第三节 金属的腐蚀与防护（6大题型专项训练） 化学人教版2019选择性必修1

第三节 金属的腐蚀与防护 题型01 金属的腐蚀 题型02 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 题型03 钢铁的电化学腐蚀 题型04 实验探究电化学腐蚀 题型05 金属的防护 题型06 金属腐蚀的快慢比较 题型01 金属的腐蚀 1.概念 金属或合金与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。 2.金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀： ①含义：金属直接发生 而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等；非电解质液体，如石油。 （2）电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生 ，比较活泼的金属发生 而被腐蚀。 ②条件：接触到电解质溶液。 【典例1】下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是： M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 【变式1-1】下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．铝片可以露置在空中保存 B．铜线和铝线不能直接对接 C．固定铜板的铁螺丝易生锈 D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热 【变式1-2】下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应 B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 【变式1-3】化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A．海水淡化可以解决淡水危机，用光催化分解水代替电解水制氢气可实现节能环保 B．电动车上常装有铅蓄电池，随着放电的进行，硫酸的浓度不断增大，此时需要充电来降低其浓度 C．利用海洋真菌可降解聚乙烯等多种塑料，温度越高降解速率不一定越快 D．银质器皿久置于空气中其表面通常会变暗，这是因为发生了化学腐蚀 题型02 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 现象 区别 实质与 联系 【典例2】化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与其表面接触的一些物质(如、、等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与① 接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀 现象 ② 电流产生 ③ 电流产生 本质 金属被④ 较活泼的金属被⑤ 联系 二者往往同时发生，但⑥ 腐蚀更普遍 【变式2-1】下列有关金属电化学腐蚀的说法中正确的是 A．铜既可以发生析氢腐蚀又可以发生吸氧腐蚀 B．铁只能发生析氢腐蚀 C．铜只能发生吸氧腐蚀 D．吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 【变式2-2】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 【变式2-3】下列关于金属腐蚀与防护，说法正确的是 A．白铁皮与马口铁制品均破损时，白铁皮制品更易被腐蚀 B．钢铁发蓝多用于军工器械，发蓝过程属于物理变化 C．铁能与酸反应，置换出氢气，故生活中的铁发生析氢腐蚀更普遍 D．化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 题型03 钢铁的电化学腐蚀 钢铁的电化学腐蚀分为： 和 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较 水膜酸性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 总反应 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下： 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例3】用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应： B．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能 C．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 D．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 【变式3-1】我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 【变式3-2】有关电化学以下说法不正确的是 A．金属铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时负极反应均相同 B．利用大型储能电站并入电网，可以实现对电能的灵活调节和精确控制 C．金属活动性顺序中K~Al均可以通过电解熔融的氯化物进行冶炼 D．燃料电池发电站可以做到污染物的少排放甚至零排放，被誉为“绿色发电站” 【变式3-3】下列有关实验装置的说法正确的是 A．用图甲装置组装铜锌原电池 B．用图乙所示装置可实现反应： C．实验丙中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响 D．用图丁装置可验证铁钉发生了吸氧腐蚀 题型04 实验探究电化学腐蚀 电化学腐蚀的实验探究 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入实验一图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 实验二：取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。实验二图。解释引起这种变化的原因。 实验现象 实验一：几分钟后，导管末端的水柱液面 ，铁钉表面有锈迹产生 实验二：滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率 实验结论 ①铁钉在中性的食盐水溶液中易发生 腐蚀； ②电化腐蚀比化学腐蚀 【典例4】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 【变式4-1】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 【变式4-2】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 【变式4-3】某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空： (1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式 ，在方括号内用箭头表示出电子流动的方向 。正极反应式是 。 (2)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施 (选填“可行”或“不可行”)。 (3)有同学观察到图1装置在组装时会使导管中液面低于试管中液面，导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时，使导管中液面低于试管中液面的原因是 。消除这一现象的简单操作是 。 题型05 金属的防护 金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 要求：被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块 （2）外加电流法 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【典例5】下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或者镍制成合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D．在金属表面喷漆 【变式5-1】埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 【变式5-2】国产航母福建舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池 B．甲是海水环境下的腐蚀情况 C．被腐蚀时正极反应式为Fe－2e—＝Fe2＋ D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀 【变式5-3】下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 A． 常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B． 白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快 C． 轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D． 钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 题型06 金属腐蚀的快慢比较 金属腐蚀快慢的比较 1.在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的 ＞原电池的 ＞化学腐蚀＞原电池的 ＞电解池的 。 2.在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀； 金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越 。 【典例6】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__________。 【变式6-1】下列各容器中盛有海水，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是    A. ④＞②＞①＞③＞⑤＞⑥ B．⑤＞④＞②＞③＞①＞⑥ C．④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤ D．⑥＞③＞⑤＞②＞④＞① 【变式6-2】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。下图为两种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．图乙所示钢闸门的防腐效果比图甲好 B．图甲中，阳极材料需应定期更换 C．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： 【变式6-3】下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀 B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀 C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀 D．改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属的腐蚀与防护 题型01 金属的腐蚀 题型02 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 题型03 钢铁的电化学腐蚀 题型04 实验探究电化学腐蚀 题型05 金属的防护 题型06 金属腐蚀的快慢比较 题型01 金属的腐蚀 1.概念 金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀： ①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等；非电解质液体，如石油。 （2）电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 ②条件：接触到电解质溶液。 【典例1】下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是： M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 【答案】B 【解析】金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。 【变式1-1】下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．铝片可以露置在空中保存 B．铜线和铝线不能直接对接 C．固定铜板的铁螺丝易生锈 D．“暖宝宝”撕开包装迅速发热 【答案】A 【解析】A.铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜，与电化学无关，A项符合题意；B.铜、铝、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，B项不符合题意；C.铁、铜、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，C项不符合题意；D.“暖宝宝”中铁粉、碳粉、氯化钠、水构成原电池，反应放热，属于电化学腐蚀，D项不符合题意；故选A。 【变式1-2】下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应 B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 【答案】A 【详解】A．铝的抗腐蚀能力源于其表面易形成致密氧化膜，而非不易与氧气反应，A错误； B．电化学腐蚀根据环境分为吸氧腐蚀（中性/弱酸性）和析氢腐蚀（强酸性），B正确； C．金属腐蚀本质是金属原子失电子被氧化，无论化学或电化学腐蚀均如此，C正确； D．钢铁在潮湿空气中形成微电池，发生电化学腐蚀导致生锈，D正确； 故答案选A。 【变式1-3】化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A．海水淡化可以解决淡水危机，用光催化分解水代替电解水制氢气可实现节能环保 B．电动车上常装有铅蓄电池，随着放电的进行，硫酸的浓度不断增大，此时需要充电来降低其浓度 C．利用海洋真菌可降解聚乙烯等多种塑料，温度越高降解速率不一定越快 D．银质器皿久置于空气中其表面通常会变暗，这是因为发生了化学腐蚀 【答案】B 【详解】A．光催化分解水利用太阳能，比电解水节能环保，A正确； B．铅蓄电池放电时，硫酸参与反应生成水，随着放电的进行，硫酸的浓度降低，B错误； C．真菌降解塑料可能受酶活性影响，高温可能使酶失活，降解速率不一定加快，C正确； D．银与空气中硫化物反应生成Ag2S，属于化学腐蚀，D正确； 故选B。 题型02 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应 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 【典例2】化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与其表面接触的一些物质(如、、等)直接反应而引起的腐蚀 当不纯的金属与① 接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀 现象 ② 电流产生 ③ 电流产生 本质 金属被④ 较活泼的金属被⑤ 联系 二者往往同时发生，但⑥ 腐蚀更普遍 【答案】 电解质溶液 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 【分析】金属单质化合价升高被氧化的过程为金属的腐蚀。 【详解】对于单一的金属单质，在氧化的过程中没有形成原电池，故发生的是化学腐蚀；当不纯的金属单质在空气中被氧化时，有两个活泼性不同的电极，不纯的金属与电解质溶液接触就形成了原电池，此时较活泼的金属的腐蚀为电化学腐蚀。 化学腐蚀是普通的氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀形成了原电池有微弱的电流产生； 化学腐蚀过程中金属被氧化，电化学腐蚀中较活泼的金属被氧化； 由于原电池可以加快化学反应的速率，故在金属腐蚀的过程中往往两种腐蚀一起进行但电化学腐蚀更普遍。 【变式2-1】下列有关金属电化学腐蚀的说法中正确的是 A．铜既可以发生析氢腐蚀又可以发生吸氧腐蚀 B．铁只能发生析氢腐蚀 C．铜只能发生吸氧腐蚀 D．吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 【答案】CD 【详解】A．在金属活动性顺序表中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，A错误； B．在金属活动顺序表中，铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，B错误； C．在金属活动性顺序表中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，C正确； D．在自然界中，中性或极弱酸性的条件更为常见，故吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，D正确； 故选CD。 【变式2-2】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 【详解】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。 【变式2-3】下列关于金属腐蚀与防护，说法正确的是 A．白铁皮与马口铁制品均破损时，白铁皮制品更易被腐蚀 B．钢铁发蓝多用于军工器械，发蓝过程属于物理变化 C．铁能与酸反应，置换出氢气，故生活中的铁发生析氢腐蚀更普遍 D．化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 【答案】D 【详解】A．铁制品的镀层破损后，在潮湿环境中可发生原电池反应，白铁皮（镀锌铁）中锌比铁活泼，反应时锌作负极，被氧化而腐蚀，铁作正极，被保护；马口铁（镀锡铁）中铁比锡活泼，铁作负极，被氧化而腐蚀，A错误； B．钢铁发蓝的原理是钢铁与氧化剂反应生成氧化膜（主要成分为），发蓝过程属于化学变化，B错误； C．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，C错误； D．化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大，D正确； 故答案选D。 题型03 钢铁的电化学腐蚀 钢铁的电化学腐蚀分为：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 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例3】用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是 A．铁发生的电极反应： B．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能 C．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 D．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 【答案】B 【解析】A．铁发生的电极反应：，故A错误；B．铁腐蚀过程中，试管发热，说明化学能转化为热能，故B正确；C．铁粉、炭粉、氯化钠溶液构成原电池，炭粉的存在加快铁腐蚀的速率，故C错误；D．铁腐蚀过程中，试管内温度升高，气体膨胀，导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀，故D错误；选B。 【变式3-1】我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 【答案】B 【解析】金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误，C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故D正确。 【变式3-2】有关电化学以下说法不正确的是 A．金属铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时负极反应均相同 B．利用大型储能电站并入电网，可以实现对电能的灵活调节和精确控制 C．金属活动性顺序中K~Al均可以通过电解熔融的氯化物进行冶炼 D．燃料电池发电站可以做到污染物的少排放甚至零排放，被誉为“绿色发电站” 【答案】C 【详解】A．金属铁在析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，负极反应均为Fe失去电子生成Fe2+：Fe-2e-= Fe2+，A正确； B．大型储能电站通过储存和释放电能，能够平衡电网负荷，提高供电稳定性，实现对电能的灵活调节和精确控制，B正确； C．金属活动性顺序中K~Al的金属通常需电解熔融氧化物或氯化物进行冶炼，例如，铝的冶炼需电解熔融状态的Al2O3，K、Ca、Na、Mg的冶炼电解对应的氯化物，C错误； D．燃料电池通过化学反应直接发电，产物主要为水或二氧化碳，污染物排放极少甚至为零，因此被称为“绿色发电站”，D正确； 答案选C。 【变式3-3】下列有关实验装置的说法正确的是 A．用图甲装置组装铜锌原电池 B．用图乙所示装置可实现反应： C．实验丙中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响 D．用图丁装置可验证铁钉发生了吸氧腐蚀 【答案】D 【详解】A．图甲中Zn电极插入CuSO4溶液，会直接与CuSO4发生置换反应，无法形成原电池，应该让锌电极与硫酸锌溶液接触，铜电极与硫酸铜溶液接触，形成铜锌原电池，A错误； B．图乙中Cu为阴极（接电源负极），石墨为阳极（接电源正极），则阳极OH-放电生成O2，阴极H+放电生成H2，总反应为电解水，无法实现Cu与H2O的反应；若Cu为阳极（接电源正极），可实现反应，B错误； C．中和热测定实验中，铁质搅拌棒导热性强，会导致热量散失，使实验数据误差变大，C错误； D．铁钉浸在中性食盐水中，发生吸氧腐蚀：，左侧试管内气压减小，红墨水倒吸进入导管，可验证吸氧腐蚀，D正确； 故答案选D。 题型04 实验探究电化学腐蚀 电化学腐蚀的实验探究 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入实验一图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 实验二：取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。实验二图。解释引起这种变化的原因。 实验现象 实验一：几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 实验二：滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 ①铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀； ②电化腐蚀比化学腐蚀快 【典例4】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 【答案】B 【解析】a试管中为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b试管中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。 【变式4-1】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； 【详解】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。 【变式4-2】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组的学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里，保存一星期后，下列有关实验现象的描述不正确的是 A．装置I中左侧液面会上升 B．装置I中左侧液面比装置II中高 C．装置II中的有气体生成 D．装置III中的铁钉腐蚀最严重 【答案】D 【详解】A．Ⅰ中铁钉和铜丝相连，由于铁比铜活泼，Ⅰ中盛有10%食盐水，则铁钉会发生吸氧腐蚀，所以I中左侧压强减小，液面上升，故A正确； B．盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，则Ⅱ中左侧液面会下降，即装置I中左侧液面比装置II中高，故B正确； C．盐酸具有挥发性，所以II中左侧空气中含有稀盐酸，导致II中铁钉发生析氢腐蚀，发生了反应为2H++2e-=H2↑，生成了气体，故C正确； D．Ⅲ中虽然铁钉也和铜丝相连，但由于所装试剂为不挥发性硫酸，且浓硫酸具有吸水性，铁钉在干燥的空气中几乎不被腐蚀，故D错误； 故选D。 【变式4-3】某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。完成下列填空： (1)图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式 ，在方括号内用箭头表示出电子流动的方向 。正极反应式是 。 (2)升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施 (选填“可行”或“不可行”)。 (3)有同学观察到图1装置在组装时会使导管中液面低于试管中液面，导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间。图1装置组装时，使导管中液面低于试管中液面的原因是 。消除这一现象的简单操作是 。 【答案】(1) C 电子从负极铁沿导线流向正极碳，故方向为← (2)不可行 (3) 不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面 用针筒从橡胶塞处抽气(或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞) 【详解】（1）氯化钠溶液显中性，所以在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，铁作负极，C作正极，电子从负极铁沿导线流向正极碳，故方向为←；正极上氧气得电子生成OH-，电极反应式为； （2）温度越高，氧气的溶解度越小，反应速率越小，所以用酒精灯加热具支试管，降低反应速率，因此这一措施不可行； （3）一定量的气体，压强与气体体积成反比，体积越小，压强越大，不论是后塞塞子还是后将导管插入水中，都会造成容器中气体体积减小，压强增大，使导管中液面低于试管中液面，所以可以采用用针筒从橡胶塞处抽气或把橡皮塞换成带分液漏斗的单孔塞的方法消除这一现象。 题型05 金属的防护 金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块 （2）外加电流法 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【典例5】下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或者镍制成合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D．在金属表面喷漆 【答案】C 【解析】在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。 【变式5-1】埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 【答案】C 【解析】图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D项错误；X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜、钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项正确。 【变式5-2】国产航母福建舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池 B．甲是海水环境下的腐蚀情况 C．被腐蚀时正极反应式为Fe－2e—＝Fe2＋ D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀 【答案】D 【解析】A项，由图可知，舰艇腐蚀是因为形成了原电池，加快了腐蚀的速率，错误；B项，海水环境下电解质浓度较大，腐蚀更严重，乙是在海水环境下的腐蚀情况，错误；C项，两种环境下，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，错误；D项，锌可以和铁形成原电池，但是此时锌为负极，保护了舰体不被腐蚀，正确。 【变式5-3】下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 A． 常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B． 白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率加快 C． 轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D． 钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 【答案】C 【解析】A．涂层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行保护，A错误； 镀层破损后由于锌的金属性比铁强，和铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀，B错误； 装锌块是牺牲阳极的阴极保护法，C正确； 应是用沥青作涂层的涂层保护法，D错误； 故选C。 题型06 金属腐蚀的快慢比较 金属腐蚀快慢的比较 1.在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2.在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀； 金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 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。 【典例6】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__________。 【答案】④>②>①>③ 【解析】当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。 【变式6-1】下列各容器中盛有海水，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是    A. ④＞②＞①＞③＞⑤＞⑥ B．⑤＞④＞②＞③＞①＞⑥ C．④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤ D．⑥＞③＞⑤＞②＞④＞① 【答案】C 【解析】由题图可知，④中铁作电解池的阳极，被腐蚀的速率最快；②、⑥中铁作原电池的负极，铁被腐蚀，且两电极金属的活泼性相差越大，负极金属越容易被腐蚀，则铁被腐蚀的速率：⑥＞②；①中铁发生化学腐蚀；⑤中铁作电解池的阴极，铁被保护，被腐蚀的速率最慢；③中铁作原电池的正极，铁被保护，但被腐蚀的速率大于⑤。综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢的原序为④＞⑥＞②＞①＞③＞⑤，C项符合题意。 故选C。 【变式6-2】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。下图为两种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．图乙所示钢闸门的防腐效果比图甲好 B．图甲中，阳极材料需应定期更换 C．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： 【答案】C 【分析】图甲为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，它作为原电池的负极，失去电子被氧化，钢闸门作为原电池的正极被保护；图乙为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，钢闸门作为电解池的阴极被保护，据此解题。 【详解】A．图甲是牺牲阳极的阴极保护法，利用较活泼的金属被腐蚀，保护钢闸门；图乙是外加电流的阴极保护法，钢闸门接电源负极，被保护效果更稳定、更好，A正确； B．图甲中，阳极材料会不断被腐蚀消耗，因此需定期更换，B正确； C．图乙中，辅助阳极材料若选用铜，铜会在阳极失电子被氧化，无法持续起到辅助阳极的作用，理想的辅助阳极应是惰性材料，如石墨等，只传递电子，自身不被大量消耗，所以辅助阳极材料通常不选用铜，C错误； D．图乙中，钢闸门接电源负极，为阴极，当外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的氧气也会竞争放电，故可发生：，D正确； 故选C。 【变式6-3】下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是 A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀 B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀 C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀 D．改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀 【答案】A 【详解】A．有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀为形成原电池的电化学腐蚀，故A错误； B．在船舶外壳装上锌块，锌为负极，负极金属易被腐蚀，正极金属被保护，该保护金属的方法称为牺牲阳极法，故B正确； C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确； D．通过添加其他金属元素，改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀，故D正确； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $