第三节 金属的腐蚀与防护（举一反三专项训练，天津专用）【上好课】化学人教版选择性必修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】（24-25高二上·天津·期末）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Fe元素的金属性弱于Sn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” 【变式1-1】（22-23·高二上·天津·期末）对金属腐蚀及防护的表述正确的是（   ） A．金属腐蚀的本质：金属失电子发生还原反应 B．牺牲阳极的阴极保护法：被保护的金属应做负极 C．外加电流阴极保护法：被保护的金属应与电源正极相连 D．金属表面涂油漆：可避免金属与电解质溶液接触 【变式1-2】（23-24高二上·天津红桥·期末）下列说法不利于金属腐蚀防护的是 A．在铁塔的表面喷油漆 B．将钢铁制成不锈钢 C．菜刀切菜后不洗净就放回刀架 D．埋在地下的钢管与锌块连接 【变式1-3】（24-25高二上·天津和平·期末）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． 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】（23-24高二上·天津南开·期末）家庭煤气（液化石油气）灶的部件说明如图所示，下列说法正确的是 A．外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼 B．炉头容易生锈，主要是高温下铁发生电化学腐蚀 C．锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀 D．灶脚由螺钉和外层电木（一种耐高温塑料）组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用 【变式2-1】（22-23高二上·天津河北·期末）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．用铜质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 B．为了保护海轮的船壳，常在船壳上附加锌块 C．在空气中，铝表面会生成一层致密氧化膜 D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀 【变式2-2】（22-23高二上·天津·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比纯铁容易生锈 B．银质物品久置表面变暗 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 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】（24-25高二上·天津红桥·期末）下列有关钢铁的腐蚀和防护的说法中不正确的是 A．镀锌铁皮和镀锡铁皮破损后，前者更易被腐蚀 B．将铁件与电源负极相连。可实现电化学保护 C．将钢管与锌板堆放在一起，可保护钢管少受腐蚀 D．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀负极反应相同，正极反应不同 【变式3-1】（23-24高二上·天津·期末）化学与生活密切相关，下列有关说法不正确的是 A．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的锌块可防止闸门被腐蚀 B．用 处理废水中的 等重金属离子 C．用饱和氯化铵溶液可以清洗钢铁表面的锈迹 D．泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝 【变式3-2】（24-25高三上·天津河西·期末）下列说法正确的是 A．图①铁电极表面产生黄绿色气体 B．根据图②，若在铁上镀铜，电极材料为Cu C．根据图③，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于处 D．图④可构成铜锌双液原电池，并能持续供电 【变式3-3】（20-21高二上·天津滨海新·期末）关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．在酸性环境中，钢铁发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e- =Fe2+ B．钢铁表面吸附极弱酸性或中性水膜，发生吸氧腐蚀，正极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH- C．外加电流法是把被保护的钢闸门作为阳极，用惰性电极作为辅助阴极 D．锅炉内壁镶嵌镁块能保护锅炉的钢铁部分 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】（24-25·高二上·天津·期末）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4-1】（24-25高二上·天津南开·期末）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中铁被腐蚀的最快的是 A． B． C． D． 【变式4-2】（21-22高二上·天津·期末）用下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得具支锥形瓶中压强、溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列分析错误是 A．压强增大主要是因为产生了H2 B．pH=4时正极只发生：O2+ 4e+ 4H+→2H2O C．负极的反应都为：Fe-2e-→ Fe2+ D．都发生了吸氧腐蚀 【变式4-3】（21-22高二上·天津·期末）某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了如图实验： 实验序号 ① ② ③ ④ 实验内容 (1)一周后观察，铁钉被腐蚀程度最大的是 (填实验序号)。 (2)实验③中主要发生的是 (填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)。 (3)铁发生电化学腐蚀的负极反应式为 。 (4)实验④中正极的电极反应式为 。 (5)根据上述实验，你认为铁发生电化学腐蚀的条件是 。 (6)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。金属防腐的方法很多，常用方法有： A．喷涂油漆     B．电镀金属     C．电化学保护法      D．制成不锈钢 手术刀采用的防腐方法是 (填字母序号，下同)，钢铁桥梁常采用的防腐方法是 。 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】（24-25高二上·天津·期末）下列有关金属的腐蚀与防护的说法中错误的是 A．采用外加电流法保护钢闸门，把钢闸门与直流电源正极相连 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多 D．利用阳极氧化法，使铝制品表面形成致密的氧化膜而钝化 【变式5-1】（23-24高二上·天津·期末）为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是 A．该方法是将化学能转化成了电能 B．该方法中钢管道作正极 C．该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法” D．镁块上发生的电极反应为 【变式5-2】（21-22高二上·天津东丽·期末）下列说法错误的是 A．在钢铁设备上安装若干镁合金块或锌块，可保护设备不被腐蚀 B．将钢闸门通过导线与直流电源的正极相连，保护闸门不被腐蚀 C．厨房中炒完菜的铁锅应及时清洗并擦干，防止发生电化学腐蚀 D．镀锌铁表面的镀层如发生破损，被腐蚀的仍然是镀层 【变式5-3】（22-23高二上·天津河西·期末）下列叙述中正确的是 A．生铁是铁合金，其抗腐蚀能力比纯铁强 B．在铁制品上镀铜时，铁制品为阴极 C．用锡焊接的铁质器件，焊接处不易生锈 D．铁管上镶嵌锌块，铁管易被腐蚀 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】（23-24高二上·天津·期末）下列各装置中都盛有0.1 mol•L-1的NaCl溶液，放置相同时间后，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．③①④② B．①②④③ C．②①④③ D．②①③④ 【变式6-1】（24-25高二上·天津·期末）下列说法不正确的是 A．装置①中K键闭合，片刻后a极附近先变红 B．装置①中K键闭合，电子沿着的路径移动 C．装置②中铁腐蚀速率由大到小的顺序：只闭合只闭合都断开>只闭合 D．装置③中当铁制品上析出铜时，转移的电子为 【变式6-2】（2012·山东·高考真题）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　　） A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu﹣Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，Zn﹣MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 【变式6-3】（24-25高二上·天津·期末）下列过程中，化学反应速率的增大对人类有益的是 A．金属的腐蚀 B．橡胶的老化 C．氨的合成 D．食物的腐败 / 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】（24-25高二上·天津·期末）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Fe元素的金属性弱于Sn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 【详解】A．Fe被腐蚀说明Fe元素的金属性强于Sn元素，A错误； B．海水含大量的盐，腐蚀较快，由图示可以看出乙是海水环境下的腐蚀情况，B错误； C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为，C错误； D．焊点附近用锌块打“补丁”，采用牺牲阳极法，可以防止舰艇在海水中被腐蚀，D正确； 答案为D。 【变式1-1】（22-23·高二上·天津·期末）对金属腐蚀及防护的表述正确的是（   ） A．金属腐蚀的本质：金属失电子发生还原反应 B．牺牲阳极的阴极保护法：被保护的金属应做负极 C．外加电流阴极保护法：被保护的金属应与电源正极相连 D．金属表面涂油漆：可避免金属与电解质溶液接触 【答案】D 【详解】金属腐蚀的本质就是金属单质变成金属阳离子的过程，在腐蚀过程中金属只能失电子发生氧化反应，故A错误。牺牲阳极的阴极保护法，应在被保护的金属上连上更活泼的金属，此时被保护的金属应做正极。故B错误。如果用外加电流阴极保护法对金属防护，应使被保护的金属做阴极，应与电源负极相连，故C错误。金属表面涂油漆：可避免金属与电解质溶液接触，故D正确。本题的正确选项为D。 【变式1-2】（23-24高二上·天津红桥·期末）下列说法不利于金属腐蚀防护的是 A．在铁塔的表面喷油漆 B．将钢铁制成不锈钢 C．菜刀切菜后不洗净就放回刀架 D．埋在地下的钢管与锌块连接 【答案】C 【详解】A． 在铁塔的表面喷油漆,就可以阻止金属与空气接触，从而可以保护金属，防止金属被腐蚀，错误； B． 将钢铁制成不锈钢，从而增强了金属的抗腐蚀性能，有利于金属腐蚀防护，错误； C． 菜刀切菜后不洗净就放回刀架，在菜刀上附着的物质会导致金属更容易被腐蚀，不利于金属腐蚀防护，正确； D． 埋在地下的钢管与锌块连接，由于金属活动性Zn>Fe，铁为正极，得到保护，错误。 【变式1-3】（24-25高二上·天津和平·期末）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 【详解】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。 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】（23-24高二上·天津南开·期末）家庭煤气（液化石油气）灶的部件说明如图所示，下列说法正确的是 A．外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼 B．炉头容易生锈，主要是高温下铁发生电化学腐蚀 C．锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀 D．灶脚由螺钉和外层电木（一种耐高温塑料）组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用 【答案】D 【详解】A．铝合金材料，不易锈蚀是因为铝表面形成致密的氧化膜，不是因为铝不活泼，故A错误； B．燃气灶的中心部位容易生锈，主要是高温下铁发生是化学腐蚀，不是电化学腐蚀，故B错误； C．锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，发生电化学腐蚀，故C错误； D．外层电木保护了内层的螺钉，起到了防止金属腐蚀的作用，故D正确； 故选D。 【变式2-1】（22-23高二上·天津河北·期末）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．用铜质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 B．为了保护海轮的船壳，常在船壳上附加锌块 C．在空气中，铝表面会生成一层致密氧化膜 D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀 【答案】C 【详解】A．用铜质铆钉铆接铁板时，铁、铜及周围的电解质溶液构成原电池，由于Fe的活动性比Cu强，所以Fe为原电池的负极，发生氧化反应，因此铁板易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，A不符合题意； B．为了保护海轮的船壳，常根据原电池反应原理，在船壳上附加活动性比铁强的锌块，铁、锌及周围的海水构成原电池，锌为负极，首先被氧化腐蚀，轮船得到了保护，与电化学腐蚀有关，B不符合题意；； C．在空气中，铝与空气中的O2发生氧化还原反应产生一层致密氧化膜Al2O3，阻止金属进一步氧化，因此铝具有一定的抗腐蚀性能，与电化学腐蚀无关，C符合题意； D．埋在潮湿土壤里的铁管，Fe、其中的杂质C及周围的电解质溶液会构成原电池，铁作原电池的负极，发生电化学腐蚀，因而比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，D不符合题意； 故合理选项是C。 【变式2-2】（22-23高二上·天津·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．生铁比纯铁容易生锈 B．银质物品久置表面变暗 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 【答案】B 【详解】A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意； B．银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意； C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意； D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意； 答案为B。 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】（24-25高二上·天津红桥·期末）下列有关钢铁的腐蚀和防护的说法中不正确的是 A．镀锌铁皮和镀锡铁皮破损后，前者更易被腐蚀 B．将铁件与电源负极相连。可实现电化学保护 C．将钢管与锌板堆放在一起，可保护钢管少受腐蚀 D．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀负极反应相同，正极反应不同 【答案】A 【详解】A．锡、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁作负极而加速被腐蚀；锌、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁作正极被保护，镀锌铁皮和镀锡铁皮破损后，后者更易被腐蚀，故A错误； B．将铁件与电源负极相连，铁件作阴极，使铁件上积累大量电子，而铁不能得电子，从而防止金属被腐蚀，可实现电化学保护，故B正确； C．锌比铁活泼，将钢管与锌板堆放在一起，锌板作负极，钢管作正极，可保护钢管少受腐蚀，故C正确； D．钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时，都是铁作负极，碳作正极，负极反应均为铁失电子发生氧化反应，如果发生析氢腐蚀时，正极上氢离子得电子生成氢气，如果发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以正极上电极反应式不同，故D正确； 故选A。 【变式3-1】（23-24高二上·天津·期末）化学与生活密切相关，下列有关说法不正确的是 A．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的锌块可防止闸门被腐蚀 B．用 处理废水中的 等重金属离子 C．用饱和氯化铵溶液可以清洗钢铁表面的锈迹 D．泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝 【答案】D 【详解】A．根据牺牲阳极的阴极保护法，在入海口的钢铁闸门上装一定数量的Zn块等可防止闸门被腐蚀，故A项正确； B．用Na2S处理废水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子，利用沉淀的方法处理废水，故B项正确； C．饱和氯化铵溶液水解显酸性，铁锈可溶于酸，因此可用该溶液清洗铁锈，故C项正确； D．泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸氢钠和硫酸铝，故D项错误； 故本题选D。 【变式3-2】（24-25高三上·天津河西·期末）下列说法正确的是 A．图①铁电极表面产生黄绿色气体 B．根据图②，若在铁上镀铜，电极材料为Cu C．根据图③，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于处 D．图④可构成铜锌双液原电池，并能持续供电 【答案】B 【详解】A．图①中，铁电极与电源正极相连，为电解池的阳极，电池工作时，发生反应为Fe-2e-=Fe2+，则铁电极表面不产生黄绿色气体，A不正确； B．根据图②中电子流动的方向，a电极为阴极，b电极为阳极，若在铁上镀铜，Cu应作阳极，所以电极材料为Cu，B正确； C．根据图③，若开关K置于处，则形成原电池，Fe作负极，会加速铁的腐蚀，C不正确； D．图④中，Zn与CuSO4直接反应，不能构成原电池，若将两烧杯内的溶液互换，可构成铜锌双液原电池，并能持续供电，D不正确； 故选B。 【变式3-3】（20-21高二上·天津滨海新·期末）关于金属的腐蚀与防护的说法错误的是 A．在酸性环境中，钢铁发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e- =Fe2+ B．钢铁表面吸附极弱酸性或中性水膜，发生吸氧腐蚀，正极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH- C．外加电流法是把被保护的钢闸门作为阳极，用惰性电极作为辅助阴极 D．锅炉内壁镶嵌镁块能保护锅炉的钢铁部分 【答案】C 【详解】A．酸性环境中，钢铁形成原电池原理发生腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程为Fe-2e- =Fe2+，A正确； B．钢铁表面水膜酸性较弱或中性时，发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子发生还原反应，电极方程式为O2+4e– + 2H2O = 4OH–，B正确； C．外加电流的阴极保护法是利用电解池原理让被保护的金属连电源的负极作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，若被保护的金属作阳极将会发生氧化反应被腐蚀，C错误； D．锅炉内壁镶嵌镁块，形成原电池原理，镁作负极被氧化，钢铁作正极被保护，D正确； 故答案选C。 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】（24-25·高二上·天津·期末）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4-1】（24-25高二上·天津南开·期末）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中铁被腐蚀的最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】不同条件下金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池中，两极金属活泼性差越大，负极金属被腐蚀的速率越快 【详解】A．该装置为电解装置，Fe作阳极被腐蚀； B．该装置为电解池，Fe作阴极，被保护； C．该装置为原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极，负极被腐蚀； D．该装置为原电池，Zn比Fe活泼，Fe作正极，正极被保护； 结合以上分析，腐蚀速率：A＞C＞D＞B，故A正确； 故选：A。 【变式4-2】（21-22高二上·天津·期末）用下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测得具支锥形瓶中压强、溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列分析错误是 A．压强增大主要是因为产生了H2 B．pH=4时正极只发生：O2+ 4e+ 4H+→2H2O C．负极的反应都为：Fe-2e-→ Fe2+ D．都发生了吸氧腐蚀 【答案】B 【详解】A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确； B．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么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，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，B错误； C．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，发生的电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，C正确； D．由题干溶解氧随时间变化曲线图可知，三种pH环境下溶解氧的浓度都有减小，则都发生了吸氧腐蚀，D正确； 故答案为：B。 【变式4-3】（21-22高二上·天津·期末）某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了如图实验： 实验序号 ① ② ③ ④ 实验内容 (1)一周后观察，铁钉被腐蚀程度最大的是 (填实验序号)。 (2)实验③中主要发生的是 (填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)。 (3)铁发生电化学腐蚀的负极反应式为 。 (4)实验④中正极的电极反应式为 。 (5)根据上述实验，你认为铁发生电化学腐蚀的条件是 。 (6)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。金属防腐的方法很多，常用方法有： A．喷涂油漆     B．电镀金属     C．电化学保护法      D．制成不锈钢 手术刀采用的防腐方法是 (填字母序号，下同)，钢铁桥梁常采用的防腐方法是 。 【答案】(1)④ (2)电化学腐蚀 (3)Fe-2e-=Fe2+ (4)O2+2H2O+4e-=4OH- (5)铁接触空气和电解质溶液(铁与潮湿空气接触) (6) D A 【详解】（1）①在干燥空气中难以腐蚀；②隔绝空气也难以腐蚀；③④发生电化学腐蚀，但④中电解质溶液离子浓度大，导电性强，电化学腐蚀速率快，因此一周后观察，铁钉被腐蚀程度最大的是④； （2）③中Fe与水、空气增大O2发生的主要是发生吸氧腐蚀，则发生的是电化学腐蚀； （3）铁发生电化学腐蚀时，Fe为负极，失去电子发生氧化反应，则负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+； （4）实验④中在正极杂质C上O2得到电子被还原为OH-，因此正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-； （5）根据上述分析可知：铁发生电化学腐蚀的条件是：金属铁、与铁接触空气和电解质溶液(铁与潮湿空气接触)； （6）手术刀使用的是不锈钢作材料，采用了改变物质的内部结构，增强物质的抗腐蚀性能，故合理选项是D； 钢铁桥梁的钢材长期浸泡在水中，为增强金属的抗腐蚀性能，通常是在金属表面喷涂油漆，由于增加保护层，就可以减少钢铁与空气接触，使金属锈蚀减缓，故合理选项是A。 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】（24-25高二上·天津·期末）下列有关金属的腐蚀与防护的说法中错误的是 A．采用外加电流法保护钢闸门，把钢闸门与直流电源正极相连 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多 D．利用阳极氧化法，使铝制品表面形成致密的氧化膜而钝化 【答案】A 【详解】A．将钢闸门与直流电源的正极相连作阳极加快腐蚀，应该与直流电源的负极相连可防止其被腐蚀，A错误； B．铁比锡活泼，用锡焊接的铁质器件，焊接处铁做负极而加速腐蚀而生锈，B正确； C．金属材料中通常都含有杂质，则金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，且形成原电池后加快反应速率，C正确； D．阳极氧化是一种通过电解在铝表面形成致密氧化膜的方法，可以有效防止进一步腐蚀，D正确； 故选A。 【变式5-1】（23-24高二上·天津·期末）为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是 A．该方法是将化学能转化成了电能 B．该方法中钢管道作正极 C．该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法” D．镁块上发生的电极反应为 【答案】D 【详解】A．金属连片-镁块-潮湿的碱性土壤构成原电池，将化学能转化成了电能，故A正确； B．根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，故B正确； C．根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确； D．镁块作负极，电极反应：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，故D错误； 故选D。 【变式5-2】（21-22高二上·天津东丽·期末）下列说法错误的是 A．在钢铁设备上安装若干镁合金块或锌块，可保护设备不被腐蚀 B．将钢闸门通过导线与直流电源的正极相连，保护闸门不被腐蚀 C．厨房中炒完菜的铁锅应及时清洗并擦干，防止发生电化学腐蚀 D．镀锌铁表面的镀层如发生破损，被腐蚀的仍然是镀层 【答案】B 【详解】A．在钢铁设备上安装若干镁合金或锌块，镁合金或锌块作原电池负极的金属加速被腐蚀，钢铁设备作正极的金属被保护，故A正确； B．将钢闸门通过导线与直流电源的正极相连，钢闸门作阳极，加速了腐蚀，故B错误； C．钢铁在有电解质溶液的环境中易发生电化学腐蚀，炒过菜的铁锅含有电解质溶液，不及时清洗会发生电化学腐蚀，故C正确； D．Fe与Zn形成原电池时Fe作正极被保护，所以镀锌铁的镀层破损后，镀层仍然对铁起保护作用，故D正确； 故选B。 【变式5-3】（22-23高二上·天津河西·期末）下列叙述中正确的是 A．生铁是铁合金，其抗腐蚀能力比纯铁强 B．在铁制品上镀铜时，铁制品为阴极 C．用锡焊接的铁质器件，焊接处不易生锈 D．铁管上镶嵌锌块，铁管易被腐蚀 【答案】B 【详解】A．生铁中含有碳，由于活动性Fe大于C，Fe、C及周围电解质构成原电池，进而腐蚀铁，使得生铁的抗腐蚀能力比纯铁弱，A错误； B．在铁制品上镀铜时，镀件铁制品为阴极，镀层金属铜为阳极，含有Cu2+的溶液为电镀液，B正确； C．用锡焊接的铁质器件，铁、锡及周围电解质构成原电池。由于铁的活动性比锡强，所以焊接处铁易被氧化而生锈，C错误； D．铁管上镶嵌锌块，由于锌的活动性比铁强，首先被腐蚀的是活动性强的锌，故铁管不易被腐蚀，D错误； 故选B。 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】（23-24高二上·天津·期末）下列各装置中都盛有0.1 mol•L-1的NaCl溶液，放置相同时间后，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．③①④② B．①②④③ C．②①④③ D．②①③④ 【答案】C 【分析】电化学腐蚀较化学腐蚀快，金属得到保护时，腐蚀较慢，作原电池正极和电解池阴极的金属被保护。 【详解】①中锌作负极，发生电化学腐蚀，加快锌的腐蚀；②中锌作电解池阳极，在外加电源的作用下，更加快锌的腐蚀；③中锌作电解池阴极，不易被腐蚀；④中发生化学腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③，故合理选项是C 【变式6-1】（24-25高二上·天津·期末）下列说法不正确的是 A．装置①中K键闭合，片刻后a极附近先变红 B．装置①中K键闭合，电子沿着的路径移动 C．装置②中铁腐蚀速率由大到小的顺序：只闭合只闭合都断开>只闭合 D．装置③中当铁制品上析出铜时，转移的电子为 【答案】D 【详解】A．装置①中K键闭合时，形成铜锌原电池，电解饱和硫酸钠溶液，ag为阴极，阴极氢离子放电，同时生成氢氧根离子，所以滤纸a先变红色，故A正确； B．装置①中K键闭合时，形成铜锌原电池，铜锌原电池做电源电解饱和硫酸钠溶液，电子不能在饱和硫酸钠溶液中移动，即电子沿着Zn→a，b→Cu的路径移动，故B正确； C．只闭合K1铁作阳极，加速腐蚀，只闭合K2铁作阴极，被保护，只闭合K3铁作负极，加速腐蚀，都断开Fe为化学腐蚀，则铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，故C正确； D．装置③中，当铁制品的反应为Cu2++2e-=Cu，析出3.2g铜，既0.05molCu时，转移电子数为0.1 NA，故D错误； 故选D。 【变式6-2】（2012·山东·高考真题）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　　） A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu﹣Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，Zn﹣MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 【答案】B 【详解】A、图a中应该是与溶液液面接触处最易腐蚀，因为与氧气接触面积大，A错； B、图b中，开关置于N处，形成原电池，N处中Zn腐蚀加快，Cu﹣Zn合金的腐蚀速率减小，B正确； C、图c中接通开关，Zn做负极，发生析氢腐蚀，Zn腐蚀加快，Pt是产生气泡加快，C错； D、图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀，Zn是负极，发生氧化反应，因而主要是由Zn的氧化作用引起的，D错误。 答案选B。 【变式6-3】（24-25高二上·天津·期末）下列过程中，化学反应速率的增大对人类有益的是 A．金属的腐蚀 B．橡胶的老化 C．氨的合成 D．食物的腐败 【答案】C 【详解】A．金属的腐蚀会消耗金属，造成损失，应该减慢速率，A错误； B．橡胶的老化会减少橡胶制品的使用寿命，造成浪费，应该减慢速率，B错误； C．合成氨时反应速率增大会提高生产效率，对人类有益，C正确； D．食物的腐败会消耗食物，造成浪费，应该减慢速率，D错误； 故选C。 / 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 $