第三单元 金属的腐蚀与防护（4大题型专项训练，江苏专用） 化学苏教版选择性必修1

第三单元　金属的腐蚀与防护 题型01 金属腐蚀的分类 题型02 金属腐蚀快慢的比较 题型03 金属防护的方法 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 题型01 金属腐蚀的分类 1.分类 2.化学腐蚀和电化学腐蚀 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 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 实质与 联系 (1)实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 (pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－ ===H2↑ O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 【典例1】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 【变式1-1】（23-24高二上·江苏连云港·期末）铜板上的铁铆钉暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润容易生锈，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是 A．铜板上的电极反应： B．腐蚀过程中电子从铁移向铜 C．当有生成时，水膜中释放 D．铁铆钉腐蚀过程中化学能全部转化为电能 【变式1-2】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）下列说法正确的是 A．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变 B．工业可以电解熔融的MgO和AlCl3制备镁、铝 C．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 D．上图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图，图中生成铁锈最多的是B区域 【变式1-3】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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 题型02 金属腐蚀快慢的比较 1.影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： (1)就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 (2)同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 2.不同条件下金属腐蚀快慢的判断 条件 快慢顺序 腐蚀类 型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同 的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解 质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 【典例2】在下图装置的烧杯中均盛有溶液其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【变式2-1】（23-24高一下·江苏连云港·期末）钢铁在海水中的电化学腐蚀原理示意图如图。下列说法正确的是 A．铁为电池负极，X离子为 B．正极电极反应式为： C．电子由铁流向碳，再经海水流向铁 D．钢铁的腐蚀速率：在河水中在海水中 【变式2-2】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＋ 【变式2-3】（25-26高二上·江苏·阶段检测）回答下列问题： (1)下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 。(填序号) (2)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极转化为，其电极反应式为 。 (3)铅蓄电池是最常见的二次电池，电解质溶液为稀硫酸，放电时该电池的总反应式为。放电时，电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加 g。电池的负极在充电时应接外接电源的 极。 (4)铁钉镀铜时，铁钉作阴极，铜作阳极，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，电解质溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉 (填“能”或“不能”)复原。 (5)足量的纳米铁粉酸性废水中反应，若反应无气体产生、其离子方程式为 ；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致的去除率下降，其原因是 。 题型03 金属防护的方法 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。 2.电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用实例 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块 土壤、海水及河水中的金属设备等 示意图 【典例3】（2025高二下·江苏·学业考试）如图所示，将水体中的钢铁设施与Zn连接可形成原电池，Zn作负极。下列说法正确的是 A．Zn得到电子 B．电子由钢铁设施通过导线流向Zn C．Fe的金属活动性强于Zn D．该方法可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【变式3-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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 【变式3-2】（24-25高二上·江苏无锡·期中）下列装置不能达到设计目的的是 A．装置①X选用合适金属可用于钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 【变式3-3】（24-25高二上·江苏苏州·期中）全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失，某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是 A．钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 C．钢管上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH- D．也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 1．实验探究1(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，右试管中现象是有气泡冒出。 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右试管中现象是导管内液面上升。 2．实验探究2 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 生铁片发生吸氧腐蚀，中心区域的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，边缘处的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，交界处发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 【典例4】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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 【变式4-1】（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 【变式4-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）下列对如图所示的实验装置的判断中不正确的是 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，为外加电流的阴极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极未被保护 【变式4-3】（2024高三·江苏·专题练习）下列有关说法正确的是 A．中性环境微生物介导的铁循环过程，其部分过程见图，此环境下主要发生析氢腐蚀 B．钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe-3e-=Fe3＋ C．以Zn、Fe为电极，以酸化的3% NaCl溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察现象，探究金属的电化学保护法 D．将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化，探究铁钉能发生吸氧腐蚀 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元　金属的腐蚀与防护 题型01 金属腐蚀的分类 题型02 金属腐蚀快慢的比较 题型03 金属防护的方法 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 题型01 金属腐蚀的分类 1.分类 2.化学腐蚀和电化学腐蚀 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 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 实质与 联系 (1)实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 (pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－ ===H2↑ O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 【典例1】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。 【变式1-1】（23-24高二上·江苏连云港·期末）铜板上的铁铆钉暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润容易生锈，腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是 A．铜板上的电极反应： B．腐蚀过程中电子从铁移向铜 C．当有生成时，水膜中释放 D．铁铆钉腐蚀过程中化学能全部转化为电能 【答案】B 【分析】铜板表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的、溶解其中，形成电解质溶液，组成原电池，加速了铁的腐蚀，铁为负极失电子产生二价铁离子，铜为正极，H+得到电子产生H2，据此作答。 【解析】A．图示为铁的析氢腐蚀，铜板上的电极反应：，故A错误； B．原电池中，电池从负极流向正极，因此是从铁移向铜，故B正确； C．未说明气体所在状态，无法计算H2体积，故C错误； D．铁铆钉腐蚀过程中化学能一部分转化为电能，一部分转化为热能等形式，故D错误； 故答案选B。 【变式1-2】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）下列说法正确的是 A．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变 B．工业可以电解熔融的MgO和AlCl3制备镁、铝 C．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 D．上图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图，图中生成铁锈最多的是B区域 【答案】D 【解析】A．电解精炼铜时，粗铜中的锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，所以电解质溶液中的铜离子浓度减小，故A错误； B．氧化镁的熔点高于氯化镁，熔融时消耗能量大于氯化镁，而氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，所以工业可以电解熔融的氯化镁和氧化铝制备镁、铝，故B错误； C．铜在潮湿的空气中会被空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气腐蚀生成碱式碳酸铜，故C错误； D．铁在海水中发生吸氧腐蚀，海水越深氧气含量越少，海水中氧气的浓度越大，生成生成铁锈越多，由图可知，A区域铁闸门未与海水接触，B、C、D区域中B区域的海水中氧气浓度最大，所以生成铁锈最多的是B区域，故D正确； 故选D。 【变式1-3】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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 【解析】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。 题型02 金属腐蚀快慢的比较 1.影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： (1)就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 (2)同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 (3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 2.不同条件下金属腐蚀快慢的判断 条件 快慢顺序 腐蚀类 型不同 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(原电池原理的防护＞电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液 活泼性不同 的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解 质溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 【典例2】在下图装置的烧杯中均盛有溶液其中铁片最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 【答案】D 【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．Fe发生化学腐蚀； B．该装置为原电池，Fe作原电池的正极被镁保护； C．该装置为原电池，Fe作原电池的负极加速被腐蚀； D．该装置为电解池，Fe作电解池的阳极加速被腐蚀； 综上所述，铁片最易被腐蚀的是电解池的阳极，故选D。 【变式2-1】（23-24高一下·江苏连云港·期末）钢铁在海水中的电化学腐蚀原理示意图如图。下列说法正确的是 A．铁为电池负极，X离子为 B．正极电极反应式为： C．电子由铁流向碳，再经海水流向铁 D．钢铁的腐蚀速率：在河水中在海水中 【答案】B 【分析】钢铁浸没在海水中，钢铁中的Fe作负极，C作正极，Fe失电子转化为，溶液中的氧气在正极得电子生成，据此分析解答。 【解析】A．Fe失电子转化为，即X离子为，故A错误； B．溶液中的氧气在正极得电子生成，电极反应为：，故B正确； C．电子不能进入溶液中，故C错误； D．海水中的离子浓度大于河水，海水的导电能力强于河水，则钢铁在海水中腐蚀速率更快，故D错误； 故选：B。 【变式2-2】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。 【变式2-3】（25-26高二上·江苏·阶段检测）回答下列问题： (1)下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 。(填序号) (2)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极转化为，其电极反应式为 。 (3)铅蓄电池是最常见的二次电池，电解质溶液为稀硫酸，放电时该电池的总反应式为。放电时，电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加 g。电池的负极在充电时应接外接电源的 极。 (4)铁钉镀铜时，铁钉作阴极，铜作阳极，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，电解质溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉 (填“能”或“不能”)复原。 (5)足量的纳米铁粉酸性废水中反应，若反应无气体产生、其离子方程式为 ；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致的去除率下降，其原因是 。 【答案】(1)④>②>①>③ (2)+6e—+14H+=2Cr3++7H2O (3) 增大 24 负 (4) 不变 不能 (5) pH低于4.0，纳米铁粉易与氢离子反应放出氢气，被还原的数目减少 【解析】（1）图中所示的各容器中均盛有海水，根据铁的腐蚀速率快慢顺序为：电解池阳极＞原电池负极＞一般腐蚀＞原电池正极＞电解质阴极，①中铁为一般腐蚀，②中铁比Sn活泼，铁做负极，铁失去电子，③中Zn比Fe活泼，Fe做正极被保护，④为电解池，与电源正极相连的为阳极，铁做阳极被腐蚀，因此铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是④>②>①>③； （2）Cr3+，Cr化合价降低得电子，结合题目为酸性环境，故电极反应式为+6e—+14H+=2Cr3++7H2O； （3）结合放电时总方程式可知，放电时消耗硫酸，故随着反应进行，电解质溶液中硫酸的浓度减小，电解质溶液的pH增大；当外电路通过时，则硫酸根离子参与负极反应生成硫酸铅，理论上负极板的质量增加；电池的负极在充电时发生还原反应，应接外接电源的负极；故答案为：增大；24；负； （4）在铁钉镀铜过程中，铁钉作阴极（发生还原反应：Cu2++2e-=Cu），铜作阳极(发生氧化反应：Cu=Cu2++2e-)，由于阳极溶解的铜离子量与阴极沉积的铜离子量相等，硫酸铜溶液的浓度保持不变； 电源正负极反接后，铁钉变为阳极，会发生氧化反应(Fe=Fe2++2e-)，导致铁钉溶解和腐蚀；同时铜变为阴极，铜离子还原沉积。但铁钉本身无法恢复原状，因为反接过程会破坏铁钉表面甚至整体结构，无法回到初始状态；故答案为：不变；不能； （5）依题意知，反应无气体产生，则转化为；若pH偏低，则铁与H+易反应生成H2而降低了的去除率。 故答案为：；pH低于4.0，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少。 题型03 金属防护的方法 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。 2.电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 应用实例 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块 土壤、海水及河水中的金属设备等 示意图 【典例3】（2025高二下·江苏·学业考试）如图所示，将水体中的钢铁设施与Zn连接可形成原电池，Zn作负极。下列说法正确的是 A．Zn得到电子 B．电子由钢铁设施通过导线流向Zn C．Fe的金属活动性强于Zn D．该方法可减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【答案】D 【解析】A．Zn作负极，原电池中负极发生氧化反应，失去电子，A错误； B．电子由负极（Zn）通过导线流向正极（钢铁设施），B错误； C．Zn为负极，比Fe更容易失电子，Zn的金属活动性强于Fe，C错误； D．Zn作负极被腐蚀，钢铁设施作正极被保护，可减缓钢铁腐蚀，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，D正确； 故答案为D。 【变式3-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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。 【变式3-2】（24-25高二上·江苏无锡·期中）下列装置不能达到设计目的的是 A．装置①X选用合适金属可用于钢管的防腐 B．装置②用于深浸在海水中的钢闸门的防腐 C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜 D．装置④用于模拟粗铜的电解精炼 【答案】B 【解析】A．装置①X选用比铁活泼的金属，则金属棒X作负极，钢管作正极，可用于钢管的防腐，能达到设计目的，A不符合题意； B．用于深浸在海水中的钢闸门的防腐，则闸门应该连接外接电源的负极，本身做阴极被保护，不能达到设计目的，B符合题意； C．装置③用于模拟铁制品表面镀铜，镀件做阴极会生成铜镀层，能达到设计目的，C不符合题意； D．粗铜的电解精炼，粗铜做阳极连接电源的正极，纯铜作阴极，能达到设计目的，D不符合题意； 答案选B。 【变式3-3】（24-25高二上·江苏苏州·期中）全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失，某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是 A．钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 C．钢管上的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH- D．也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X 【答案】D 【解析】A．钢质管道在潮湿的土壤中形成原电池，铁作负极，易被腐蚀，故A说法正确； B．根据原电池工作原理，金属棒应作负极，钢管作正极，钢管被保护，这种方法称为牺牲阳极法，故B说法正确； C．发生吸氧腐蚀，钢管作正极，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C说法正确； D．用外接直流电源保护钢管，该装置为电解池，根据电解原理，钢管应作阴极，即钢管连接直流电源负极，故D说法错误； 故答案为D。 题型04 金属腐蚀现象与实验探究 1．实验探究1(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，右试管中现象是有气泡冒出。 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右试管中现象是导管内液面上升。 2．实验探究2 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 生铁片发生吸氧腐蚀，中心区域的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，边缘处的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，交界处发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。 【典例4】（25-26高二上·江苏·阶段检测）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 【解析】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。 【变式4-1】（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。 【解析】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。 【变式4-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）下列对如图所示的实验装置的判断中不正确的是 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，为外加电流的阴极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极未被保护 【答案】C 【解析】A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，A正确； B．若X为锌棒，开关K置于A处时形成电解池，Fe作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，均可减缓铁的腐蚀，B正确； C．若X为锌棒，开关K置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，C错误； D．若X为碳棒，开关K置于B处时形成原电池，铁作负极未被保护，D正确； 答案选C。 【变式4-3】（2024高三·江苏·专题练习）下列有关说法正确的是 A．中性环境微生物介导的铁循环过程，其部分过程见图，此环境下主要发生析氢腐蚀 B．钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe-3e-=Fe3＋ C．以Zn、Fe为电极，以酸化的3% NaCl溶液作电解质溶液，连接成原电池装置，过一段时间，从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察现象，探究金属的电化学保护法 D．将中间裹有锌皮的铁钉放在滴有酚酞的饱和NaCl溶液中，一段时间后观察铁钉周围溶液颜色变化，探究铁钉能发生吸氧腐蚀 【答案】C 【解析】A．中性环境中，Fe发生吸氧腐蚀，A错误； B．钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀，其负极反应式为：Fe-2e-=Fe2＋，B错误； C．该原电池装置中，Fe作正极被保护，从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，没有特征蓝色沉淀生成，该方案能用于探究金属的电化学保护法，C正确； D．Zn比Fe活泼，Zn作负极，铁钉被保护，未发生吸氧腐蚀，该方案不能用于探究铁钉的吸氧腐蚀，D错误； 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $