁——通过化学方法对铁锅内壁表面进行发蓝处理 【答案】B 【解析】A．在汽车表面涂漆，隔绝了金属与空气的接触，能达到保护目的，A错误； B．用惰性电极作为辅助阴极，钢闸门做阳极，钢闸门加速被腐蚀，不能达到保护目的，B正确； C．在轮船外壳上安装若干镁合金块，镁比铁活泼，为原电池的负极，能达到保护目的，C错误； D．通过化学方法对铁锅内壁表面进行发蓝处理，是在铁锅表面形成一层致密的氧化膜，能达到保护的目的，D错误； 故答案为B。 6．下列操作规范且能达到实验目的的是 A．图甲：实验室制氨气 B．图乙：中和滴定 C．图丙：保护钢铁不被腐蚀 D．图丁：萃取分离碘水中的碘 【答案】D 【解析】A．图甲为启普发生器结构，启普发生器适用于块状固体与液体不加热反应，而碱石灰为粉末状固体，会从缝隙漏下，无法控制反应，不能用启普发生器制氨气，A错误； B．中和滴定中，稀盐酸为酸，应使用酸式滴定管（带玻璃活塞），图中为碱式滴定管（橡胶管易被酸腐蚀），且锥形瓶不能用手握住振荡（应放在滴定台上用手晃动），B错误； C．图丙为电解池，钢铁接电源正极作阳极，钢铁被腐蚀，C错误； D．四氯化碳和水不互溶，且密度大于水，萃取后从下口放出，D正确； 故选D。 7．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．与的混合物中所含中子数为 B．晶体中所含离子数为 C．和石墨的混合物共1.8 g，含碳原子数目为 D．在电解精炼粗铜的过程中，当阳极质量减少32 g时转移电子数为 【答案】D 【解析】A．ND3的摩尔质量为20 g/mol，2 g ND3的物质的量为0.1 mol，每个ND3含10个中子（N：7，D：1×3），总中子数为。CS2的摩尔质量为76 g/mol，每个 CS2的中子为38个（C：6，S：16×2），总中子数为，无论混合物比例如何，总质量2 g ND3和CS2对应的中子数恒为，A正确； B．NaHSO4晶体中离解为和，1 mol晶体含2 mol离子，总离子数为2，B正确； C．C60和石墨均为碳单质，总质量1.8 g对应碳原子数为，C正确； D．电解精炼时，阳极上比Cu活泼的杂质（如Fe、Zn）和Cu都会放电溶解。当阳极质量减少32 g时，溶解的Cu不一定是0.5 mol，故转移电子数不等于，D错误； 故答案选D。 8．按要求回答下列问题： （1）Na2O2的电子式为 。 （2）Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，可以用作黏合剂和防火剂。实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请用化学方程式解释 。 （3）下列变化属于吸热反应的是 (填序号)。 ①钠与冷水的反应 ②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应 ③蓝矾失水变为白色粉末 ④干冰升华        ⑤NH4NO3固体溶于水 （4）已知1g H2完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，表示该反应燃烧热的热化学方程式为 。 （5）海水资源可以有效利用，有时也会给生产、生活带来困扰。按要求回答下列问题： ①氯碱工业能耗大，通过如图I改进的设计，可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是 。 a． 电极A接电源正极，发生氧化反应 b． 电极B的电极反应式为：2H2O +2e- = H2↑ +2OH- c． 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 d． 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 ②图Ⅱ中含碳的铁棒浸入一段时间后，铁棒发生了腐蚀，则正极的电极反应式为 。 ③图Ⅲ所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率。下列判断正确的是 。 a． 若X为导线，Y可以是锌 b． 若X为导线，铁闸门上的电极反应式为 Fe -2e- = Fe2+ c． 若X为直流电源，铁闸门做负极 d． 若X为直流电源，Y极上发生还原反应 【答案】（1） （2）2NaOH+SiO2= Na2SiO3 +H2O （3）②③ （4）H2(g)+O2(g)=H2O(l)  ∆H= -285.8 kJ/mol （5）b O2 +4e- +2H2O=4OH- a 【解析】（1） （1）Na2O2为离子化合物，电子式为。 （2）玻璃的主要成分之一是SiO2，所以发生的反应为2NaOH+SiO2= Na2SiO3 +H2O。 （3）①钠与冷水的反应是放热反应；②氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应属于吸热反应；③蓝矾失去结晶水是吸热反应；④干冰升华属于吸热过程，但属于物理变化；⑤NH4NO3固体溶于水为吸热过程，但属于物理变化。综上所述，属于吸热反应的有②③。 （4）由已知1g H2完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ得：1mol H2完全燃烧生成1mol H2O(l)放出热量285.8 kJ，该反应的燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(l)  ∆H= -285.8 kJ/mol。 （5）①该池为电解池，a．电极A为Cl-转化为Cl2，失电子，发生氧化反应，为阳极，故电极A接电源正极，a正确； b．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：O2 +4e- +2H2O=4OH-，b错误； c．右室生成OH-，应选用阳离子交换膜，左边的Na+进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，c正确； d．改进设计中增大了O2的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，d正确； 故选b； ②为吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2 +4e- +2H2O=4OH-； ③a．X为导线，装置为原电池，降低铁闸门的腐蚀速率，Fe应做正极，故Y活动性应强于Fe，故可以是锌，a正确； b．X为导线，装置为原电池，降低铁闸门的腐蚀速率，Fe应做正极，电极反应式为：O2 +4e- +2H2O=4OH-，b错误； c．若X为直流电源，装置为电解池，降低铁闸门的腐蚀速率，Fe应做阴极，c错误； d．若X为直流电源，装置为电解池，降低铁闸门的腐蚀速率，Y极为阳极，发生氧化反应，d错误； 故选a。 9．金属腐蚀是一个普遍存在的现象，其遍及国民经济和国防建设各个领域，危害十分严重，据估算，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的2%~4%，这一数字甚至超过了水灾、火灾、风暴和地震等自然灾害的损失总和。金属腐蚀与防护的研究对于减少经济损失、保障安全具有重要意义。回答下列问题： （1）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。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中可形成表面钝化膜的是 (填序号)。 ①喷涂油漆    ②表面渗镀    ③阳极氧化    ④发蓝处理 （2）2024年6月10日，我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”在珠江口盆地的流花油田安家落户，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 (填序号)。 ①钢铁外壳镶嵌的锌块可以用铜块替代      ②该法为外加电流法 ③锌发生反应：Zn-2e-=Zn2+                ④钢铁外壳为正极 （3）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和H2，随着腐蚀的进行，溶液的pH会 (填“变小”“不变”或“变大”)，铁电极的电极反应式为 。 （4）钼酸钠和苯并三氮䂳(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下，碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率【单位：mm●a(年)-1】数据如图所示。 ①要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为 。 ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。 【答案】（1）②③④ （2）③④ （3）变大 （4）2：1 75：1 【解析】（1）①．喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面，并没有在表面形成钝化膜，①不符合题意； ②．表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，②符合题意； ③．阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，③符合题意； ④．发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，④符合题意； 答案选②③④。 （2）钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，，从而保护钢铁，延缓其腐蚀； ①．镶嵌的锌块如用铜块替代，即钢铁为负极，铜块为正极，形成原电池，钢铁外壳腐蚀会加快，因此钢铁外壳镶嵌的锌块不可以用铜块替代，①错误； ②．该方法为牺牲阳极的阴极保护法，②错误； ③．Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，③正确； ④．由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，④正确。 答案选③④。 （3）腐蚀的总反应为，有OH-生成，溶液的pH变大，该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为。 （4）①要考虑碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率，由图可知，要使碳钢的缓蚀效果最优，钼酸钠和BTA的浓度比应为300：150=2：1； ②硫酸中碳钢的最高腐蚀速率为，缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率为，二者之比为75：1。 10．I.某课外活动小组同学用如图装置进行实验，试回答下列问题： （1）若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。 （2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。 Ⅱ.该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。 （3）该电解槽的阳极反应式为 。通过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数 （4）制得的氢氧化钠溶液从出口(填写“A”、“B”、“C”或“D”) 导出。 （5）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为 。 【答案】（1）吸氧 （2）2Cl-＋2H2O2OH-＋Cl2↑＋H2↑ （3） 小于 （4）D （5）H2－2e-＋2OH-=2H2O 【解析】（1）若开始时开关K与a连接，则发生的原电池反应，由于食盐水是中性溶液，故铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀； （2）若开始时开关K与b连接，则发生的电解池反应，铁电极与电源的负极连接，为阴极，阳极为石墨电极，相当于电解饱和食盐水，生成氢气、氯气和氢氧化钠，电解池的总反应的离子方程式为2Cl-＋2H2O2OH-＋Cl2↑＋H2↑； （3）用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。由于阳离子的放电能力H+>Na+，所以在阴极发生反应：，反应产生氢气，附近溶液中水的电离平衡被破坏，溶液中c(OH-)增大，因此溶液显碱性，有一定浓度的NaOH；溶液中阴离子的放电能力：OH->，所以在阳极发生反应：，由于氢氧根离子放电，使附近溶液中H+浓度增大，溶液显酸性，附近的溶液为H2SO4溶液，因此从A口得到较浓的硫酸，从D口得到较浓的氢氧化钠，左侧为阳极，右侧为阴极； 根据分析可知，阳极发生反应：；当转移2mol电子时，有2molNa+通过阳离子交换膜移向阴极，有1mol通过阴离子交换膜移向阳极，故阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数； （4）通过上一问可知，从D口得到较浓的氢氧化钠溶液； （5）氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，通入燃料氢气的电极为负极，由于电解质溶液为NaOH碱性溶液，所以该电池的负极反应式为H2－2e-＋2OH-=2H2O。 综合应用 11．化学现象是微观变化在宏观层面上的体现。下列“微观变化”的解释错误的是 选项 宏观现象 微观变化 A 钢铁在潮湿的空气中表面出现红色铁锈 Fe发生吸氧腐蚀生成，它失去部分水形成 B 向溶液滴加5滴溶液，溶液由橙色变为黄色 加入NaOH溶液可以促使平衡右移 C 向红色石蕊溶液加入NaOH，溶液由红变蓝 石蕊由呈红色结构变为呈蓝色结构 D 用铂丝蘸取NaCl，在酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰为黄色 Na的电子从激发态跃迁到较低能量的能级，将能量以光的形式释放出来 【答案】A 【解析】A．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，生成Fe(OH)2，Fe(OH)2继续被氧化为Fe(OH)3，它失去部分水形成Fe2O3·nH2O，表面出现红色铁锈，A错误； B．在K2Cr2O7溶液中存在化学平衡：+H2O2+2H+，向K2Cr2O7溶液滴加5滴6 mol /LNaOH溶液，OH-中和H+，使该平衡正向移动，从而使溶液由橙色变为黄色，B正确； C．石蕊是酸碱指示剂，遇酸变红色，遇碱变为蓝色。向红色石蕊溶液加入NaOH，溶液中H+不断被OH-中和，溶液酸性减弱，碱性逐渐增强，从而使石蕊由呈红色结构变为呈蓝色结构，溶液由红色变蓝色，C正确； D．用铂丝蘸取NaCl，在酒精灯外焰上灼烧，Na原子核外电子吸收能量后由能量低的基态跃迁到高能量的激发态，但激发态的电子不稳定，会再由激发态跃迁到基态，多余的能量以光释放出来，故观察到火焰为黄色，D正确； 故合理选项是A。 12．甘肃马家窑遗址出土的青铜刀，是我国最早冶炼的青铜器，由于时间久远，其表面有一层铜锈。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3 (结构致密)和Cu2(OH)3Cl (结构疏松膨胀)。铜锈蚀过程大致如下： 下列说法错误的是 A．Cu2(OH)3Cl属于有害锈，Cu2(OH)2CO3可能属于无害锈 B．Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl均能溶于盐酸 C．用碳酸钠溶液浸泡青铜文物一段时间，可使其保存更长久 D．铜锈蚀Ⅲ生成Cu2(OH)3Cl的方程式为 【答案】D 【解析】A．Cu2(OH)3Cl结构疏松膨胀，会使器物损坏加剧，因此属于有害锈；而Cu2(OH)2CO3结构致密，能形成保护层，对内层金属起保护作用，因此Cu2(OH)2CO3属于无害锈，A正确； B．Cu2(OH)2CO3与盐酸反应生成CuCl2、CO2和水，Cu2(OH)3Cl与盐酸反应生成CuCl2和水，因此二者均能溶于盐酸，B正确； C．碳酸钠溶液呈碱性，并且碳酸钠溶解电离产生，能够促进结构致密的Cu2(OH)2CO3的形成，可抑制有害锈生成，从而更有利于文物的保存，C正确； D．Cu2O与HCl发生的反应是歧化反应，二者反应生成Cu2+和Cu、H2O，不能反应生成H2。生成的Cu被溶解在溶液中的O2氧化产生Cu2+，正确的反应方程式应该为2Cu2O+O2+2HCl+2H2O=2Cu2(OH)3Cl，D错误； 故合理选项是D。 13．下列有关电解池的说法正确的是 A．图甲是电解水的装置，实验时常在水中加入稀硫酸以增强导电性，因实际消耗的物质是水，所以硫酸的浓度不变 B．图乙是将氯碱工业的原理图，其中离子交换膜应为阳离子交换膜 C．图丙是粗铜的精炼装置，粗铜中的Zn、Fe、Cu、Ag在阳极放电生成金属阳离子，而惰性的Au则沉积在电解槽底部形成阳极泥 D．图丁为外加电流法保护钢闸门的原理，其中作阳极的辅助电极选用易失电子的锌块 【答案】B 【解析】A．电解硫酸溶液实质就是电解水，溶剂减少，硫酸浓度会变大，A错误； B．氯碱工业中阴极水得电子产生OH-，Na+通过阳离子交换膜与OH-生成NaOH，故离子交换膜应为阳离子交换膜，B正确； C．粗铜的精炼装置中粗铜（铜以及活泼性大于铜的金属）在阳极放电，Ag不会在阳极放电，应该与Au一同形成阳极泥，C错误； D．外加电流法保护钢闸门的原理中，阳极辅助电极应为惰性材料，D错误； 故选B。 14．下列说法正确的是 A．溶液加水稀释后，溶液中的值减小 B．酸碱中和滴定时，锥形瓶中放入待测液前残留少量蒸馏水，会使测定结果偏低 C．恒温恒容密闭容器中进行反应，当体系压强不变时，说明该反应已经达到平衡状态 D．石油管道外壳连接铜块可以减缓管道腐蚀速率 【答案】C 【解析】A．为强碱弱酸盐，水解平衡常数： ，加水稀释过程中，温度不变，水解平衡常数不变，减小，溶液中的值增大，A错误； B．锥形瓶中残留蒸馏水不会改变待测液的物质的量，因此不影响滴定结果，B错误； C．该反应为气体分子数增大的反应，反应过程中压强不断变化，当体系压强不变时，说明该反应已经达到平衡状态，C正确； D．石油管道外壳连接铜块与铁形成原电池，较活泼的铁作负极被腐蚀，D错误； 答案选C。 15．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+ 【解析】（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+。 拓展培优 16．下列由实验现象得出的结论错误的是 选项 操作及现象 结论 A 常温下，用pH计测得浓度均为的苯酚钠溶液、溶液的pH依次为10.9、11.1 说明酸性：苯酚>碳酸 B 将点燃的Mg条插入充满的集气瓶中，有白色和黑色固体生成 说明有氧化性 C 将Zn片投入稀盐酸，有气泡产生，使Cu片与Zn片接触，气泡产生速率加快 说明腐蚀速率：电化学腐蚀>化学腐蚀 D 将新制的碱性悬浊液与葡萄糖溶液混合，加热，有砖红色沉淀产生 说明：葡萄糖是还原糖 【答案】A 【解析】A．浓度均为的苯酚钠溶液、溶液，pH依次为10.9、11.1，说明苯酚钠的水解程度小于碳酸钠的。根据“越弱越水解”，可知酸性：苯酚>碳酸氢根（），而不是苯酚>碳酸，故A错误，符合题意； B．Mg在中燃烧生成（白色）和C（黑色），作为氧化剂被还原，体现氧化性，结论正确，故B不符合题意； C．Zn投入稀盐酸有气泡（化学腐蚀），Zn与Cu接触后形成原电池，气泡产生速率加快（电化学腐蚀），说明电化学腐蚀速率＞化学腐蚀，结论正确，故C不符合题意； D．葡萄糖与新制碱性悬浊液混合加热生成砖红色，证明葡萄糖具有还原性，属于还原性糖，结论正确，故D不符合题意； 故选A。 17．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是 A．图甲：从粗银(含Cu、Au等)中提纯银 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 【解析】A．甲为电解池装置，右侧为阳极，即粗银为阳极，左侧为阴极，纯银为阴极，可实现提纯银，A不符合题意； B．乙中铜板打上铁铆钉后，能形成原电池，铁为负极，铁失电子被氧化，铜为正极，铜板不易被腐蚀，B不符合题意； C．丙为电解池装置，左侧铜片为阳极，铜失电子转化为铜离子，右侧铁钥匙为阴极，铜离子得电子生成铜，可在铁钥匙上镀铜，C不符合题意； D．丁为电解池装置，钢闸门应与电源负极相连，保护钢闸门不被腐蚀，D符合题意； 故选D。 18．一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池工作时将化学能转化为电能。某同学设计用该电池将雾霾中的、NO与物质A转化为，转化原理和进一步电镀原理如图所示。已知：装置丙为铜表面镀银装置，下列说法不正确的是 A．燃料电池放电过程中负极的电极反应式： B．标准状况下，若物质A为氨气，当装置甲中有5.6L参加反应时，装置乙中通入的物质A的物质的量为0.8mol C．电极D为Cu D．若电极C为粗银，一段时间后，溶液中的浓度不变 【答案】D 【分析】装置甲中NO中的N失电子，化合价由+2价升至+5价，NO发生氧化反应，该电极为负极，通入氧气的一极为正极，乙装置中，通的电极与电源正极相连，为阳极，通入NO的一极为阴极，丙装置为铜表面镀银装置，则电极C为银作阳极，电极D为Cu作阴极。 【解析】A．由分析知，甲为燃料电池的负极，NO在负极发生氧化反应生成HNO3，根据N化合价的变化情况，结合电荷守恒、原子守恒可得到负极的反应式：，A项正确； B．由分析知，装置乙中阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为，通NO的电极为阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为，可得装置乙中总反应方程式为，装置甲中有5.6L(标准状况下为0.25mol)参加反应，此时转移电子=1mol，由装置乙中总反应方程式可知，此时生成0.4mol硫酸，可以消耗0.8mol氨气，B项正确； C．装置丙为铜表面镀银装置，此时铜为阴极，银为阳极，由图可知电极D与装置甲的负极相连，则电极D为Cu，C项正确； D．若电极C为粗银，则阳极消耗的Ag比阴极析出的Cu少，则一段时间后，溶液中的浓度会减小，D项错误； 故选D。 19．大气中、和水蒸气会在铜质器件表面形成薄液膜，造成铜质器件的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。经检测发现部分释放出游离的会与铜基体反应生成，以及在足够多时生成。下列说法中错误的是 A．腐蚀过程中正极反应： B．的形成促进了铜的腐蚀 C．生成碱式硫酸铜的反应： D．由腐蚀机理可知，铜的腐蚀是电化学反应与化学反应协同作用的结果 【答案】A 【分析】在铜质器件腐蚀过程中发生了电化学腐蚀，铜在负极失去电子转化为Cu+，氧气在正极得到电子：O2+4e-+2H2O=4OH-，Cu+被氧气氧化，同时和NH3结合成[Cu(NH3)n]2+，[Cu(NH3)n]2+释放出的游离的Cu2+和铜发生归中反应生成Cu2O，SO2被氧气氧化为，当OH-足够多时可以和铜离子共同生成Cu4(OH)6SO4⋅2H2O。 【解析】A．由以上分析可知，腐蚀过程中正极是氧气得电子，不是氢离子得电子，选项A错误； B．[Cu(NH3)n]2+释放出的游离的Cu2+和铜发生归中反应生成Cu2O，促进了铜的腐蚀，选项B正确； C．[Cu(NH3)n]2+释放出的游离的Cu2+、SO2被氧气氧化成的、足够多的OH-以及水共同反应生成Cu4(OH)6SO4⋅2H2O：4Cu2++6OH−++2H2O=Cu4(OH)6SO4⋅2H2O，选项C正确； D．由以上分析可知，铜的腐蚀是电化学反应与化学反应协同作用的结果，选项D正确； 答案选A。 20．回答下列问题。 （1）某研究性学习小组设计了如下图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，烧杯内液体均为饱和食盐水。 在相同条件下，四组装置中铁电极腐蚀最快的是 (填序号，下同)；为防止金属被腐蚀，可以采用上述 装置原理进行防护。为了检测钢铁保护效果，方法是：取少量铁电极附近的溶液于试管中，滴加溶液，若 ，则说明保护效果好。 （2）汽车尾气中氮氧化合物、碳氢化合物的处理会污染环境，运用电化学方法可以进行NO的消除和CO含量检测。 a．间接电解法除NO，其原理如图所示，从A口中出来的气体是 (填名称)，电解池阴极的电极反应式 。 b．用离子方程式表示吸收柱中除去NO的原理 。 （3）因极易氧化，实验室很难制得白色纯净的沉淀。应用如图所示电解实验可制得白色纯净的沉淀。电解液c为NaCl溶液，两电极的材料分别为石墨和铁。 ①a极材料应为 。 ②制备过程的总反应方程式为 。 【答案】（1）④ ②、③ 没有蓝色沉淀产生 （2）氧气 （3）Fe 【分析】（1）钢铁的腐蚀按照有没有形成原电池分为化学腐蚀和电化学腐蚀；金属防护按照原电池防护可以连接比保护金属活泼的 金属单质作负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，也可以连接电源的负极作阴极称为阴极电保护法。 （2）运用电化学方法可以进行NO的消除和CO含量检测，根据装置图可知阴极由，生成的进入NO吸收柱中与NO反应，生成和氮气；阳极是稀硫酸溶液，按照电解池的放电顺序，阳极极反应为：。 （3）电解液c为NaCl溶液，两电极的材料分别为石墨和铁，用于制备氢氧化亚铁沉淀，需铁电极作阳极失电子生成亚铁离子，阴极电解水生成的氢氧根与亚铁离子结合形成氢氧化亚铁沉淀。 【解析】（1）在相同条件下，四组装置中铁电极在①中形成原电池并作负极被腐蚀，②中的铁片连接比它活泼的Zn，Fe被保护，腐蚀速度较慢，③中Fe连接电源负极作阴极被保护，腐蚀速度最慢，④中Fe连接电源的正极作阳极，被腐蚀且速度最快。综上铁电极腐蚀最快的是④。 上述四幅图中，②、③两装置依次让Fe电极做正极、阴极被保护。 钢铁保护效果好的话溶液中几乎没有Fe2+，故可通过检验有无Fe2+来检测钢铁保护效果，方法是：取少量铁电极附近的溶液于试管中，滴加溶液，若没有蓝色沉淀产生，则溶液中无Fe2+，则说明保护效果好。 （2）a．根据分析，阳极电极反应为：，从A口中出来的气体是氧气；电解池阴极由，电极反应式。 b．吸收柱中用除去NO的离子方程式为。 （3）①根据分析，Fe作阳极，碳作阴极，a极是阳极，材料应为Fe。 ②制备过程中阳极：，阴极：，总反应方程式为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $