4.3 金属的腐蚀与防护（同步练习）2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

**基本信息** 本练习通过基础概念辨析、实验情境分析及综合应用设计，构建“概念理解-实验探究-综合应用”的三阶巩固路径，培养科学思维与探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|金属腐蚀类型、防护方法等单一概念|单选题1-5直接考查吸氧/析氢腐蚀判断、牺牲阳极法等基础考点| |中档|电化学腐蚀实验分析与装置评价|结合图示装置（如第2、3题）考查电极反应及腐蚀速率比较，培养科学思维| |拔高|综合实验探究与数据处理|非选择题15-19通过液柱高度变化、压强数据等探究腐蚀速率影响因素，体现科学探究与实践素养|

4.3 金属的腐蚀与防护（同步练习）解析版 姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．绵阳三江大桥是绵阳市境内连接涪城区与游仙区的过江通道。下列说法正确的是 A．大桥钢索易发生化学腐蚀，化学腐蚀比电化学腐蚀的速率大得多 B．大桥铁围栏在阴雨天易发生吸氧腐蚀 C．铁质部件与直流电源负极相连可减缓腐蚀，该方法为牺牲阳极法 D．铁质减震器使用铜铆钉能有效减缓减震器的腐蚀速率 【参考答案】B 【解析】A．钢索为铁碳合金，主要发生电化学腐蚀，且电化学腐蚀速率远大于化学腐蚀，A错误； B．阴雨天铁围栏表面形成中性或弱酸性水膜，易发生吸氧腐蚀，B正确； C．铁质部件与直流电源负极相连的防护方法为外加电流法，牺牲阳极法不需要外接电源，C错误； D．铁的金属活动性强于铜，二者形成原电池时铁作负极，会加快减震器的腐蚀速率，D错误； 故选B。 2．某小组设计如图所示实验探究金属电化学腐蚀类型。下列说法错误的是 A．甲中铁钉与溶液界面处可能产生铁锈 B．甲中正极电极反应式为 C．丙中有气泡产生 D．丙中负极反应式为 【参考答案】B 【分析】甲中食盐水呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，总反应为：；丙中溶液呈酸性，铁钉发生析氢腐蚀，总反应为：；据此分析作答。 【解析】A．由分析可知，甲中铁钉发生吸氧腐蚀，生成，在空气中，进一步被氧化为，失去部分水生成铁锈()，A正确； B．甲中铁钉中的铁、碳等在食盐水中构成原电池，铁为负极，碳为正极，正极上氧气发生还原反应，正极电极反应式为，B错误； C．由分析可知，丙中发生析氢腐蚀，总反应为，故有气泡产生，C正确； D．丙中铁钉中的铁为负极，发生氧化反应，则负极电极反应为，D正确； 故选B。 3．长期航行在海水中的船体易被腐蚀，利用下图装置模拟船体的电化学防护。下列说法正确的是 A．船体在海水中主要发生析氢腐蚀 B．船体发生腐蚀时，负极的电极反应式为： C．为减缓船体的腐蚀，开关K置于M处时，X可为碳棒 D．为减缓船体的腐蚀，开关K置于N处时，X可为碳棒 【参考答案】D 【解析】A．海水呈弱碱性，船体在海水中主要发生吸氧腐蚀，而非析氢腐蚀，A错误； B．船体发生腐蚀时，负极失去电子生成，电极反应式为，B错误； C．开关置于处时，为牺牲阳极的阴极保护法，的活泼性需强于才能保护船体，碳棒活泼性弱于，会加快船体腐蚀，C错误； D．开关置于处时，为外加电流的阴极保护法，船体连接电源负极作阴极被保护，连接电源正极作阳极，可使用惰性电极碳棒，D正确； 故本题答案选D。 4．钢铁在海水中容易被腐蚀，下图四种装置可用于探究海水对钢铁腐蚀的快慢，其中铁被腐蚀最慢的是 A．   B．   C．   D．   【参考答案】C 【解析】A．发生化学腐蚀； B．装置为原电池反应，其中为负极，铁的腐蚀速率加快， C．装置为电解池，为外加电源的阴极保护法，铁的腐蚀速率最慢，故选C。 D．装置为原电池反应，为正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，铁的发生速率减慢； 故答案选C。 5．下列金属腐蚀与防护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，开关由改置于时，合金的腐蚀速率增大 C．图c中，接通开关时的腐蚀只有析氢腐蚀 D．图d中，开关置于处比置于处对铁的保护效果更好 【参考答案】D 【解析】A．铁在海水中发生吸氧腐蚀，越靠近水面，溶解的浓度越大，腐蚀越严重，底端氧气浓度低，腐蚀更慢，A错误； B．开关接时，合金中作原电池负极，发生腐蚀；开关改接后，活泼性更强的电极作原电池负极，合金作正极被保护，腐蚀速率较小，B错误； C．接通开关后，除发生析氢腐蚀外，随着稀盐酸酸性减弱，还会同时发生吸氧腐蚀，并非只有析氢腐蚀，C错误； D．开关接时，属于原电池原理的牺牲阳极法保护金属；开关接时，铁连接电源负极，属于外加电流阴极保护法，外加电流法对金属的保护效果优于牺牲阳极法，D正确； 故选D。 6．电化学腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的的是 A．图甲：从粗银（含Cu、Au等）中提纯银 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 【参考答案】D 【解析】A．电解精炼银时，粗银作阳极接电源正极，纯银作阴极接电源负极，电解质为溶液，符合电解精炼原理，可实现粗银提纯，A正确； B．铜板与铁铆钉接触处形成原电池，比活泼作负极，作正极被保护，因此铜板不易被腐蚀，B正确； C．铁钥匙镀铜时，镀层金属作阳极接电源正极，待镀件铁钥匙作阴极接电源负极，电解质为溶液，符合电镀原理，可实现镀铜，C正确； D．