第05讲 金属的腐蚀与防护（暑假预习讲义）新高二化学苏教版

第05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.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2.了解防止金属腐蚀的措施。 预习重点 金属的电化学腐蚀；金属的电化学防护。 预习难点 金属的电化学防护。 情｜境｜启｜思 金属在我们的生活中无处不在，但它们也会“生病”。观察下图中的金属腐蚀和防护现象，思考金属为什么会被腐蚀？我们又可以取哪些措施保护它现呢。 深｜研｜精｜炼 知识点01 金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。 (2)金属腐蚀的分类 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 ①化学腐蚀：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。 ②电化学腐蚀：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而引起的腐蚀。 在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 【特别提醒】金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 2.钢铁的电化学腐蚀 (1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理 ①向铁粉中加入碳粉的目的是碳作原电池的正极； ②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降。 (2)钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示： 钢铁的析氢腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀 ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。 负极反应式：2Fe - 4e-===2Fe2+；正极反应式：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-。 总反应式：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。其中，Fe是负极，C是正极。 负极反应式：Fe - 2e-=== Fe2+；正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑。 总反应式：Fe+2H+===Fe2++H2↑。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【特别提醒】 (1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。 (2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。 (3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。 (4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。 【例1】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 【即练1】 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 【即练2】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 知识点02 金属的电化学防护 1.金属的防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金。 (3)利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 2.金属的电化学防护 金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 (1)牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极（负极），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的阴极（正极）的金属不易被腐蚀。 (2)外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。 通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 3.金属腐蚀原理的应用 (1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。 (2)铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。 (3)生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。 【特别提醒】反应热与焓变概念辨析：△H是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行 的反应的反应热等于焓变△H 【例1】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．日常生活中的焰火、LED灯光、激光都与原子核外电子跃迁有关 B．氟氯烃分解产生的氯原子能降低臭氧分解的焓变，从而加速臭氧的分解反应 C．铁表面镀锌可以增强其抗腐蚀性，镀层局部破损后仍然具有防护作用 D．工业上常用电解熔融氧化铝的方法生产铝 【即练1】下列说法错误的是 A．铁制器件表面镀铜时，铁制器件与电源的正极相连 B．气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 C．辅助电极N可选用石墨 D．图中锂电池在充电时，电极M与直流电源的负极相连 A．A B．B C．C D．D 【即练2】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 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源负极相连 C．轮船底部镶嵌铜块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 2．（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 3．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）是海洋大气环境中金属表面的主要固体沉积物之一，颗粒落在金属表面上，具有很强的吸湿性，促进了金属的腐蚀。下图为碳钢基体在—大气环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。下列说法不正确的是 A．腐蚀过程中，为负极，发生氧化反应 B．正极反应式为 C．对腐蚀反应起催化作用 D．腐蚀过程中水体酸性增强 4．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中铁被保护的是 A．②③ B．②③④ C．②④ D．①②④ 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）下列有关金属的锈蚀与防腐措施的说法不正确的是 A．用如图装置可探究生铁的吸氧腐蚀 B．海轮外壳上装若干锌块防止生锈 C．铁闸门与外界电源正极相连而被保护 D．溶液显酸性，可用于铁表面除锈 6．（24-25高二上·江苏苏州·期末）下列有关金属防腐措施的说法不正确的是 A．金属导线外包裹塑料 B．钢闸门与电源正极连接 C．海轮外壳上装若干锌块 D．家用铁锅使用后擦干水分 7．（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 8．（25-26高二上·江苏南通·期中）下列说法错误的是 A．图1：铁制器件表面上镀铜时，铁制器件与电源的负极相连 B．图2：气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 C．图3：钢闸门与电源负极相连，可防止钢闸门被海水腐蚀 D．图4：某种锂电池在充电时，电极M与直流电源的正极相连 9．（25-26高二上·江苏苏州·期中）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： 10．（25-26高二上·江苏南京·期末）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液和酚酞，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．铁片上发生氧化反应，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 二、解答题 11．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）氢能是具有广泛应用前景的新能源。 (1)101kPa时，氢气在氯气中点燃生成氯化氢气体的能量变化示意图如下： 写出此反应的热化学方程式___________。 (2)电解法制Na2FeO4，同时得到H2：Fe+2H2O+2OH- +3H2↑，工作原理如图。 已知：若NaOH溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质；Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 ①电解时，Fe电极发生的电极反应式为：___________。电解时，OH-移向___________电极(填“Fe”或“Ni”)。 ②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，主要原因是___________。 ③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图，则分析M、N点c(Na2FeO4)均低于最高值的可能原因：M点___________，N点___________。 (3)下图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) A．④>②>③>① B．②>①>③>④ C．④>②>①>③ D．③>②>④>① 12．（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。 (1)我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破。图1表示KOH溶液为电解质溶液的甲醇-O2燃料电池示意图。 ①电池工作时，O2由_______(填“b”或“c”)通入该电池的电极。 ②X电极上的电极反应式为_______。 (2)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_______。 a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属     b.粗铜接电源正极，发生氧化反应 c.溶液中Cu2+向阳极移动                  d.电能全部转化为化学能 (3)图-2是保护钢闸门的两种方法，根据所学知识完成下列填空： 利用原电池原理保护钢闸门的是_______(填“甲”或“乙”)，在此过程中_______(填“Fe”“Zn”或“辅助阳极”)失电子。 (4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图-3。 ①电源的负极为_______(填“A”或“B”)。 ②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_______(填“增大”、“减小”、“不变”)；若两极共收集到气体11.2 L(标准状况)，则除去的尿素为_______(忽略气体的溶解)。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05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.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2.了解防止金属腐蚀的措施。 预习重点 金属的电化学腐蚀；金属的电化学防护。 预习难点 金属的电化学防护。 情｜境｜启｜思 金属在我们的生活中无处不在，但它们也会“生病”。观察下图中的金属腐蚀和防护现象，思考金属为什么会被腐蚀？我们又可以取哪些措施保护它现呢。 深｜研｜精｜炼 知识点01 金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。 (2)金属腐蚀的分类 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 ①化学腐蚀：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。 ②电化学腐蚀：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而引起的腐蚀。 在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 【特别提醒】金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 2.钢铁的电化学腐蚀 (1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理 ①向铁粉中加入碳粉的目的是碳作原电池的正极； ②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降。 (2)钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示： 钢铁的析氢腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀 ①钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。 负极反应式：2Fe - 4e-===2Fe2+；正极反应式：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-。 总反应式：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 ②钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。其中，Fe是负极，C是正极。 负极反应式：Fe - 2e-=== Fe2+；正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑。 总反应式：Fe+2H+===Fe2++H2↑。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 【特别提醒】 (1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。 (2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。 (3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。 (4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。 【例1】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。 【即练1】 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。 【即练2】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； 故选A。 知识点02 金属的电化学防护 1.金属的防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 (2)改变金属组成或结构，如制成合金。 (3)利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 2.金属的电化学防护 金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 (1)牺牲阳极的阴极保护法 将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极（负极），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的阴极（正极）的金属不易被腐蚀。 (2)外加电流的阴极保护法 被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。 通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 3.金属腐蚀原理的应用 (1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。 (2)铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。 (3)生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。 【特别提醒】反应热与焓变概念辨析：△H是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行 的反应的反应热等于焓变△H 【例1】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．日常生活中的焰火、LED灯光、激光都与原子核外电子跃迁有关 B．氟氯烃分解产生的氯原子能降低臭氧分解的焓变，从而加速臭氧的分解反应 C．铁表面镀锌可以增强其抗腐蚀性，镀层局部破损后仍然具有防护作用 D．工业上常用电解熔融氧化铝的方法生产铝 【答案】B 【详解】A．焰火、LED灯光、激光的产生均为原子核外电子跃迁释放能量的过程，与核外电子跃迁有关，A正确； B．氟氯烃分解产生的氯原子是臭氧分解反应的催化剂，催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，焓变只由反应物和生成物的总能量差决定，B错误； C．锌的金属活泼性强于铁，镀层局部破损后形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，仍然具有防护作用，C正确； D．氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，工业上常用电解熔融氧化铝(添加冰晶石降低熔化温度)的方法冶炼金属铝，D正确； 故选B。 【即练1】下列说法错误的是 A．铁制器件表面镀铜时，铁制器件与电源的正极相连 B．气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 C．辅助电极N可选用石墨 D．图中锂电池在充电时，电极M与直流电源的负极相连 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．铁制器件与电源的负极相连，得电子，Cu2+还原为Cu，实现铁制器件的镀铜，A错误； B．传感器显示压强变小，即发生吸氧腐蚀，反应方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，B正确； C．该装置是外加电流的阴极保护法，辅助电极N作阳极，要求是不溶性惰性电极，石墨可导电且不溶于海水，可以选用，C正确； D．放电时，Li+向电极N移动，N作正极，M作负极，故充电时，电极M应与电源负极相连，D正确； 故选A。 【即练2】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。 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）保护钢铁有利于节约资源、保护环境，下列钢铁的保护方法中不正确的是 A．铁栅栏上涂上油漆 B．铁闸与直流电源负极相连 C．轮船底部镶嵌铜块 D．家用铁锅水洗后及时擦干 【答案】C 【详解】A．铁栅栏涂油漆可以隔绝氧气和水，防止腐蚀，A正确； B．铁闸连接电源负极，作为阴极被保护，B正确； C．铜的金属活动性弱于铁，镶嵌铜块会形成原电池，铁作为负极被腐蚀，C错误； D．及时擦干铁锅可减少与水的接触，防止生锈，D正确； 故选C。 2．（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 【详解】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。 3．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）是海洋大气环境中金属表面的主要固体沉积物之一，颗粒落在金属表面上，具有很强的吸湿性，促进了金属的腐蚀。下图为碳钢基体在—大气环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。下列说法不正确的是 A．腐蚀过程中，为负极，发生氧化反应 B．正极反应式为 C．对腐蚀反应起催化作用 D．腐蚀过程中水体酸性增强 【答案】D 【详解】A．铁是活泼的金属，腐蚀过程中，Fe作负极，发生失去电子的氧化反应，A正确； B．正极氧气得到电子，正极反应式为，B正确； C．根据题干信息可判断对腐蚀反应起催化作用，C正确； D．图示为吸氧腐蚀，正极生成，水体应该碱性增强，D错误； 故答案选D。 4．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中铁被保护的是 A．②③ B．②③④ C．②④ D．①②④ 【答案】C 【详解】装置①为电解池，其中Fe与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应，铁被腐蚀；②为电解池，Fe与电源负极相连，作阴极，被保护；③为原电池，Fe与Sn作电极，Fe比Sn活泼，Sn作正极、Fe作负极，Fe失电子发生氧化反应，Fe被腐蚀；④为原电池，Fe与Zn作电极，Zn比Fe活泼，Fe作正极、Zn作负极，Zn失电子发生氧化反应，Fe被保护；其中铁被保护的是②④，故选C。 5．（25-26高二上·江苏扬州·期中）下列有关金属的锈蚀与防腐措施的说法不正确的是 A．用如图装置可探究生铁的吸氧腐蚀 B．海轮外壳上装若干锌块防止生锈 C．铁闸门与外界电源正极相连而被保护 D．溶液显酸性，可用于铁表面除锈 【答案】C 【详解】A．装置中食盐水为中性环境，生铁发生吸氧腐蚀，消耗试管内氧气，使试管内压强减小，右侧导管中红墨水上升，可探究吸氧腐蚀，A正确； B．海轮外壳装锌块，锌比铁活泼，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，能防止生铁生锈，B正确； C．铁闸门与电源正极相连时，铁会作为阳极发生氧化反应（），加速铁的腐蚀，无法起到保护作用，C错误； D．溶液中水解使溶液显酸性，酸性溶液可与铁表面的铁锈（）发生反应（），因此可用于除铁锈，D正确； 故答案选C。 6．（24-25高二上·江苏苏州·期末）下列有关金属防腐措施的说法不正确的是 A．金属导线外包裹塑料 B．钢闸门与电源正极连接 C．海轮外壳上装若干锌块 D．家用铁锅使用后擦干水分 【答案】B 【详解】A．金属导线外包裹塑料可以隔绝导线与潮湿空气的接触，不能形成原电池，减缓金属导线的腐蚀，A正确； B．钢闸门与电源正极连接会使钢闸门成为电解池的阳极，加速钢闸门的电化学腐蚀，不能起到防腐的作用，B错误； C．在海轮外壳上焊接锌块可以在海水中构成铁锌原电池，金属性强于铁的锌是负极，发生氧化反应被损耗，铁是正极被保护，C正确； D．家用铁锅使用后擦干水分可以防止铁锅在潮湿空气中形成原电池，减缓铁锅的腐蚀，D正确； 故选B。 7．（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。 8．（25-26高二上·江苏南通·期中）下列说法错误的是 A．图1：铁制器件表面上镀铜时，铁制器件与电源的负极相连 B．图2：气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 C．图3：钢闸门与电源负极相连，可防止钢闸门被海水腐蚀 D．图4：某种锂电池在充电时，电极M与直流电源的正极相连 【答案】D 【详解】A．铁制器件与电源的负极相连，得电子，Cu2+还原为Cu，实现铁制器件的镀铜，A正确； B．传感器显示压强变小，即发生吸氧腐蚀，反应方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，B正确； C．钢闸门与电源负极相连，作阴极被保护，抑制了铁的氧化反应，可防止钢闸门被海水腐蚀，C正确； D．放电时，Li+向电极N移动，N作正极，M作负极，故充电时，电极M应与电源负极相连，D错误； 故选D。 9．（25-26高二上·江苏苏州·期中）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。 10．（25-26高二上·江苏南京·期末）探究铁的电化学腐蚀实验如下：向饱和NaCl溶液中加入溶液和酚酞，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．铁片上发生氧化反应，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】A 【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，与溶液反应生成蓝色沉淀；铜片为正极，正极上氧气得电子生成。 【详解】A．铁电极为负极，铁失电子生成，与溶液反应生成蓝色沉淀，A正确； B．铜片为正极，正极上氧气得电子生成，电极反应为，B错误； C．用锌片代替铜片，锌片为负极，Zn失电子生成，发生氧化反应，电极反应为，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，正极上是得电子生成，与NaCl溶液做电解质溶液时的现象不同，D错误； 故选A。 二、解答题 11．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）氢能是具有广泛应用前景的新能源。 (1)101kPa时，氢气在氯气中点燃生成氯化氢气体的能量变化示意图如下： 写出此反应的热化学方程式___________。 (2)电解法制Na2FeO4，同时得到H2：Fe+2H2O+2OH- +3H2↑，工作原理如图。 已知：若NaOH溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质；Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 ①电解时，Fe电极发生的电极反应式为：___________。电解时，OH-移向___________电极(填“Fe”或“Ni”)。 ②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，主要原因是___________。 ③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图，则分析M、N点c(Na2FeO4)均低于最高值的可能原因：M点___________，N点___________。 (3)下图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) A．④>②>③>① B．②>①>③>④ C．④>②>①>③ D．③>②>④>① 【答案】(1)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ/mol (2) Fe-6e-+8OH-=+4H2O Fe 防止生成的Na2FeO4被H2还原 M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差 N点：c(OH-)高，铁电极区会产生Fe(OH)3，使Na2FeO4浓度降低 (3)C 【详解】（1）根据反应热△H=反应物键能总和-生成物键能总和，△H=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol，则热化方程式为：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-183kJ/mol； （2）①铁电极与外加电源正极连接做阳极，铁失去电子生成，反应的离子方程式为：Fe-6e-+8OH-=+4H2O；Ni作阴极，发生还原反应：2H2O-2e=H2↑+2OH-，离子交换膜为阴离子交换膜， OH-离子由Ni电极向铁电极移动； ②阴极上生成H2，Na2FeO4易被H2还原，因此需将生成的氢气及时排出，防止生成的Na2FeO4被H2还原； ③M、N点c(Na2FeO4)均低于最高值，可能的原因是：M点：c(OH-)低，Na2FeO4稳定性差，得到Na2FeO4浓度小；N点：c(OH-)高，铁电极区会产生Fe(OH)3，使Na2FeO4浓度降低； （3）④是电解池，铁做阳极，阳极上铁失去电子被氧化，腐蚀最快；②形成原电池，铁作负极被氧化，腐蚀较快，①中的铁没有保护措施，③中的铁利用原电池原理铁做正极受到保护，腐蚀的最慢，铁被腐蚀时由快到慢的顺序是：④>②>①>③，答案选C。 12．（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。 (1)我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破。图1表示KOH溶液为电解质溶液的甲醇-O2燃料电池示意图。 ①电池工作时，O2由_______(填“b”或“c”)通入该电池的电极。 ②X电极上的电极反应式为_______。 (2)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_______。 a.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属     b.粗铜接电源正极，发生氧化反应 c.溶液中Cu2+向阳极移动                  d.电能全部转化为化学能 (3)图-2是保护钢闸门的两种方法，根据所学知识完成下列填空： 利用原电池原理保护钢闸门的是_______(填“甲”或“乙”)，在此过程中_______(填“Fe”“Zn”或“辅助阳极”)失电子。 (4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图-3。 ①电源的负极为_______(填“A”或“B”)。 ②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_______(填“增大”、“减小”、“不变”)；若两极共收集到气体11.2 L(标准状况)，则除去的尿素为_______(忽略气体的溶解)。 【答案】(1) c (2)ab (3) 甲 Zn (4) B 不变 6 g 【分析】图-1溶液中的氢氧根离子流向X电极，故X电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：，Y为正极，发生还原反应，反应方程式为；；原电池和电解池最明显的区别是有无外接电源，图-2甲为原电池，锌作负极失电子，钢闸门作正极被保护，乙装置是电解池，钢闸门与电源负极相连，作阴极被保护，由图3可知左室电极产物为氯气，发生氧化反应，为阳极，电极方程式：，故A为电源的正极，右室电解产物为氢气，发生还原反应，反应为：，故B为电源的负极。 【详解】（1）根据分析，在原电池中，氧气在Y电极发生还原反应，反应的电极方程式为：，甲烷在X极被还原为二氧化碳，电极方程式为：，故氧气从c口进入，甲烷从d口进入。 （2）)a．Ag、Pt、Au等金属活性比Cu弱，在阳极不放电，故利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故a正确；b．粗铜作阳极，连接电源的正极失电子，发生氧化反应，故b正确；c．电解池中阳离子向阴极移动，故c错误；d电解过程中热量损失，电能不能完全转化为化学能，d错误。 （3）由分析得图-2甲为原电池，锌作负极失电子，钢闸门作正极被保护，乙装置是电解池，钢闸门与电源负极相连，作阴极被保护。 （4）由分析得，右室发生氧化反应，为电解池阴极，故与其相连的B为电源的负极，由图可知，阴极反应为：，阳极依次发生反应：、，根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的的数目相等，阳极室中反应产生的通过质子交换膜进入阴极室与恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变，电解收集到的11.2 L气体，物质的量为，根据得失电子守恒知：产生的物质的量之比为3：1：1，则，可知生成的所消耗的也为，其质量 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $