第27讲 金属的腐蚀与防护（暑假预习讲义）新高二化学人教版

第27讲 金属的腐蚀与防护 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2.认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 预习重点 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别、金属防腐常用的防护方法。 预习难点 金属腐蚀的类型及防护方法 情｜境｜启｜思 生活中常常会遇到一些金属被腐蚀得无法使用，但是有些相同的物体放在不同的环境下，腐蚀情况也会有明显的不同。那么金属腐蚀的条件是什么呢？什么条件下的金属腐蚀更快更严重呢？有什么方法可以去保护金属不被腐蚀吗？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 金属腐蚀 1.概念 金属或合金与周围的 或 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： 化学腐蚀 含义：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生 而引起的腐蚀。 条件：干燥气体，如 、 、 等， 液体，如石油。 电化学腐蚀 含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生 反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 条件：接触到 溶液。 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 3.钢铁的电化学腐蚀 （1）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 实验原理 实验一： 负极：2Fe－4e-=2Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O 实验二： 负极：Zn－2e-=Zn2+ 正极：2H+2e-=H2 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 （2）钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较 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 【例1】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 【解题要点】吸氧腐蚀与析氢腐蚀的主要区别在于电解质溶液的酸碱性。 【即练1】下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是(　　) A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀 B．铁只能发生析氢腐蚀 C．铜只能发生吸氧腐蚀 D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍 【即练2】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＋ 知识点02 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 或 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 ，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，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；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 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 ，则该金属就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 原理：原电池原理，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。 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按实验一图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从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](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 实验二：将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5-6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光。如实验二图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养血中；如实验二图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 实验现象 实验一：电流表指针偏转，锌片溶解，铁片上有气泡产生，无蓝色沉淀生成 实验二：铁钉周围变红，铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。 实验结论 实验一：溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀。 实验二：铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀。 实验原理 实验一： 锌电极：Zn－2e-=Zn2+ 铁电极：2H++2e-=H2↑ 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 实验二： 负极：Zn－2e-=Zn2+ 正极：2H+2e-=H2 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验现象解释 ①裹有锌皮的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌一端为负校（卧阳极），锌失去电子变成锌离子铁需为王极（阴极），氧气得到电子，性成氢氧根离子使该端溶液的碱性增强酚酞变红。 ②缠有铜丝的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。铁比铜活泼，铁一端为负极（阳极），铁失去电子变成铁离子，铁离子与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀；铜一端为正极（阴极），氧气得到电子，生成的氢氧根离子使该端溶液的碱性增强，酚酞变红。 （2）外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为 ，与电源的负极 。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 ①钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成 ，而不是生成Fe3＋ ②金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 ③铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 ④两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果 。 ⑤金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生 腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生 腐蚀。 4.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢： 引起的腐蚀＞ 引起的腐蚀＞ 腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越 ，负极金属越 被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀 。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越 ，负极金属越 被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液 稀H2SO4 NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越 ，负极金属腐蚀速率越 。如腐蚀速率：1 mol·L－1盐酸 0.1 mol·L－1盐酸 0.1 mol·L－1醋酸 海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越 ，负极金属越 被腐蚀。如腐蚀速率：海水 淡水 酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率 于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【例2】将Zn块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，下列有关说法不正确的是 A．该装置设计利用了原电池原理 B．Zn的金属性比Fe的金属性强 C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn 【解题要点】牺牲阳极法和外加电流法的主要区别是看有没有外加电源。 【即练3】全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是 A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 【即练4】“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是 A．两种保护法中都要采用辅助电极 B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极 C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理 D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀 一、单选题 1．（25-26高二下·江苏·期中）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．黄铜(锌铜合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 2．（25-26高一下·江苏连云港·期中）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Fe2+ B．正极反应式为Fe-2e-=Fe2+ 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 3．（25-26高一下·山东日照·期中）航海船只的船底四周镶嵌锌块，可以延缓其在海水环境下的腐蚀。下列说法正确的是 A．镶嵌的锌块为正极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．锌发生反应：Zn D．该法为外加电流阴极保护法 4．研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A．①中，溶液中溶解的不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少 C．③中正极反应： D．对比①②③，说明苯能隔绝 5．（25-26高二上·江苏苏州·期中）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1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 B．图1、图2中钢闸门上均主要发生了还原反应 C．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子，被氧化损耗 D．图1是牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法 6．（25-26高三上·天津西青·期末）暖贴主要由铁粉、活性炭、无机盐、水、硅石、吸水性树脂等组成，如图所示，具有携带方便、发热快、持续时间久等优点。下列有关说法错误的是 A．暖贴发热原理为铁的吸氧腐蚀 B．暖贴使用后产生的红色固体成分为 C．负极反应式为： D．活性炭作为原电池正极材料 7．（25-26高一下·陕西西安·期中）下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法防护 D．制成不锈钢防护 8．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” 9．（24-25高一下·福建福州·期中）实验研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况剖面示意图如下，下列说法正确的是 A．铁闸腐蚀的过程中产生氢气 B．图中生成铁锈最多的是乙区域 C．铁腐蚀时的电极反应式： D．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 10．向某打磨过的生铁片表面滴一滴含酚酞和的食盐水(如图1)，一段时间后生铁片上出现“斑痕”，其边缘与中心区域显示出不同的颜色，在两色环交界处出现铁锈如图2所示。 下列说法正确的是 A．中心区域显红色 B．边缘处电极反应式： C．当电路中有电子转移时，最终会有铁锈生成 D．实验过程中存在反应： 11．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+ B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2 C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3 D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连 二、非选择题 12．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_______。 13．（25-26高二上·内蒙古通辽·期中）完成下列小题 (1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答： ①氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_____，在导线中电子流动方向为_____(用a、b表示)。 ②负极反应式为_____。 (2)电池工作时，和连续由外部供给，电池可连续不断提供电能，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下： a． b． ①反应a中的还原剂是_____，反应b中的氧化剂是_____。 ②金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为_____。 (3)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_____(填字母序号)。 a．碳棒b．锌板c．铜板 该电化学保护方法的名称是_____。 (4)图2中，钢闸门C为_____极，用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，总反应的离子方程式为_____。 (5)有关上述实验，下列说法正确的是_____。 A．溶液中Na+向D极移动 B．从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 14．（25-26高二上·河南洛阳·期中）海洋出水铁质文物表面有凝结物，研究其形成原理和脱氯方法对保护文物意义重大。 (1)文物出水清淤后，须尽快浸泡在稀 NaOH或 Na2CO3溶液中进行现场保护。 ① 钢铁腐蚀主要发生的是吸氧腐蚀，正极的电极反应为___________。 ② 文物浸泡在碱性溶液中比暴露在空气中能减缓吸氧腐蚀，其原因是___________。 (2)有氧环境中，海水中的铁质文物表面形成FeO(OH)等凝结物。 ①FeO(OH)和 Fe2+转化成Fe3O4， Fe3O4又被氧化成FeO(OH)，如此往复使得文物不断被腐蚀。写出Fe3O4被氧化生成 FeO(OH)的化学方程式：___________。 ②海水中的Cl⁻钻透力强，可以代替文物表面凝结物中的阴离子，吸附在腐蚀产物表面，吸附后的可溶性中间产物水解后生成的___________会加速腐蚀。 ③ 铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。依据原理设计如下实验：向NaCl溶液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液和酚酞，将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为___________。 (3)碱性环境中，利用电解还原法将铁质文物打捞出水后进行脱氯处理。电解时文物表面的FeO(OH)转化为Fe3O4，文物与电源___________(填“正极”或“负极”)相连，电极反应为___________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第27讲 金属的腐蚀与防护 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2.认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 预习重点 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别、金属防腐常用的防护方法。 预习难点 金属腐蚀的类型及防护方法 情｜境｜启｜思 生活中常常会遇到一些金属被腐蚀得无法使用，但是有些相同的物体放在不同的环境下，腐蚀情况也会有明显的不同。那么金属腐蚀的条件是什么呢？什么条件下的金属腐蚀更快更严重呢？有什么方法可以去保护金属不被腐蚀吗？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 金属腐蚀 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： 化学腐蚀 含义：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。 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。 电化学腐蚀 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。 条件：接触到电解质溶液。 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 3.钢铁的电化学腐蚀 （1）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 实验原理 实验一： 负极：2Fe－4e-=2Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O 实验二： 负极：Zn－2e-=Zn2+ 正极：2H+2e-=H2 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 （2）钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 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 【例1】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。 【解题要点】吸氧腐蚀与析氢腐蚀的主要区别在于电解质溶液的酸碱性。 【即练1】下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是(　　) A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀 B．铁只能发生析氢腐蚀 C．铜只能发生吸氧腐蚀 D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍 【答案】C 【解析】在金属活动性顺序中，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，故A项错误，C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，故B错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D错误。 【即练2】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。 知识点02 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，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；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，则该金属就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 原理：原电池原理，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。 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按实验一图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从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](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 实验二：将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5-6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光。如实验二图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养血中；如实验二图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 实验现象 实验一：电流表指针偏转，锌片溶解，铁片上有气泡产生，无蓝色沉淀生成 实验二：铁钉周围变红，铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。 实验结论 实验一：溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀。 实验二：铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀。 实验原理 实验一： 锌电极：Zn－2e-=Zn2+ 铁电极：2H++2e-=H2↑ 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 实验二： 负极：Zn－2e-=Zn2+ 正极：2H+2e-=H2 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验现象解释 ①裹有锌皮的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌一端为负校（卧阳极），锌失去电子变成锌离子铁需为王极（阴极），氧气得到电子，性成氢氧根离子使该端溶液的碱性增强酚酞变红。 ②缠有铜丝的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。铁比铜活泼，铁一端为负极（阳极），铁失去电子变成铁离子，铁离子与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀；铜一端为正极（阴极），氧气得到电子，生成的氢氧根离子使该端溶液的碱性增强，酚酞变红。 （2）外加电流法 原理：电解池原理，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。 ①钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋ ②金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 ③铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 ④两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 ⑤金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 4.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 【例2】将Zn块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，下列有关说法不正确的是 A．该装置设计利用了原电池原理 B．Zn的金属性比Fe的金属性强 C．Zn极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ D．工作时电子经外电路由钢铁设施流向金属Zn 【答案】D 【解析】A．锌和铁相连浸泡在海水里构成了原电池，锌做负极，失去电子被氧化，钢铁设施做正极被保护，该装置设计利用了原电池原理，故Ａ正确； B．在该原电池中锌失去电子做负极，所以锌的金属性比铁强，故Ｂ正确； C．锌做负极，失去电子被氧化，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故Ｃ正确； D．原电池中电子由负极流向正极，锌为负极，钢铁设施为正极，工作时电子经外电路由金属锌流向钢铁设施，故Ｄ错误； 故选Ｄ。 【解题要点】牺牲阳极法和外加电流法的主要区别是看有没有外加电源。 【即练3】全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是 A．钢铁发生腐蚀的负极反应为Fe - 2e- = Fe2+ B．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管 C．将导线与Zn块连接可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法 D．导线与Zn块连接时，电子从Zn块流向钢铁输水管 【答案】B 【分析】要防止钢铁输水管被腐蚀，可以采用两种电化学防腐方法：一为原电池原理：牺牲阳极法，将钢铁输水管设计为原电池的正极被保护，负极采用活波金属被消耗用来保护正极钢铁输水管；二为电解原理：外加电流法，将钢铁输水管与外接电源的负极相连接，用惰性电极作阳极，通过电解原理将钢铁输水管保护起来，据此分析回答。 【解析】A．钢铁发生腐蚀的负极为铁元素，被氧化失去电子转化为，电极反应式为：Fe - 2e- = Fe2+，A正确； B．导线与Cu块连接，钢铁输水管的Fe比Cu活波，形成原电池后Fe作负极失去电子被腐蚀，起不到保护钢铁输水管作用，B错误； C．将导线与Zn块连接，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，可保护钢铁设备，该防护方法为牺牲阳极法，C正确； D．导线与Zn块连接时，Zn比钢铁输水管的Fe活波，形成原电池后Zn作负极失去电子被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，原电池中电子由负极流向正极，则电子从Zn块流向钢铁输水管，D正确； 故答案为：B。 【即练4】“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的是 A．两种保护法中都要采用辅助电极 B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极 C．“牺牲阳极法”利用了电解池原理 D．钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀 【答案】C 【解析】A．“外加电流法”采用辅助电极作阳极，“牺牲阳极法”采用辅助电极作负极，故都要采用辅助电极，A正确； B．利用“外加电流法”时，铁连接电源负极，作阴极，被保护，B正确； C．“牺牲阳极法”利用了原电池原理，C错误； D．钢铁在潮湿空气中会形成原电池，故生锈发生了电化学腐蚀，D正确； 故选C。 一、单选题 1．（25-26高二下·江苏·期中）下列事实中，与电化学腐蚀无关的是 A．金属钠置于空气中表面变暗 B．黄铜(锌铜合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 【答案】A 【详解】A．金属钠置于空气中表面变暗是钠直接与空气中的氧气反应生成氧化钠，属于化学腐蚀，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，A符合题意； B．黄铜为锌铜合金，形成原电池时更活泼的锌作负极被腐蚀，铜作正极被保护，因此不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关，B不符合题意； C．铁和铜接触时，潮湿环境下可形成原电池，更活泼的铁作负极被氧化生成铁锈，与电化学腐蚀有关，C不符合题意； D．镀层受损后，铁、银和电解质溶液可形成原电池，更活泼的铁作负极被腐蚀，因此铁表面更易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，D不符合题意； 故选A。 2．（25-26高一下·江苏连云港·期中）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Fe2+ B．正极反应式为Fe-2e-=Fe2+ 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】A 【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Fe2+，溶液中的氧气在正极得电子生成OH-，据此分析解答。 【详解】A．Fe失电子转化为Fe2+，即X离子为Fe2+，故A正确； B．溶液中的氧气在正极得电子生成OH-，电极反应为：，故B错误； 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； 故答案选A。 3．（25-26高一下·山东日照·期中）航海船只的船底四周镶嵌锌块，可以延缓其在海水环境下的腐蚀。下列说法正确的是 A．镶嵌的锌块为正极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．锌发生反应：Zn D．该法为外加电流阴极保护法 【答案】C 【详解】A．金属活动性Zn强于Fe，二者与海水构成原电池时Zn作负极，A错误； B．Zn作为负极会不断失电子被腐蚀消耗，需要定期更换，无法永久使用，B错误； C．Zn作为负极发生氧化反应，失电子生成锌离子，电极反应为Zn -2e-=Zn2+，C正确； D．该方法为牺牲阳极的阴极保护法，没有外接电源，不属于外加电流阴极保护法，D错误； 故选C。 4．研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A．①中，溶液中溶解的不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少 C．③中正极反应： D．对比①②③，说明苯能隔绝 【答案】D 【详解】①中由于是密闭体系，溶解的较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A正确；苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B正确；根据现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应：，电极反应式合理，C正确；根据现象，③中发生吸氧腐蚀，①③溶液中均溶解有氧气，③中观察到明显锈蚀，说明苯不能隔绝，D错误。 5．（25-26高二上·江苏苏州·期中）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1、图2中钢闸门均为电子输入的一端 B．图1、图2中钢闸门上均主要发生了还原反应 C．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子，被氧化损耗 D．图1是牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法 【答案】C 【详解】A．图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极失去电子被氧化，钢闸门为负极，为电子输入的一端；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，闸门为阴极，为电子输入的一端，故A正确； B．图1、图2中钢闸门分别为正极、阴极，其上均主要发生了还原反应，故B正确； C．图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，故C错误； D．图1为牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法，故D正确； 故选C。 6．（25-26高三上·天津西青·期末）暖贴主要由铁粉、活性炭、无机盐、水、硅石、吸水性树脂等组成，如图所示，具有携带方便、发热快、持续时间久等优点。下列有关说法错误的是 A．暖贴发热原理为铁的吸氧腐蚀 B．暖贴使用后产生的红色固体成分为 C．负极反应式为： D．活性炭作为原电池正极材料 【答案】B 【详解】A．暖贴发热原理为铁粉、活性炭与电解质溶液构成原电池，铁发生吸氧腐蚀，A不符合题意； B．暖贴使用后，被氧化为，红色固体成分为，B符合题意； C．负极发生氧化反应，失去电子生成，电极反应式为，C不符合题意； D．活性炭为原电池正极材料，电极反应式为，D不符合题意； 故选B。 7．（25-26高一下·陕西西安·期中）下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法防护 D．制成不锈钢防护 【答案】A 【详解】A．消耗氧气，故为吸氧腐蚀，A错误； B．外接了电源，使钢闸门成为电解池阴极，避免了钢闸门失电子被氧化，故为外加电流法防护，B正确； C．铁钉与锌皮和含有酚酞和氯化钠的琼脂构成了原电池，铁钉作为正极，是牺牲阳极法防护，C正确； D．不锈钢是铁与铬、镍等金属熔合形成的合金，通过改变金属内部结构提升抗腐蚀能力，属于金属防护的常用方法，D正确； 故选A。 8．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。 【详解】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。 9．（24-25高一下·福建福州·期中）实验研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况剖面示意图如下，下列说法正确的是 A．铁闸腐蚀的过程中产生氢气 B．图中生成铁锈最多的是乙区域 C．铁腐蚀时的电极反应式： D．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 【答案】B 【详解】A．海水呈弱碱性或中性，铁闸主要发生吸氧腐蚀，无氢气产生，仅酸性较强环境的析氢腐蚀才会生成氢气，A错误； B．乙区域靠近液面，氧气充足且接触电解质溶液，Fe失电子生成的迁移至该区域，与正极生成的OH⁻结合后易被氧化，最终生成的铁锈最多，B正确； C．铁腐蚀时负极失电子生成，电极反应式为，不会直接生成，C错误； D．铁的活泼性强于石墨，二者相连构成原电池时铁作负极，会加快铁闸的腐蚀，无法起到保护作用，D错误； 故选B。 10．向某打磨过的生铁片表面滴一滴含酚酞和的食盐水(如图1)，一段时间后生铁片上出现“斑痕”，其边缘与中心区域显示出不同的颜色，在两色环交界处出现铁锈如图2所示。 下列说法正确的是 A．中心区域显红色 B．边缘处电极反应式： C．当电路中有电子转移时，最终会有铁锈生成 D．实验过程中存在反应： 【答案】B 【详解】生铁与氧气、食盐水构成原电池，生铁片作负极，电极反应式为：与反应，生成蓝色沉淀，故中心区域显蓝色，A项错误；在边缘处，由于铁与氧气和水接触，铁失去电子作负极，氧气得电子作正极，发生吸氧腐蚀，生成，电极反应式为：，B项正确；生铁片与盐水、空气构成原电池，生铁片作为负极，发生氧化反应，生成与正极生成的结合生成，进一步被氧气氧化成，再在一定条件下脱水生成铁锈。根据关系式：可知，当电路中有电子转移时，最终会有铁锈生成，C项错误；实验过程中会生成首先与结合生成进一步被氧气氧化成，不存在反应：，D项错误。 11．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+ B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2 C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3 D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连 【答案】D 【分析】在Fe原电池反应引起的腐蚀中，Fe为负极，失去电子发生氧化反应产生Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；在合金中另外一种金属上溶解的O2得到电子发生还原反应产生OH-，Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化产生Fe(OH)3，Fe(OH)3部分失去水分变为铁锈Fe2O3∙xH2O。 【详解】A．Fe易失电子作负极，另外的金属电极为正极，负极上Fe失电子生成Fe2+，则电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，A错误； B．温度和压强未知，气体摩尔体积无法确定，所以无法计算氧气的物质的量，B错误； C．铁合金腐蚀时先生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3∙xH2O，所以最终产物为Fe2O3∙xH2O，C错误； D．为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属作电解池阴极，所以应该将金属连接原电池的负极，D正确； 故合理选项是D。 二、非选择题 12．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。 13．（25-26高二上·内蒙古通辽·期中）完成下列小题 (1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答： ①氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_____，在导线中电子流动方向为_____(用a、b表示)。 ②负极反应式为_____。 (2)电池工作时，和连续由外部供给，电池可连续不断提供电能，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下： a． b． ①反应a中的还原剂是_____，反应b中的氧化剂是_____。 ②金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为_____。 (3)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_____(填字母序号)。 a．碳棒b．锌板c．铜板 该电化学保护方法的名称是_____。 (4)图2中，钢闸门C为_____极，用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，总反应的离子方程式为_____。 (5)有关上述实验，下列说法正确的是_____。 A．溶液中Na+向D极移动 B．从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 【答案】(1) 化学能转化为电能 由流向b (2) 锂(Li) 水 1：2 (3) b 牺牲阳极法 (4) 阴 (5)B 【详解】（1）在KOH碱性氢氧燃料电池中，通入的a极为负极，电极反应式为：；通入的b极为正极，电极反应式为：； ①氢氧燃料电池能量转化的主要形式为：化学能转化为电能；电子从负极沿外电路流向正极，则导线中电子流动方向为：由流向b； ②负极的电极反应式为：。 （2）根据吸氢反应a．和放氢反应b．可知： ①反应a中单质Li的化合价升高，被氧化，作还原剂；而反应b的中+1价的H化合价降低，被还原，作氧化剂； ②由反应a可知：可以储存生成；再根据反应b可知：可以释放出；金属锂吸收的氢气与放出的氢气的物质的量之比为。 （3）利用原电池原理来减缓海水对钢闸门A的腐蚀，需要选择比Fe活泼性强的金属B与钢闸门进行连接，让B作负极，被腐蚀起到保护作用： a．碳棒：比Fe活泼性弱，则铁被腐蚀，起不到保护作用，a不符合要求； b．锌板：比Fe活泼性强，则锌被腐蚀，可以起到保护作用，b符合要求； c．铜板：比Fe活泼性弱，则铁被腐蚀，起不到保护作用，c不符合要求； 故答案为：b； 采用原电池原理来进行电化学保护方法的名称为：牺牲阳极法。 （4）利用电解原理来减缓海水对钢闸门C的腐蚀，需要选择钢闸门C与外接电源的负极进行连接，作为阴极起到保护作用；用氯化钠溶液模拟海水进行实验，当D为石墨块作阳极时，可看作为电解食盐水，则电解总反应的离子方程式为：。 （5）A．在电解中，阳离子向阴极移动，则溶液中向C极移动，A错误； B．D极为阳极，电极反应式为：，处逸出的气体具有强氧化性，能够将氧化为：，使淀粉试纸变蓝，B正确； C．根据总反应可知溶液中损失的是HCl气体，没有损失，所以加适量盐酸不会恢复到电解前电解质的浓度，只能通入跑掉气体等量的HCl气体才能恢复，C错误； 故答案为：B。 14．（25-26高二上·河南洛阳·期中）海洋出水铁质文物表面有凝结物，研究其形成原理和脱氯方法对保护文物意义重大。 (1)文物出水清淤后，须尽快浸泡在稀 NaOH或 Na2CO3溶液中进行现场保护。 ① 钢铁腐蚀主要发生的是吸氧腐蚀，正极的电极反应为___________。 ② 文物浸泡在碱性溶液中比暴露在空气中能减缓吸氧腐蚀，其原因是___________。 (2)有氧环境中，海水中的铁质文物表面形成FeO(OH)等凝结物。 ①FeO(OH)和 Fe2+转化成Fe3O4， Fe3O4又被氧化成FeO(OH)，如此往复使得文物不断被腐蚀。写出Fe3O4被氧化生成 FeO(OH)的化学方程式：___________。 ②海水中的Cl⁻钻透力强，可以代替文物表面凝结物中的阴离子，吸附在腐蚀产物表面，吸附后的可溶性中间产物水解后生成的___________会加速腐蚀。 ③ 铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。依据原理设计如下实验：向NaCl溶液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液和酚酞，将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为___________。 (3)碱性环境中，利用电解还原法将铁质文物打捞出水后进行脱氯处理。电解时文物表面的FeO(OH)转化为Fe3O4，文物与电源___________(填“正极”或“负极”)相连，电极反应为___________。 【答案】(1) O2+2H2O+4e-=4OH- 碱性环境抑制吸氧腐蚀正极反应的进行 (2) 4Fe3O4+O2+6H2O =12FeO(OH) HCl 生铁片上出现蓝色和红色区域 (3) 负极 3FeO(OH)+e-=Fe3O4+OH-+H2O 【详解】（1）①吸氧腐蚀中，正极是O2得电子，在中性或碱性环境下的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-； ②碱性溶液中，OH-浓度大，会降低O2在溶液中的溶解度，同时减少正极反应的速率，因此能减缓吸氧腐蚀，即碱性环境抑制吸氧腐蚀正极反应的进行，故答案为：碱性环境抑制吸氧腐蚀正极反应的进行； （2）①Fe3O4又被氧化成FeO(OH)的反应中需要O2和H2O参与，化学方程式为：4Fe3O4+O2+6H2O =12FeO(OH)，故答案为：4Fe3O4+O2+6H2O =12FeO(OH)； ②Cl-吸附后会形成可溶性铁的氯化物(如FeCl2、FeCl3)，这类物质是强酸弱碱盐会发生水解反应生成Fe(OH)2或Fe(OH)3和HCl，其中HCl会加速腐蚀，故答案为：HCl； ③生铁发生腐蚀会产生Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀(滕氏蓝)，同时正极上发生电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，使溶液显碱性，遇到酚酞显红色，故答案为：生铁片上出现蓝色和红色区域； （3）电解还原法中，FeO(OH)被还原为Fe3O4，被还原的物质在阴极发生反应，阴极需要与电源的负极相连；电极反应：3FeO(OH)+e-=Fe3O4+OH-+H2O，故答案为：负极；3FeO(OH)+e-=Fe3O4+OH-+H2O。 2 / 14 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