外接电源法保护钢闸门需将钢闸门接电源负极作阴极被保护，图中钢闸门接电源正极，作阳极会发生失电子的氧化反应被加速腐蚀，不能达到保护目的，D错误； 故本题选D。 7．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1、图2中，阳极材料均被损耗 B．图1中的电子由阳极经导线流向钢闸门 C．图2中，通电后，使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 D．图2中，为提高对钢闸门的防护效果，保护电流应根据环境条件变化进行调整 【参考答案】A 【分析】图1：牺牲阳极法（原电池原理），钢闸门作正极（被保护），牺牲阳极（较活泼金属）作负极，发生氧化反应被损耗；图2：外加电流法（电解池原理），钢闸门作阴极（被保护），辅助阳极（惰性电极），不参与反应，不会被损耗。 【解析】A．图2中辅助阳极是惰性电极（如石墨），其材料不发生氧化反应、不被损耗，因此“阳极材料均被损耗”的说法错误，A错误； B．图1是原电池，电子由负极（阳极/牺牲阳极）经导线流向正极（钢闸门），B正确； C．图2中通电后，钢闸门作为阴极被保护，腐蚀电流（金属失去电子形成的电流）会被抑制，接近零，C正确； D．图2中，环境条件（如海水流速、含氧量）变化会影响腐蚀速率，调整保护电流可以让阴极保护效果维持在最佳状态，D正确； 故答案选A。 8．为了研究金属的腐蚀，某科研小组将一块镀层破损的铁片置于NaCl溶液中，一段时间后铁片的变化如图所示。下列说法正确的是 A．镀层金属可能是锌 B．该镀层保护铁是通过隔绝空气进行防护 C．NaCl溶液在铁片的锈蚀过程中起到传递电子的作用 D．刮去铁锈，在凹陷深处滴加KSCN溶液，溶液立即变为红色 【参考答案】B 【解析】A．若镀层金属是锌，由于锌的金属活动性比铁强，镀层破损后会形成“锌-铁-NaCl溶液”原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护（牺牲阳极的阴极保护法），铁不会生锈。但题目中镀层破损后铁片生锈，说明镀层金属活动性比铁弱（铁作负极被腐蚀），因此镀层不可能是锌，A错误； B．镀层破损后铁才生锈，说明镀层完整时通过隔绝空气（和水）阻止铁与、接触，从而防止铁腐蚀；镀层破损后，铁暴露在NaCl溶液中，形成原电池发生腐蚀。因此该镀层保护铁的方式是通过隔绝空气（和水）进行防护，B正确； C．原电池中，电子仅在金属导体（电极、导线）中传递，电解质溶液（NaCl溶液）中是离子的定向移动（传递电荷，形成闭合回路），电子无法在溶液中传递，故C错误； D．铁发生电化学腐蚀时，负极反应为，凹陷深处是铁被腐蚀的区域，主要生成（无大量）。而KSCN溶液遇才会变红，因此滴加KSCN溶液不会立即变红，D错误； 故选B。 9．下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是 A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应： B．铁发生腐蚀生锈的反应： C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜： D．在此保护方法下(如图)，阴极上的电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 【参考答案】A 【解析】A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀，铁作负极失电子生成，电极反应式为，A正确； B．铁腐蚀生锈的最终产物为，不是，反应产物错误，B错误； C．铁发蓝处理形成的致密氧化膜是，且浓硝酸具有强氧化性，无法生成还原性的，反应不符合事实，C错误； D．该保护方法为外加电流的阴极保护法，海水呈中性，阴极上主要是溶解的得电子发生还原反应，并非得电子生成，电极反应错误，D错误； 故选A。 10．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 【参考答案】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。 【解析】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。 11．关于如图装置说法正确的是 装置 说法 A．该装置为氯碱工业的原理图，其中离子交换膜应为阴离子交换膜 B．该装置可在铁制镀件上电镀铜 装置 说法 C．该装置可用于电解精炼银 D．用该装置采集到的压强数据可以判断铁钉发生吸氧腐蚀还是析氢腐蚀 A．A B．B C．C D．D 【参考答案】D 【解析】A．氯碱工业离子交换膜法电解食盐水所用的“离子交换膜”实际是“阳离子交换膜”而非阴离子交换膜，使钠离子移向阴极，在阴极得到氢氧化钠溶液，故A错误； B．图中铁制镀件作阳极、铜作阴极，通电后溶液中的铜离子在铜表面还原沉积，所以无法在铁制镀件上电镀铜，故B错误； C．电解精炼银时，应该是粗银作阳极、纯银作阴极，溶液做电解质溶液，故C错误； D．将铁钉浸入溶液并监测体系内压强变化，若发生析氢腐蚀，产生则压强上升，若发生吸氧腐蚀消耗则压强下降，故D正确； 故答案选D。 12．某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。对于该实验下列说法正确的是 A．①区Fe电极发生吸氧腐蚀，Cu电极上产生大量气泡 B．②区电极被腐蚀，电极附近滴加酚酞溶液后无明显现象 C．③区Fe电极被防护，Fe电极反应式为 D．④区电极附近滴加溶液出现蓝色沉淀，说明被腐蚀 【参考答案】D 【解析】A．①区构成原电池，Fe为负极，Cu为正极。由于电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀。负极电极反应式为，Fe被腐蚀，正极电极反应式为，正极消耗氧气，生成氢氧根离子，没有气体产生，故A错误； B．②区是电解池，Cu电极为阴极，电极反应式为，附近水溶液显碱性，滴加酚酞后变成红色，Fe电极发生反应：，电极被腐蚀，故B错误； C．③区构成原电池，由于金属活动性Zn>Fe，所以Zn电极是负极，Fe为正极。Fe作为正极，不参与反应，即Fe电极被防护，但该电极发生反应：，故C错误； D．④区是电解池，Zn电极为阴极，电极反应式为，Fe电极是阳极，电极发生反应：，附近滴加，溶液出现蓝色沉淀，说明Fe被腐蚀，故D正确； 故选D。 13．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后，发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是 A．铁锈环的主要成分是，铁片腐蚀过程发生的反应为、 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域 【参考答案】B 【解析】A．在发生原电池反应的过程中，铁片作负极，发生氧化反应，失去电子生成Fe2+，液滴边缘是正极区，O2得到电子与水反应生成OH-，两极生成的Fe2+和OH-相互吸引，发生迁移接触后生成Fe(OH)2，方程式为：，继而发生反应和，则铁锈环的主要成分是，A正确； B．铁片作负极，发生氧化反应，电极反应为，B错误； C．溶液覆盖的铁片主要发生吸氧腐蚀，正极区O2在液滴边缘得到电子被还原：，C正确; D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，D正确； 故选B。 14．生铁在和的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如下图所示。下列说法中不正确的是 A．曲线a记录的是的盐酸中压强的变化 B．曲线b压强变化的主要原因是 C．两容器中正极电极反应式均为 D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀 【参考答案】C 【分析】生铁的腐蚀分为两种：酸性较强时发生析氢腐蚀，生成H2​，密闭容器中气体增多，压强增大；酸性较弱时发生吸氧腐蚀，消耗O2，密闭容器中气体减少，压强减小，据此分析。 【解析】A．pH=2的盐酸酸性强，发生析氢腐蚀使压强增大，对应压强上升的曲线，A正确； B．曲线压强下降发生吸氧腐蚀，pH=4是弱酸性，故电极反应为，B正确； C．Fe−2e−=Fe2+是负极反应，C错误； D．弱酸性条件下，生铁发生吸氧腐蚀，D正确； 故选C。 二、非选择题 15．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有__________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐__________(填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为__________。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 (3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为①________ 然后再滴加2～3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现②_______沉淀 b点电极反应为③________ 资料：铁氰化钾可溶于水，水溶液呈黄色，遇生成蓝色沉淀。 (4)为防止钢铁被腐蚀，很多钢铁部件采用在表面电镀一层锌或镍的方法，电镀时钢铁部件需连接电源的__________极。而对于地下输水钢管，经常使用“牺牲阳极法”进行保护，钢铁承担的电极是__________极。金属阳极钝化也是电化学防腐方法之一，将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式____________________。 【参考答案】(1)ACD (2)减慢 氧气的浓度 (3) 蓝色 (4)阴 正 【解析】（1）A．换用纯氧，即氧气的浓度增大，反应速率加快，正确； B．温度升高，气体体积膨胀，会导致气体逸出，导气管口冒出气泡，不能判断反应快慢，错误； C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大了反应物的接触面积，反应速率加快，正确； D．换成更细的导管且水中滴加红墨水，改变相同的压强即改变相同的体积，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且使用红墨水现象更明显，正确； 故选ACD。 （2）液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，1min~3min、3min ~5min、5min ~7min、7~9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.7cm、0.5cm，故铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢； （3） b点发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，Fe2+与铁氰化钾溶液反应生成铁氰化亚铁蓝色沉淀，b点为负极，则a点为正极，发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。 （4）电镀时，钢铁部件需连接电源的阴极，被保护。牺牲阳极法中，钢铁承担的是正极（被保护，活泼金属作负极）。 Fe在阳极钝化生成Fe3O4的电极反应式：3Fe + 4H2O - 8e- = Fe3O4 + 8H+ 16．(一)化学小组为了探究金属的电化学腐蚀，设计的实验如下，回答问题。 实验 在培养皿加入等量的含琼脂的食盐水，将绕着锌片的铁钉和绕着铜片的铁钉置于培养皿上后，分别加入等量的含有酚酞的铁氰化钾溶液，一段时间后。 装置 甲 乙 (1)培养皿甲中，铁钉附近出现红色，发生的电极反应是_______。 (2)观察到培养皿乙中铁钉附近_______(填现象)。 (3)一段时间，发现培养皿甲中铁钉附近出现蓝色，推测可能的原因是_______。 (二)下图是室温、密闭容器中探究铁钉在不同溶液环境下(弱酸性、中性)发生电化学腐蚀压强的变化差异(忽略反应中温度变化的影响)。 (4)铁钉在弱酸性和中性环境下，负极反应式为_______。 (5)分析对比，图1压强变化不明显，可能的原因是_______。 (三)实验小组进行铁件电镀铜，实验步骤如下： ①用砂纸打磨铁制镀件并除去油污，再用盐酸除去铁锈。②把铁制镀件与2~3V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连。将两极平行浸入铜氨溶液[主要含和]。③调整两极间距，5分钟后取出电极，观察铁表面均匀镀上一层铜。 查阅资料：，回答下列问题： (6)选用_______溶液，去除铁表面油污。 (7)①写出铁表面析出铜的电极反应式_______。 ②电镀时，溶液中浓度_______(填“增大”、“变小”或“几乎不变”)。 【参考答案】(1) (2)出现蓝色 (3)溶液氧化，生成的与反应生成 (4) (5)该条件下，析氢腐蚀与吸氧腐蚀同时发生 (6) (7) 几乎不变 【分析】甲中Zn−Fe形成原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极；乙中Cu−Fe形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极；OH−可使酚酞变红，可与反应生成蓝色沉淀，据此分析； 【解析】（1）甲中Fe作正极，中性食盐水中发生吸氧腐蚀，得电子生成使酚酞变红，对应电极反应； （2）乙中Fe作负极，Fe失电子生成，与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀； （3）溶液具有氧化性，可氧化，生成的与反应生成，因此出现蓝色； （4）两种环境下，Fe均作负极失电子生成亚铁离子，负极反应为：； （5）析氢腐蚀生成气体使压强增大，吸氧腐蚀消耗使压强减小，pH=4的弱酸性条件下，析氢和吸氧腐蚀同时发生，压强变化相互抵消，因此总压强变化不明显； （6）油污可在碱性条件下水解，实验室常用热的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液去除金属表面油污； （7）电镀规则：镀件作阴极，镀层金属作阳极，电镀过程中镀层金属离子浓度几乎不变；①铁作阴极，四氨合铜离子在阴极得电子析出铜单质，电极反应； ②阳极Cu失电子生成，与重新结合为，阴极消耗的量与阳极生成的量几乎相等，因此浓度几乎不变。 17．电化学在生产和生活中有着广泛的应用，根据信息完成下列问题。 I.某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 (1)为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述_______(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为_______。 Ⅱ.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。 (2)电源的负极为_______(填“A”或“B”)。 (3)电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则可除去的尿素的质量为_______g(忽略气体的溶解)。 Ⅲ.下图是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸。 (5)若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现_______色，c位置的电极反应式为_______，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与Ⅱ中A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是_______(填“A”或“B”)电极。 【参考答案】(1)装置②或装置③ (2)B (3)不变 (4)7.2 (5)红 A 【分析】钢铁的腐蚀常用牺牲阳极的阴极保护法或者外加电流的阴极保护法防护；由图中信息可知，左侧惰性电极，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，则左侧惰性电极为阳极，右侧惰性电极为阴极，则A为电源正极，B为电源负极； 【解析】（1）为防止金属Fe被腐蚀，可以采用②装置，选择比铁更活泼的金属锌做负极失电子，从而铁作为正极被保护；或者选用③装置，连接外接电源，将被保护的铁和电源负极相连做阴极；铁做阴极材料，石墨做阳极材料，相当于电解食盐水，故总反应方程式为： （2）由图中信息可知，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，则左侧惰性电极为阳极，右侧惰性电极为阴极，则A为电源正极，B为电源负极； （3）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为：2Cl--2e-=Cl2↑ ；CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl ，阴极电极反应式为：（或2H++2e-=H2↑），根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH−、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH−恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变； （4）若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则两极共收集到的气体的物质的量为，根据关系式：可知，，则可除去的尿素的质量为； （5）若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，Zn为负极，电极反应式为：，正极电极反应式为：，故溶液呈现碱性，酚酞溶液变红；若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将b与A，B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，说明c点有碘单质生成，电极反应式为：，则b为阳极，则b接的是电源的正极即A电极。 18．电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能和电能的相互转化的原理和规律具有重要意义。请回答下列问题： (1)某同学设计的串联电化学装置如图所示： ①甲池属于___________（填“原电池”或“电解池”），通CO的一极电极反应式为___________。 ②乙池模拟“氯碱工业”，离子交换膜X为___________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，Fe电极的电极反应式为___________。 ③丙池完成“铁上镀银”，则a电极材料为___________。 (2)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池，最终两边电解质溶液浓度相等。下图是“海水-河水”浓差电池装置示意图（不考虑溶解氧的影响），其中a、b均为Ag/AgCl复合电极。 a为___________（填“正”或“负”）极，b极的电极反应式为___________，当电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量减少___________g。 (3)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。 ①AB段主要发生___________（填“吸氧”或“析氢”）腐蚀。 ②BC段正极电极反应式为___________。 【参考答案】(1)原电池 阳离子 铁 (2)负 58.5 (3)析氢 【解析】（1）甲池为燃料电池，为原电池，通CO的一极为负极，失电子，电极反应式为，通氧气的一极为正极，得电子，电极反应式为。根据外电路连接情况，可推断出：乙池中Fe电极得电子，石墨电极失电子，丙池中a电极得电子，b电极失电子。乙池是电解池，电解饱和NaCl溶液，Fe电极是阴极，被保护，电极反应式为，石墨电极是阳极，电极反应式为。丙池待定。 ①甲池为燃料电池，为原电池；通CO的一极电极反应式为。 ②氯碱工业，即通过电解饱和NaCl溶液来制取NaOH、Cl2和H2，为防止阳极产生的Cl2和阴极产生的OH-发生反应，应选用阳离子交换膜；Fe电极为阴极，电极反应式为。 ③丙池完成“铁上镀银”，可确定丙池是电解池。电镀时，镀件为阴极，镀层金属为阳极，则a电极为阴极，电极材料为铁，电极反应式为，b电极为阳极，电极材料为银，电极反应式为。 （2）根据浓差电池的工作原理，可知电池工作时a极区NaCl溶液浓度降低，b极区NaCl溶液浓度升高，当两极区NaCl溶液浓度相等时，电池停止工作。a、b均为Ag/AgCl复合电极，注意到Ag→AgCl需结合Cl-，使溶液中Cl-浓度降低，AgCl→Ag会释放Cl-，使溶液中Cl-浓度升高。故推测出：a极电极反应式为，发生氧化反应，为负极；b极电极反应式为，发生还原反应，为正极；Na+通过离子交换膜由a极区移动至b极区。当电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水减少1 mol Na+和1 mol Cl-，质量减少58.5 g。 （3）①由图2可知，AB段压强增大，发生析氢腐蚀，产生H2。 ②BC段压强减小，发生吸氧腐蚀，此时溶液酸性仍较强，故正极电极反应式为。 19．探究原电池和电解池原理，对生产、生活具有重要的意义。 I．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 (1)已知海水的pH约为8.1，轮船在海水作用下的腐蚀过程属于_____（填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”）。 (2)海洋中航行的轮船（含碳量为1%）越靠近轮船底部发生的电化学腐蚀就越轻微，说明_____会影响铁的腐蚀速率。写出腐蚀时正极的电极反应式：_____。 II．基于新型材料优异的氢负离子传导特性，中国科学院某研究团队以储氢化合物、贫氢材料为电极，组装了世界首例氢负离子电池实体原型。以该电池为电源，设计双极膜制备氘代酸碱装置，电极3、4为惰性电极，A、B为离子交换膜。 (3)氢负离子电池放电时，电极1为_____（填“正极”或“负极”），电极2发生的电极反应为_____。 (4)双极膜（BP）能将膜间的水分子解离，提供、。利用双极膜解离重水制备氘代酸碱，离子交换膜B选择_____（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜；BP解离3 mol重水时，原料室中消耗的的质量为_____g。 III．电化学原理在污染治理方面有广泛应用。 (5)利用反应构成的电池既能有效消除氮氧化物，减轻雾霾污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。 ①B极的电极反应式为_________。 ②若反应转移1.6 mol电子，A极生成的体积为_________L（标准状况）。 【参考答案】(1)吸氧腐蚀 (2)氧气的浓度 (3)负极 (4)阳离子 130.5 (5) 4.48 【解析】（1）酸性条件下，铁的腐蚀是析氢腐蚀，碱性或中性条件下，铁的腐蚀是吸氧腐蚀，海水的pH约为8.1，呈弱碱性，故轮船在海水作用下的腐蚀过程属于吸氧腐蚀。 （2）铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，海洋中航行的轮船（含碳量为1%）越靠近水面，腐蚀越严重，越靠近轮船底部发生的电化学腐蚀就越轻微，说明氧气的浓度会影响腐蚀的速率，在吸氧腐蚀中，Fe和C与海水构成原电池，Fe为负极发生氧化反应，C为正极发生氧气的还原反应，生成OH-，正极的电极反应式为。 （3）如图所示，电极1附近发生贫氢材料得到H-发生氧化反应生成，故电极1为负极；电极2附近发生失去H-发生还原反应生成和Al，故电极2为正极，电极反应式为。 （4）根据（3）中的解答，电极1为负极，与电极4相连，则电极4发生得电子的还原反应，为阴极，电极反应为；电极2为正极，与电极3相连，则电极3发生失电子的氧化反应，为阳极，电极反应为；根据反应式可知，产品室1的浓度增加，产品室2的浓度增加，由于溶液为电中性，则原料室中的阴离子（）向产品室1移动、阳离子（K+）向产品室2移动，故离子交换膜A为阴离子交换膜、离子交换膜B为阳离子交换膜；根据阳极和阴极得失电子守恒，当转移4 mol电子时，电极3解离2 mol重水、生成4 mol ，因此产品室1的双极膜解离4 mol重水，生成4 mol 和4 mol ，进入电极3的极室平衡电荷，因此原料室有2 mol 进入产品室1，电极4解离4 mol重水、生成4 mol 、因此产品室2的双极膜解离4 mol重水，生成4 mol 和4 mol ，进入电极4的极室平衡电荷，因此原料室有4 mol K+进入产品室2，因此整个装置中解离8 mol重水消耗2 mol ，则BP解离3 mol重水时，原料室中消耗的的物质的量为0.75 mol，质量为0.75 mol ×174 g/mol =130.5 g。 （5）①结合原电池总反应可知，和均转化为氮气，中的N元素的化合价降低（+4→0），发生还原反应，则电极A为正极，电极反应式为；中的N元素的化合价升高（-3→0），发生氧化反应，则电极B为负极，电极反应式为； ②电极A的电极反应式为，则转移1.6 mol电子，生成的物质的量为0.2 mol，标准状况下的体积为。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 金属的腐蚀与防护（同步练习）原卷版 姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．绵阳三江大桥是绵阳市境内连接涪城区与游仙区的过江通道。下列说法正确的是 A．大桥钢索易发生化学腐蚀，化学腐蚀比电化学腐蚀的速率大得多 B．大桥铁围栏在阴雨天易发生吸氧腐蚀 C．铁质部件与直流电源负极相连可减缓腐蚀，该方法为牺牲阳极法 D．铁质减震器使用铜铆钉能有效减缓减震器的腐蚀速率 2．某小组设计如图所示实验探究金属电化学腐蚀类型。下列说法错误的是 A．甲中铁钉与溶液界面处可能产生铁锈 B．甲中正极电极反应式为 C．丙中有气泡产生 D．丙中负极反应式为 3．长期航行在海水中的船体易被腐蚀，利用下图装置模拟船体的电化学防护。下列说法正确的是 A．船体在海水中主要发生析氢腐蚀 B．船体发生腐蚀时，负极的电极反应式为： C．为减缓船体的腐蚀，开关K置于M处时，X可为碳棒 D．为减缓船体的腐蚀，开关K置于N处时，X可为碳棒 4．钢铁在海水中容易被腐蚀，下图四种装置可用于探究海水对钢铁腐蚀的快慢，其中铁被腐蚀最慢的是 A．   B．   C．   D．   5．下列金属腐蚀与防护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，开关由改置于时，合金的腐蚀速率增大 C．图c中，接通开关时的腐蚀只有析氢腐蚀 D．图d中，开关置于处比置于处对铁的保护效果更好 6．电化学腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的的是 A．图甲：从粗银（含Cu、Au等）中提纯银 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 7．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1、图2中，阳极材料均被损耗 B．图1中的电子由阳极经导线流向钢闸门 C．图2中，通电后，使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 D．图2中，为提高对钢闸门的防护效果，保护电流应根据环境条件变化进行调整 8．为了研究金属的腐蚀，某科研小组将一块镀层破损的铁片置于NaCl溶液中，一段时间后铁片的变化如图所示。下列说法正确的是 A．镀层金属可能是锌 B．该镀层保护铁是通过隔绝空气进行防护 C．NaCl溶液在铁片的锈蚀过程中起到传递电子的作用 D．刮去铁锈，在凹陷深处滴加KSCN溶液，溶液立即变为红色 9．下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是 A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应： B．铁发生腐蚀生锈的反应： C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜： D．在此保护方法下(如图)，阴极上的电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 10．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 11．关于如图装置说法正确的是 装置 说法 A．该装置为氯碱工业的原理图，其中离子交换膜应为阴离子交换膜 B．该装置可在铁制镀件上电镀铜 装置 说法 C．该装置可用于电解精炼银 D．用该装置采集到的压强数据可以判断铁钉发生吸氧腐蚀还是析氢腐蚀 A．A B．B C．C D．D 12．某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。对于该实验下列说法正确的是 A．①区Fe电极发生吸氧腐蚀，Cu电极上产生大量气泡 B．②区电极被腐蚀，电极附近滴加酚酞溶液后无明显现象 C．③区Fe电极被防护，Fe电极反应式为 D．④区电极附近滴加溶液出现蓝色沉淀，说明被腐蚀 13．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后，发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀变暗，在液滴外沿出现棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是 A．铁锈环的主要成分是，铁片腐蚀过程发生的反应为、 B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为 C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 D．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域 14．生铁在和的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如下图所示。下列说法中不正确的是 A．曲线a记录的是的盐酸中压强的变化 B．曲线b压强变化的主要原因是 C．两容器中正极电极反应式均为 D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀 二、非选择题 15．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有__________(填序号)。 A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度 C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水 (2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐__________(填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为__________。 时间/min 1 3 5 7 9 液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2 (3)为探究铁钉腐蚀实验a、b两点发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白： 实验操作 实验现象 实验结论 向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为①________ 然后再滴加2～3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现②_______沉淀 b点电极反应为③________ 资料：铁氰化钾可溶于水，水溶液呈黄色，遇生成蓝色沉淀。 (4)为防止钢铁被腐蚀，很多钢铁部件采用在表面电镀一层锌或镍的方法，电镀时钢铁部件需连接电源的__________极。而对于地下输水钢管，经常使用“牺牲阳极法”进行保护，钢铁承担的电极是__________极。金属阳极钝化也是电化学防腐方法之一，将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极电极反应式____________________。 16．(一)化学小组为了探究金属的电化学腐蚀，设计的实验如下，回答问题。 实验 在培养皿加入等量的含琼脂的食盐水，将绕着锌片的铁钉和绕着铜片的铁钉置于培养皿上后，分别加入等量的含有酚酞的铁氰化钾溶液，一段时间后。 装置 甲 乙 (1)培养皿甲中，铁钉附近出现红色，发生的电极反应是_______。 (2)观察到培养皿乙中铁钉附近_______(填现象)。 (3)一段时间，发现培养皿甲中铁钉附近出现蓝色，推测可能的原因是_______。 (二)下图是室温、密闭容器中探究铁钉在不同溶液环境下(弱酸性、中性)发生电化学腐蚀压强的变化差异(忽略反应中温度变化的影响)。 (4)铁钉在弱酸性和中性环境下，负极反应式为_______。 (5)分析对比，图1压强变化不明显，可能的原因是_______。 (三)实验小组进行铁件电镀铜，实验步骤如下： ①用砂纸打磨铁制镀件并除去油污，再用盐酸除去铁锈。②把铁制镀件与2~3V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连。将两极平行浸入铜氨溶液[主要含和]。③调整两极间距，5分钟后取出电极，观察铁表面均匀镀上一层铜。 查阅资料：，回答下列问题： (6)选用_______溶液，去除铁表面油污。 (7)①写出铁表面析出铜的电极反应式_______。 ②电镀时，溶液中浓度_______(填“增大”、“变小”或“几乎不变”)。 17．电化学在生产和生活中有着广泛的应用，根据信息完成下列问题。 I.某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 (1)为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述_______(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为_______。 Ⅱ.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。 (2)电源的负极为_______(填“A”或“B”)。 (3)电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若从装置中共收集到13.44L气体(标准状况)，则可除去的尿素的质量为_______g(忽略气体的溶解)。 Ⅲ.下图是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸。 (5)若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现_______色，c位置的电极反应式为_______，若用KI-淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与Ⅱ中A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是_______(填“A”或“B”)电极。 18．电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能和电能的相互转化的原理和规律具有重要意义。请回答下列问题： (1)某同学设计的串联电化学装置如图所示： ①甲池属于___________（填“原电池”或“电解池”），通CO的一极电极反应式为___________。 ②乙池模拟“氯碱工业”，离子交换膜X为___________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，Fe电极的电极反应式为___________。 ③丙池完成“铁上镀银”，则a电极材料为___________。 (2)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散而引发的一类电池，最终两边电解质溶液浓度相等。下图是“海水-河水”浓差电池装置示意图（不考虑溶解氧的影响），其中a、b均为Ag/AgCl复合电极。 a为___________（填“正”或“负”）极，b极的电极反应式为___________，当电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量减少___________g。 (3)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。 ①AB段主要发生___________（填“吸氧”或“析氢”）腐蚀。 ②BC段正极电极反应式为___________。 19．探究原电池和电解池原理，对生产、生活具有重要的意义。 I．研究金属的腐蚀过程及防腐蚀对人们的日常生活有重大意义。 (1)已知海水的pH约为8.1，轮船在海水作用下的腐蚀过程属于_____（填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”）。 (2)海洋中航行的轮船（含碳量为1%）越靠近轮船底部发生的电化学腐蚀就越轻微，说明_____会影响铁的腐蚀速率。写出腐蚀时正极的电极反应式：_____。 II．基于新型材料优异的氢负离子传导特性，中国科学院某研究团队以储氢化合物、贫氢材料为电极，组装了世界首例氢负离子电池实体原型。以该电池为电源，设计双极膜制备氘代酸碱装置，电极3、4为惰性电极，A、B为离子交换膜。 (3)氢负离子电池放电时，电极1为_____（填“正极”或“负极”），电极2发生的电极反应为_____。 (4)双极膜（BP）能将膜间的水分子解离，提供、。利用双极膜解离重水制备氘代酸碱，离子交换膜B选择_____（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜；BP解离3 mol重水时，原料室中消耗的的质量为_____g。 III．电化学原理在污染治理方面有广泛应用。 (5)利用反应构成的电池既能有效消除氮氧化物，减轻雾霾污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。 ①B极的电极反应式为_________。 ②若反应转移1.6 mol电子，A极生成的体积为_________L（标准状况）。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $