专题07 金属腐蚀的原理和类型判断（重难点讲义）化学鲁科版选择性必修1

本讲义聚焦金属腐蚀的原理与类型判断核心知识点，系统梳理化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别，详解吸氧腐蚀、析氢腐蚀的发生条件及电极反应，介绍液差法、压强测定法等钢铁腐蚀判断方法，最终延伸至金属防护的常用措施，构建从原理到判断再到防护的完整学习支架。 资料以高考考情为导向，通过表格对比、实验装置分析培养科学思维与探究能力，题型设计结合港珠澳大桥、船体防护等真实情境，课中辅助教师清晰授课，课后助力学生通过典例与对练查漏补缺，强化知识应用与问题解决能力。

专题07 金属腐蚀的原理和类型判断 重难目标 1. 掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别，能根据反应条件准确区分两类金属腐蚀。 2. 理解析氢腐蚀、吸氧腐蚀的发生条件、电极反应，结合装置图像判断腐蚀类型。 3. 掌握金属防护常用方法，能结合原电池、电解池原理分析牺牲阳极法、外加电流阴极保护法的防护逻辑。 考情分析 在近几年高考试卷中，金属腐蚀与防护在电化学考点中占比约 35%~50%，是电化学板块常考基础重难点。具有以下命题特点： 情境生活化：多以钢铁管道、船体、金属构件锈蚀等真实生活、工程场景为载体。 设问辨析化：常设置 “潮湿 / 干燥环境”“酸性 / 中性弱碱性介质” 等条件区分腐蚀类型。 陷阱隐蔽化：易混淆析氢、吸氧腐蚀发生环境，分不清牺牲阳极法与外加电流法装置差异，误写腐蚀电极反应。 一、化学腐蚀与电化学腐蚀 1.金属腐蚀的类型 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：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 （2）电化学腐蚀：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。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 都是金属原子失去电子被氧化而损耗：M-ne-===Mn+ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生； ②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 二、吸氧腐蚀与析氢腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 示意图 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 离子导体 潮湿的空气或电解质溶液 负极 反应物均为铁，电极反应：Fe-2e-===Fe2+ 正极 反应物：空气中的氧气 电极反应：O2+4e-+2H2O===4OH- 反应物：H+ 电极反应：2H++2e-===H2↑ 总反应 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但前者更普遍 【方法技巧】 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 三、钢铁腐蚀类型的判断 方法一、液差法 用下图装置探究铁发生电化学腐蚀类型 （1）若A为酸性溶液，且盛红墨水的U型管C端液面高于B端，则铁钉发生的是析氢腐蚀。原因是在酸性条件下，正极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，造成具支试管中气体的压强增大，故U型管中红墨水B端液面下降C端液面上升。 （2）若A为NaCl溶液，且盛红墨水的U型管B端液面高于C端，则铁钉发生的是吸氧腐蚀。原因是在中性条件下，正极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使得具支试管中气体的量减少，压强降低，故U型管中红墨水B端液面上升C端液面下降。 方法二、压强测定法 用下图装置探究铁的电化学腐蚀类型，其中锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化。 （1）图中0～t1时间段内，锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁发生了析氢腐蚀。 （2）图中t1～t2时间段内，锥形瓶内压强降低，说明气体物质的量减少，则铁发生了吸氧腐蚀。 四、金属腐蚀的防护 1.防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2.防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 (3)电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作正极，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 【方法技巧】 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。 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例1】（25-26高二上·云南红河·期末）埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是 A．该过程中Mg发生析氢腐蚀 B．该保护方法为牺牲阳极法 C．将镁块换为锌块、锡块，铁都会受到保护 D．镁块上发生的电极反应为 【对练1】（24-25高三上·上海·阶段检测）港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料等。下列分析不正确的是 A．防腐涂料可以防水、隔离，降低腐蚀速率 B．防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子 C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时负极反应为 D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀 【对练2】 （25-26高三上·云南楚雄·阶段检测）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 题型02吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例2】（25-26高二上·云南昭通·阶段检测）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．当镀铜铁皮的镀层破损时，会减慢铁的腐蚀速率 B．为防护金属被腐蚀，可采取涂油脂、喷油漆、电镀、表面钝化、改变金属结构形成抗腐蚀合金等方法 C．图乙钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．图甲导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 【对练1】（25-26高三上·海南·阶段检测）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- 【对练2】（25-26高二上·四川·阶段检测）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 题型03 钢铁腐蚀类型与防护 【典例3】（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图探究金属牺牲阳极法实验。一段时间后，甲、乙烧杯中溶液变红色；分别用胶头滴管取甲、乙中铁极附近的溶液于试管，各滴几滴溶液，前者不产生蓝色沉淀，后者产生蓝色沉淀。下列叙述错误的是 A．溶液变红色原因是 B．甲、乙中负极反应都是 C．甲、乙中均发生吸氧腐蚀 D．其他条件相同，破损后白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)耐腐蚀 【对练1】（25-26高二上·河北石家庄·期中）金属腐蚀的现象普遍存在，会使地下金属管道泄漏、轮船船体损坏等。某同学为探究铁钉腐蚀的条件，设计了如图①②③三组实验。一段时间后，该同学观察到的现象是：①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉生锈比①更明显。下列说法错误的是 A．①中发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁钉作负极 B．①中正极的电极反应式为 C．②所用的水要经过煮沸处理，目的是除去水中溶解的氧气 D．③中铁钉生锈比①更明显的原因是离子浓度变大加快了铁钉的腐蚀 【对练2】 （24-25高二上·北京·阶段检测）用如下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。 下列说法不正确的是 A．压强增大主要是因为产生了 B．整个过程中，负极电极反应式为： C．时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．时，正极电极反应式为：和 一、单选题 1．（25-26高二上·安徽六安·阶段检测）下列关于如图装置说法正确的是 A．装置中电子移动的途径是负极→Fe→M溶液→石墨→正极 B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若M是海水，该装置利用牺牲阳极法保护铁 2．（26-27高三上·陕西西安·阶段检测）化学科技助力跨海大桥建设，某大桥维护工程示意图如图。下列说法错误的是 A．电化学保护过程中，锌铝合金块作正极被消耗，需定期更换 B．矿渣、粉煤灰是生产水泥的常用辅料，主要成分属于无机非金属材料 C．钢丝索芯如果不用防护涂层，而是直接暴露在空气中，易发生电化学腐蚀 D．高密度聚乙烯(HDPE)由乙烯通过加聚反应制得，属于有机高分子材料 3．（24-25高三上·天津·阶段检测）下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端铁锈越多 B．图2中，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变血红色 C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大 D．图4中，采用了牺牲阳极的阴极保护法来防止地下钢铁管道的腐蚀 4．（26-27高三上·湖北·阶段检测）化学知识在生产、生活中应用广泛。有关示意图如下，下列说法错误的是 A．节日烟花中呈现了锂、钠、钾、锶、钡、铁等金属元素的焰色 B．“蛟龙”号载人潜水器中供人活动的球壳使用钛合金材料是因其具有强耐压性能 C．储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料 D．利用Zn板保护钢闸门时，需定期检查、更换 5．（25-26高二上·重庆·阶段检测）重庆有“中国桥都”之称，下列有关对重庆朝天门大桥防腐措施的说法正确的是 A．大桥钢架结构在潮湿空气中主要发生析氢腐蚀，其负极反应式为 B．若采用外加电流法保护大桥钢架主体，应将大桥钢体与电源的正极相连 C．电弧喷锌防腐的原理是锌作为正极，通过构成原电池使铁不被氧化 D．相较于在钢体表面直接刷漆，电弧喷锌技术能提供更持久更主动的电化学保护 6．（25-26高二上·宁夏石嘴山·阶段检测）化学能与电能的相互转化在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是 A．装置甲工作一段时间后，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为： B．装置乙不能实现铁上镀铜 C．装置丙若银电极增重37.8 g，理论上有0.35 mol电子通过外电路 D．装置丁，取少量溶液于试管中，向其中加入溶液，观察是否有特征蓝色沉淀验证牺牲阳极保护法 7．（25-26高三上·广东广州·阶段检测）厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面能加速钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．正极的电极反应式：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀 D．镀锌或铜的钢管破损后均会加快钢管的腐蚀 8．（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）某学习小组为了探究“牺牲阳极法”原理，进行如下实验： 步骤1：将1 g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甲、乙两个培养皿中，各滴入几滴酚酞溶液和溶液，混合均匀。 步骤2：取两枚2～3cm长的铁钉，用砂纸擦光。将裹有锌皮的铁钉放入甲培养皿中；将缠有铜丝的铁钉放入乙培养皿中。一段时间后，甲中酚酞变红，无蓝色沉淀；乙中酚酞变红，有蓝色沉淀。 下列有关分析错误的是 A．该方法原理为原电池，需定期更换被腐蚀金属 B．甲、乙中铁电极均发生反应： C．乙中反应有：↓ D．甲中保护铁和乙中铁被腐蚀的本质原因是活泼性：Zn>Fe>Cu 9．（25-26高二上·陕西榆林·阶段检测）海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法正确的是 A．在牺牲阳极法中，光伏系统支撑结构可与相连 B．相比于浪花飞溅区，海洋底泥区钢结构生锈更严重 C．海水的一般在，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是析氢腐蚀 D．钢结构生锈时的电极反应式为 10．（25-26高二上·重庆·阶段检测）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 11．（24-25高三上·河南南阳·阶段检测）在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．没有金属M时，钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 B．金属M的活动性比的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．与纯铁相比，钢铁的硬度大，熔点高 12．（25-26高三上·宁夏银川·期中）金属的腐蚀和防护在生产、生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为牺牲阳极法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．铁的腐蚀速度：②>③ D．图③钢闸门接电源的正极，称为外加电流法 13．（25-26高二上·福建三明·期中）金属材料腐蚀是金属与环境介质发生化学或电化学反应导致的破坏，其影响广泛且深远。下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A．铁钉浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀 B．铁、铜、锌等金属发生吸氧腐蚀的正极的电极反应式为 C．在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块，可提高船体使用寿命，利用了牺牲阳极法 D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法 二、解答题 14．（25-26高二上·甘肃白银·期中）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验 现象 实验Ⅰ 锌片、铁钉插入含酚酞和K3[Fe(CN)6]的琼脂-食盐水凝胶中 铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化 实验Ⅱ 铜片、铁钉插入含酚酞和K3[Fe(CN)6]的琼脂-食盐水凝胶中 铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色 (1)实验Ⅰ中铁钉周边出现红色，说明铁钉作___________极，发生的电极反应式为___________。 (2)实验Ⅱ中铁钉周边出现蓝色，说明铁钉发生了___________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，正极的电极反应式为___________。 (3)对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，请从原电池原理的角度解释原因：___________。 (4)若要保护地下钢管不被腐蚀，可将钢管与直流电源的___________极相连。 15．（25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测）海南文昌航天发射场临海，电化学腐蚀是其钢铁设施设备腐蚀的主要形式。回答下列问题： (1)利用如图所示的装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，可观察到a处液面上升，b处液面下降，原因是________；a处溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)如图所示为模拟铁的电化学防护的装置。 ①X为碳棒时，当开关K置于N处，可模拟的防护方法为________法；在实践中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，若要镀铜，该装置要做哪些改变？________。 ②装置中开关K置于M处，若X为________棒(填选项字母，下同)，可减缓铁的腐蚀。这种方法叫________。 A．Cu    B．Zn    C．C (3)如图所示为两种原电池。下列各组物质中，能使Ⅱ构成原电池且反应原理与Ⅰ相同的是________。 选项 a电极 X溶液 Y溶液 A Fe 硫酸铜 氯化铁 B Zn 氯化铁 硫酸铜 C Pt 硫酸铜 氯化铁 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1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 金属腐蚀的原理和类型判断 重难目标 1. 掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别，能根据反应条件准确区分两类金属腐蚀。 2. 理解析氢腐蚀、吸氧腐蚀的发生条件、电极反应，结合装置图像判断腐蚀类型。 3. 掌握金属防护常用方法，能结合原电池、电解池原理分析牺牲阳极法、外加电流阴极保护法的防护逻辑。 考情分析 在近几年高考试卷中，金属腐蚀与防护在电化学考点中占比约 35%~50%，是电化学板块常考基础重难点。具有以下命题特点： 情境生活化：多以钢铁管道、船体、金属构件锈蚀等真实生活、工程场景为载体。 设问辨析化：常设置 “潮湿 / 干燥环境”“酸性 / 中性弱碱性介质” 等条件区分腐蚀类型。 陷阱隐蔽化：易混淆析氢、吸氧腐蚀发生环境，分不清牺牲阳极法与外加电流法装置差异，误写腐蚀电极反应。 一、化学腐蚀与电化学腐蚀 1.金属腐蚀的类型 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：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 （2）电化学腐蚀：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。 3.化学腐蚀和电化学腐蚀的异同 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 都是金属原子失去电子被氧化而损耗：M-ne-===Mn+ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生； ②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 二、吸氧腐蚀与析氢腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 示意图 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 离子导体 潮湿的空气或电解质溶液 负极 反应物均为铁，电极反应：Fe-2e-===Fe2+ 正极 反应物：空气中的氧气 电极反应：O2+4e-+2H2O===4OH- 反应物：H+ 电极反应：2H++2e-===H2↑ 总反应 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 联系 通常两种腐蚀同时存在，但前者更普遍 【方法技巧】 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 三、钢铁腐蚀类型的判断 方法一、液差法 用下图装置探究铁发生电化学腐蚀类型 （1）若A为酸性溶液，且盛红墨水的U型管C端液面高于B端，则铁钉发生的是析氢腐蚀。原因是在酸性条件下，正极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，造成具支试管中气体的压强增大，故U型管中红墨水B端液面下降C端液面上升。 （2）若A为NaCl溶液，且盛红墨水的U型管B端液面高于C端，则铁钉发生的是吸氧腐蚀。原因是在中性条件下，正极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使得具支试管中气体的量减少，压强降低，故U型管中红墨水B端液面上升C端液面下降。 方法二、压强测定法 用下图装置探究铁的电化学腐蚀类型，其中锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化。 （1）图中0～t1时间段内，锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁发生了析氢腐蚀。 （2）图中t1～t2时间段内，锥形瓶内压强降低，说明气体物质的量减少，则铁发生了吸氧腐蚀。 四、金属腐蚀的防护 1.防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2.防护方法 （1）在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 （2）改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 （3）电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作正极，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 【方法技巧】 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。 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例1】（25-26高二上·云南红河·期末）埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是 A．该过程中Mg发生析氢腐蚀 B．该保护方法为牺牲阳极法 C．将镁块换为锌块、锡块，铁都会受到保护 D．镁块上发生的电极反应为 【答案】B 【解析】A．通常埋地土壤无强酸性，该环境下Mg发生吸氧腐蚀而非析氢腐蚀，A错误； B．该方法通过消耗（牺牲）作负极的更活泼金属Mg，让作正极的钢管道被保护，属于牺牲阳极法（牺牲负极保护正极的原电池防腐方法），B正确； C．锡不如铁活泼，锡铁形成原电池时，铁作负极，被腐蚀，C错误； D．镁作负极，土壤为碱性，发生的电极反应为，D错误； 故选B。 【对练1】（24-25高三上·上海·阶段检测）港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料等。下列分析不正确的是 A．防腐涂料可以防水、隔离，降低腐蚀速率 B．防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子 C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时负极反应为 D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀 【答案】C 【解析】A．防腐涂料能够防水、隔离，减少钢铁与腐蚀反应物的接触，可降低腐蚀速率，A不符合题意； B．铝和锌的金属活动性强于铁，防腐过程中二者均作为原电池负极，失去电子被氧化，从而保护铁，B不符合题意； C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，是正极的还原反应式，负极反应为，C符合题意； D．题给的三种防腐方法均只能降低钢铁腐蚀的速率，不能完全消除铁的腐蚀，D不符合题意； 答案选C。 【对练2】 （25-26高三上·云南楚雄·阶段检测）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 【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。 题型02吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例2】（25-26高二上·云南昭通·阶段检测）金属的腐蚀和防护在生产生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．当镀铜铁皮的镀层破损时，会减慢铁的腐蚀速率 B．为防护金属被腐蚀，可采取涂油脂、喷油漆、电镀、表面钝化、改变金属结构形成抗腐蚀合金等方法 C．图乙钢闸门接电源负极，称为牺牲阳极的阴极保护法 D．图甲导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 【答案】B 【分析】判断金属腐蚀与防护时，先比较形成原电池的两种金属的活动性，再依据被保护金属是否连接外接电源判断保护方法。图甲中铁与食盐水接触，若发生吸氧腐蚀，密闭体系中的氧气被消耗，压强减小，水会进入导管；图乙中钢闸门与外接电源负极相连，钢闸门为阴极而受到保护。 【解析】A．铜比铁不活泼，镀铜层破损后，铁、铜和电解质溶液形成原电池，铁作负极，腐蚀速率加快，A错误； B．涂油脂、喷油漆和电镀可隔绝金属与腐蚀环境，表面钝化可形成致密保护膜，制成抗腐蚀合金可提高耐腐蚀性，这些均为金属防护方法，B正确； C．图乙中钢闸门接外接电源负极，钢闸门作阴极，辅助电极接电源正极，该方法为外加电流的阴极保护法，不是牺牲阳极的阴极保护法，C错误； D．图甲中导管末端插入水中，导管内液面上升说明密闭试管内气体被消耗、压强减小，可验证铁的吸氧腐蚀；析氢腐蚀会生成气体，不能用该现象验证，D错误； 故选B。 【对练1】（25-26高三上·海南·阶段检测）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- 【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。 【对练2】（25-26高二上·四川·阶段检测）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 【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。 题型03 钢铁腐蚀类型与防护 【典例3】（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图探究金属牺牲阳极法实验。一段时间后，甲、乙烧杯中溶液变红色；分别用胶头滴管取甲、乙中铁极附近的溶液于试管，各滴几滴溶液，前者不产生蓝色沉淀，后者产生蓝色沉淀。下列叙述错误的是 A．溶液变红色原因是 B．甲、乙中负极反应都是 C．甲、乙中均发生吸氧腐蚀 D．其他条件相同，破损后白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)耐腐蚀 【答案】B 【分析】该实验是两组中性条件下的原电池腐蚀体系：甲烧杯是Zn-Fe原电池，乙烧杯是Cu-Fe原电池，电解质为含酚酞的饱和食盐水，发生吸氧腐蚀。 【解析】A．饱和食盐水呈中性，溶液变红色表明溶液生成了碱，即正极上发生还原反应，A正确； B．甲中锌比铁活泼，锌作负极，保护了铁，负极反应为，B错误； C．饱和食盐水呈中性，甲、乙均发生了吸氧腐蚀，C正确； D．腐蚀指铁发生氧化反应，白铁破损后，锌作负极，铁作正极，牺牲锌保护了铁，马口铁破损后，在空气中构成原电池，铁作负极，锡作正极，加快了铁腐蚀，D正确； 故选B。 【对练1】（25-26高二上·河北石家庄·期中）金属腐蚀的现象普遍存在，会使地下金属管道泄漏、轮船船体损坏等。某同学为探究铁钉腐蚀的条件，设计了如图①②③三组实验。一段时间后，该同学观察到的现象是：①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉生锈比①更明显。下列说法错误的是 A．①中发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁钉作负极 B．①中正极的电极反应式为 C．②所用的水要经过煮沸处理，目的是除去水中溶解的氧气 D．③中铁钉生锈比①更明显的原因是离子浓度变大加快了铁钉的腐蚀 【答案】B 【解析】A．①中铁钉在水和空气接触的环境下发生腐蚀，形成了微型原电池，属于电化学腐蚀，在原电池中，铁失电子，发生氧化反应，铁钉作负极，A正确； B．①中发生的是吸氧腐蚀，正极是氧气得电子，电极反应式应为，B错误； C．②中植物油隔绝了空气，所用的水经过煮沸处理，目的是除去水中溶解的氧气使铁钉不与氧气接触，从而探究只与水接触时，铁钉是否生锈，C正确； D．③中是饱和食盐水，离子浓度比①中水大，溶液导电性增强，加快了铁钉的腐蚀,所以③中铁钉生锈比①更明显，D正确； 故选B。 【对练2】 （24-25高二上·北京·阶段检测）用如下图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。 下列说法不正确的是 A．压强增大主要是因为产生了 B．整个过程中，负极电极反应式为： C．时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 D．时，正极电极反应式为：和 【答案】C 【分析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答。 【解析】A．根据分析可知，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，故A正确； B．锥形瓶中的Fe粉和Cu粉与酸溶液共同构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：，故B正确； C．若pH=4.0时，若只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降，但图中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，故C错误； D．由图可知，pH=2.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生，因此，正极反应式有：和，故D正确； 故选C。 一、单选题 1．（25-26高二上·安徽六安·阶段检测）下列关于如图装置说法正确的是 A．装置中电子移动的途径是负极→Fe→M溶液→石墨→正极 B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若M是海水，该装置利用牺牲阳极法保护铁 【答案】B 【分析】该装置为外接电源的电解池，铁电极连接电源负极作阴极，石墨电极连接电源正极作阳极。 【解析】A．电子仅能在外电路的导线中定向移动，无法通过电解质溶液，电解质溶液依靠阴阳离子定向移动导电，所述电子移动途径错误，A错误； B．若M为溶液，阳极失电子生成，阴极水电离的得电子生成同时产生，与生成的反应可生成，因此溶液中可能有，B正确； C．石墨接电源正极作阳极，发生失电子的氧化反应，在阳极会被氧化为，且镀铁时镀件需作阴极，无法在阳极石墨上镀铁，C错误； D．该装置为有外接电源的电解池，属于外加电流的阴极保护法，牺牲阳极法是利用原电池原理的防护方法，D错误； 故选B。 2．（26-27高三上·陕西西安·阶段检测）化学科技助力跨海大桥建设，某大桥维护工程示意图如图。下列说法错误的是 A．电化学保护过程中，锌铝合金块作正极被消耗，需定期更换 B．矿渣、粉煤灰是生产水泥的常用辅料，主要成分属于无机非金属材料 C．钢丝索芯如果不用防护涂层，而是直接暴露在空气中，易发生电化学腐蚀 D．高密度聚乙烯(HDPE)由乙烯通过加聚反应制得，属于有机高分子材料 【答案】A 【解析】A．该电化学保护为牺牲阳极的阴极保护法，锌铝合金活泼性强于钢桩中的铁，作负极被消耗，需定期更换，而非正极，A错误； B．矿渣、粉煤灰主要成分为硅酸盐类物质，属于无机非金属材料，是生产水泥的常用辅料，B正确； C．钢丝索芯为铁合金，直接暴露在空气中时，表面接触水、氧气易形成原电池，发生电化学腐蚀，C正确； D．乙烯含碳碳双键，通过加聚反应可制得高密度聚乙烯(HDPE)，属于有机高分子材料，D正确； 故选A。 3．（24-25高三上·天津·阶段检测）下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端铁锈越多 B．图2中，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变血红色 C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大 D．图4中，采用了牺牲阳极的阴极保护法来防止地下钢铁管道的腐蚀 【答案】D 【解析】A．插入海水中的铁棒发生吸氧腐蚀，越靠近底端浓度越低，腐蚀越轻，铁锈越少，A错误； B．图2中作原电池负极，失电子生成，与不发生显色反应，溶液不会变血红色，B错误； C．开关由改置于时，作负极，合金作正极被保护，腐蚀速率减小，C错误； D．镁的活泼性强于铁，形成原电池时镁作负极被腐蚀，钢铁输水管作正极被保护，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，D正确； 故答案选D。 4．（26-27高三上·湖北·阶段检测）化学知识在生产、生活中应用广泛。有关示意图如下，下列说法错误的是 A．节日烟花中呈现了锂、钠、钾、锶、钡、铁等金属元素的焰色 B．“蛟龙”号载人潜水器中供人活动的球壳使用钛合金材料是因其具有强耐压性能 C．储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料 D．利用Zn板保护钢闸门时，需定期检查、更换 【答案】A 【解析】A． 铁元素没有明显特征焰色，节日烟花呈现的焰色不包含铁元素的焰色，A错误； B． 钛合金强度高、耐压性能优异，适合作为潜水器载人球壳的材料，B正确； C． 储氢合金能够大量吸收，与结合形成金属氢化物实现储氢，C正确； D． 该防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，比活泼，Zn作为负极被腐蚀，因此需要定期检查、更换板，D正确； 故选A。 5．（25-26高二上·重庆·阶段检测）重庆有“中国桥都”之称，下列有关对重庆朝天门大桥防腐措施的说法正确的是 A．大桥钢架结构在潮湿空气中主要发生析氢腐蚀，其负极反应式为 B．若采用外加电流法保护大桥钢架主体，应将大桥钢体与电源的正极相连 C．电弧喷锌防腐的原理是锌作为正极，通过构成原电池使铁不被氧化 D．相较于在钢体表面直接刷漆，电弧喷锌技术能提供更持久更主动的电化学保护 【答案】D 【解析】A．钢铁在潮湿空气中，表面会形成一层水膜，水膜通常呈中性或弱酸性，所以大桥钢架主要发生的是吸氧腐蚀而不是析氢腐蚀，故A错误； B．采用外加电流法保护钢体时，被保护的钢体应与电源负极相连作阴极，防止钢体因失去电子而被氧化，若与电源正极相连会加快钢体的氧化腐蚀，故B错误； C．由于锌的活泼性比铁强，形成原电池时锌作负极失去电子，保护作为正极的铁，故C错误； D．刷漆只是隔绝腐蚀介质的物理防护，涂层一旦破损，防护就会失效；而电弧喷锌能在锌层破损时通过牺牲负极的电化学原理保护钢体，提供更持久、更主动的电化学防护，故D正确； 故答案选D。 6．（25-26高二上·宁夏石嘴山·阶段检测）化学能与电能的相互转化在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是 A．装置甲工作一段时间后，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为： B．装置乙不能实现铁上镀铜 C．装置丙若银电极增重37.8 g，理论上有0.35 mol电子通过外电路 D．装置丁，取少量溶液于试管中，向其中加入溶液，观察是否有特征蓝色沉淀验证牺牲阳极保护法 【答案】B 【解析】A．装置甲是电解熔融NaCl的电解池：石墨为阳极，发生反应；铁钉为阴极，发生反应；当电路中通过2mol电子时，阳极生成1mol ，阴极生成2mol Na，阳极产物与阴极产物物质的量之比为，A正确； B．装置乙中铁接电源负极作阴极，铜作阳极失去电子形成铜离子，电解液为，中形成配合物，能够缓慢释放，使得铁表面的铜镀层更加均匀，能实现铁上镀铜，B错误； C．装置丙为原电池，Fe作负极失电子，Ag作正极，电极反应为，银电极增重37.8 g时，，转移电子物质的量为0.35 mol，即理论上有0.35 mol电子通过外电路，C正确； D．装置丁中Zn比Fe活泼，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，溶液中无，加入溶液无蓝色沉淀生成，可验证牺牲阳极保护法，D正确； 故选B。 7．（25-26高三上·广东广州·阶段检测）厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面能加速钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ B．正极的电极反应式：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．厌氧细菌可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀 D．镀锌或铜的钢管破损后均会加快钢管的腐蚀 【答案】D 【解析】A．钢铁腐蚀时铁作负极，失电子生成，电极反应式为，A正确； B．厌氧环境缺乏，正极上水得电子发生还原反应，生成和，电极反应式为，B正确； C．厌氧细菌促使与反应生成，与负极生成的结合生成沉淀，促进铁的氧化，加速钢管腐蚀，C正确； D．金属活动性，镀锌钢管破损后作负极被腐蚀，被保护，不会加快钢管腐蚀；镀铜钢管破损后作负极，会加快腐蚀，并非二者均加快腐蚀，D错误； 故选D。 8．（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）某学习小组为了探究“牺牲阳极法”原理，进行如下实验： 步骤1：将1 g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甲、乙两个培养皿中，各滴入几滴酚酞溶液和溶液，混合均匀。 步骤2：取两枚2～3cm长的铁钉，用砂纸擦光。将裹有锌皮的铁钉放入甲培养皿中；将缠有铜丝的铁钉放入乙培养皿中。一段时间后，甲中酚酞变红，无蓝色沉淀；乙中酚酞变红，有蓝色沉淀。 下列有关分析错误的是 A．该方法原理为原电池，需定期更换被腐蚀金属 B．甲、乙中铁电极均发生反应： C．乙中反应有：↓ D．甲中保护铁和乙中铁被腐蚀的本质原因是活泼性：Zn>Fe>Cu 【答案】B 【解析】A．牺牲阳极法利用原电池原理，让比被保护金属更活泼的负极（阳极）发生氧化反应被腐蚀，从而保护正极的金属，因此需要定期更换被消耗的活泼金属，A正确； B．甲中Zn比Fe活泼，Fe作原电池正极，发生吸氧腐蚀的正极反应，因此酚酞变红，但乙中Fe比Cu活泼，Fe作原电池负极，发生失电子的氧化反应，并非题目中的得电子还原反应，B错误； C．乙中生成的会和电离出的、反应生成蓝色的铁氰化亚铁钾沉淀，对应实验中乙的蓝色沉淀现象，该反应符合事实，C正确； D．金属活泼性，因此甲中Zn作负极保护Fe，乙中Fe作负极被Cu加速腐蚀，是两个实验现象差异的本质原因，D正确； 故选B。 9．（25-26高二上·陕西榆林·阶段检测）海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法正确的是 A．在牺牲阳极法中，光伏系统支撑结构可与相连 B．相比于浪花飞溅区，海洋底泥区钢结构生锈更严重 C．海水的一般在，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是析氢腐蚀 D．钢结构生锈时的电极反应式为 【答案】A 【解析】A．牺牲阳极法中，需将被保护的光伏系统支撑结构与比铁活泼的金属相连，活泼性强于，可与其相连实现保护，A正确； B．钢结构生锈以吸氧腐蚀为主，浪花飞溅区氧气含量远高于海洋底泥区，腐蚀更严重，B错误； C．海水为，呈弱碱性，该环境下钢铁主要发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀发生在酸性较强的环境中，C错误； D．钢结构生锈时，铁失电子生成，电极反应为，D错误； 故答案选A。 10．（25-26高二上·重庆·阶段检测）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 【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。 11．（24-25高三上·河南南阳·阶段检测）在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是 A．没有金属M时，钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 B．金属M的活动性比的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．与纯铁相比，钢铁的硬度大，熔点高 【答案】C 【解析】A．海水中离子浓度大于河水中离子浓度，溶液导电性更强，没有金属M时，钢铁设施在海水中的腐蚀速率更快，A错误； B．该防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，金属M为原电池的负极，原电池中负极金属活动性强于正极金属，故M的活动性比强，B错误； C．金属M失去的电子经导线流向钢铁设施，钢铁设施表面积累大量电子，避免自身失电子被氧化，因此被保护，C正确； D．钢铁是铁合金，与纯铁相比，合金的硬度更大、熔点更低，D错误； 故选C。 12．（25-26高三上·宁夏银川·期中）金属的腐蚀和防护在生产、生活中普遍存在。下列说法正确的是 A．图①铁的保护方法称为牺牲阳极法 B．图②导管内液面上升，可以验证铁的析氢腐蚀 C．铁的腐蚀速度：②>③ D．图③钢闸门接电源的正极，称为外加电流法 【答案】C 【解析】A．图①中比活泼，构成原电池时作负极被腐蚀，并非牺牲阳极法（牺牲阳极法中被保护金属作正极），A错误； B．导管内液面上升说明装置内压强减小，被消耗，验证的是铁的吸氧腐蚀，析氢腐蚀会生成使装置内压强增大、导管液面下降，B错误； C．②中铁在食盐水中发生吸氧腐蚀，腐蚀速率较快；③采用外加电流的阴极保护法，钢闸门作阴极被保护，腐蚀速率极慢，故铁的腐蚀速度②>③，C正确； D．外加电流法中需将被保护的钢闸门接电源负极，若接正极会使钢闸门作阳极，加快腐蚀，D错误； 故选C。 13．（25-26高二上·福建三明·期中）金属材料腐蚀是金属与环境介质发生化学或电化学反应导致的破坏，其影响广泛且深远。下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A．铁钉浸泡在食盐水中会发生析氢腐蚀 B．铁、铜、锌等金属发生吸氧腐蚀的正极的电极反应式为 C．在轮船的底部镶嵌不易腐蚀的铜块，可提高船体使用寿命，利用了牺牲阳极法 D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法 【答案】B 【解析】A．食盐水呈中性，铁钉在中性环境中发生吸氧腐蚀，仅酸性较强的环境下才会发生析氢腐蚀，A错误； B．金属发生吸氧腐蚀时，正极上得电子发生还原反应，其电极反应式为：，B正确； C．铜的金属活动性弱于铁，镶嵌铜块时铁作原电池负极被加速腐蚀，牺牲阳极法应镶嵌比铁活泼的金属(如锌等)才能保护船体，C错误； D．外加电流法中，被保护的钢铁闸门与电源负极相连作阴极而被保护，若接电源正极会作阳极加速腐蚀，D错误； 故选B。 二、解答题 14．（25-26高二上·甘肃白银·期中）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验 现象 实验Ⅰ 锌片、铁钉插入含酚酞和K3[Fe(CN)6]的琼脂-食盐水凝胶中 铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化 实验Ⅱ 铜片、铁钉插入含酚酞和K3[Fe(CN)6]的琼脂-食盐水凝胶中 铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色 （1）实验Ⅰ中铁钉周边出现红色，说明铁钉作___________极，发生的电极反应式为___________。 （2）实验Ⅱ中铁钉周边出现蓝色，说明铁钉发生了___________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，正极的电极反应式为___________。 （3）对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，请从原电池原理的角度解释原因：___________。 （4）若要保护地下钢管不被腐蚀，可将钢管与直流电源的___________极相连。 【答案】（1）正 （2）吸氧 （3）镀层破损后，镀锌铁板中Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护；而镀铜铁板中Fe作负极被腐蚀，Cu作正极，加速铁的腐蚀 （4）负 【分析】两组实验均为基于琼脂-食盐水凝胶电解质的原电池实验，利用酚酞遇碱变红、与生成蓝色沉淀的特征现象，验证不同电极配对下铁的电化学腐蚀行为：实验Ⅰ中Zn比Fe活泼，二者形成原电池时Zn优先被氧化，Fe作为正极仅发生氧气的得电子还原反应，自身被保护；实验Ⅱ中Fe比Cu活泼，Fe作为原电池负极失电子被氧化，发生吸氧腐蚀，Cu作为正极发生氧气得电子的还原反应。 【解析】（1）实验Ⅰ中Zn比Fe活泼，二者在食盐水凝胶中形成原电池，Zn作负极被氧化，铁钉作正极；铁钉周边酚酞变红，说明此处生成了大量，是正极上氧气得电子发生还原反应的结果，电极反应式为：。 （2）实验Ⅱ中Fe比Cu活泼，形成原电池后Fe作负极，Fe失去电子生成，和凝胶中的反应生成蓝色的铁氰化亚铁特征沉淀，体系为中性食盐水环境，没有大量析氢的条件，属于吸氧腐蚀，正极上在Cu表面得电子生成，使铜片周边酚酞显红色，电极反应式为：。 （3）镀层破损后，镀锌铁板形成的原电池中，Zn比Fe活泼，Zn作负极被氧化腐蚀，Fe作正极被保护；而镀铜铁板形成的原电池中，Fe比Cu活泼，Fe作负极被氧化腐蚀，Cu作正极，加速铁的腐蚀，因此镀锌铁板更耐腐蚀。 （4）这是利用电解池原理的外加电流法，将被保护的钢管与直流电源的负极相连，让钢管作阴极，避免铁失电子被氧化，从而实现防腐。 15．（25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测）海南文昌航天发射场临海，电化学腐蚀是其钢铁设施设备腐蚀的主要形式。回答下列问题： （1）利用如图所示的装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，可观察到a处液面上升，b处液面下降，原因是________；a处溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 （2）如图所示为模拟铁的电化学防护的装置。 ①X为碳棒时，当开关K置于N处，可模拟的防护方法为________法；在实践中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，若要镀铜，该装置要做哪些改变？________。 ②装置中开关K置于M处，若X为________棒(填选项字母，下同)，可减缓铁的腐蚀。这种方法叫________。 A．Cu    B．Zn    C．C （3）如图所示为两种原电池。下列各组物质中，能使Ⅱ构成原电池且反应原理与Ⅰ相同的是________。 选项 a电极 X溶液 Y溶液 A Fe 硫酸铜 氯化铁 B Zn 氯化铁 硫酸铜 C Pt 硫酸铜 氯化铁 【答案】（1）a处生铁丝发生吸氧腐蚀消耗氧气，b处生铁丝发生析氢腐蚀产生氢气，导致a处气体压强小于b处气体压强 增大 （2）外加电流的阴极保护（或外加电流） 将X换为铜棒，将海水换为硫酸铜溶液 B 牺牲阳极的阴极保护法（或牺牲阳极法） （3）C 【解析】（1）a处生铁丝在呈中性的饱和食盐水中发生吸氧腐蚀，消耗密闭管内的氧气，导致a侧气体压强减小；b处生铁丝在呈酸性的稀硫酸中发生析氢腐蚀，生成氢气，导致b侧气体压强增大。因此，在压强差的作用下，a处液面上升，b处液面下降。a处发生吸氧腐蚀，其正极的电极反应式为，反应生成了，故a处溶液的pH将增大。 （2）①当开关K置于N处时，该装置构成电解池，铁件连接外加电源的负极，作阴极受到保护，这种防护方法称为外加电流的阴极保护法。在实践中若要在铁件表面镀铜，根据电镀原理，镀层金属铜应作阳极，即需将X换为铜棒；待镀金属铁作阴极（不变）；电镀液应含有镀层金属阳离子，即需将海水换为硫酸铜溶液（或含有的溶液）。 ②当开关K置于M处时，该装置构成原电池。要减缓铁的腐蚀，铁必须作原电池的正极受到保护，则负极X的金属活动性必须强于铁。在Cu、Zn、C三个选项中，只有Zn的活动性比Fe强，故选B。这种利用活泼金属作负极来保护正极金属的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法。 （3）装置Ⅰ中，Cu的活动性强于C，Cu作负极，C作正极，发生的电池总反应为。要使装置Ⅱ的反应原理与Ⅰ相同，则装置Ⅱ的总反应也必须是该反应。因此，在装置Ⅱ中，Cu作负极，其所在的X溶液应为含有的溶液（如硫酸铜溶液）；a电极作正极，其材料的活泼性应弱于Cu（如Pt或C），其所在的Y溶液应为含有的溶液（如氯化铁溶液）。结合选项表格可知，只有C项完全符合题意。 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