1.4 金属的腐蚀和防护 第1课时（讲义）化学鲁科版选择性必修1

第一章 化学反应与能量转化 第四节 金属的腐蚀和防护 第1课时 金属电化学腐蚀的原理 课标要点 1.认识金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀，理解电化学腐蚀的本质是形成原电池发生氧化还原反应。 2.辨析析氢腐蚀、吸氧腐蚀的发生条件，能够书写两种腐蚀的负极、正极电极反应方程式。 3.知道吸氧腐蚀更为普遍，能够运用原电池模型解释生活中铁制品生锈现象。 学习重难点 重点： 1.分清化学腐蚀和电化学腐蚀的区别，掌握电化学腐蚀的本质。 2.掌握析氢腐蚀、吸氧腐蚀的反应条件，熟练书写两极电极反应。 难点： 1.区分不同环境下水膜酸碱性，判断发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀。 2.理解吸氧腐蚀后续转化生成铁锈的完整过程，理清中间产物变化。 知识点 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.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 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 随学随练 1．用如图所示的装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，得到具支锥形瓶中压强随时间变化的曲线以及溶解氧(DO)随时间变化的曲线如下： 下列说法错误的是 A．整个过程中，负极电极反应为 B．压强增大主要是因为产生了 C．pH=4.0时，正极发生了吸氧腐蚀 D．溶液pH=2.0时，正极反应只有 【答案】D 【详解】A．铁与碳粉形成原电池，Fe作负极发生氧化反应，电极反应为，A正确； B．时酸性较强，析氢腐蚀生成，产气的增压效应超过耗氧的降压效应，导致压强增大，B正确； C．时瓶内压强减小，且溶解氧浓度随时间下降，说明正极消耗，发生了吸氧腐蚀，C正确； D．时溶解氧浓度仍不断降低，说明正极同时发生吸氧腐蚀，反应还有，并非只有析氢反应，D错误。 2．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．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 D．银质物品久置表面变暗 【答案】D 【详解】A．生铁中含有碳单质，与铁、潮湿空气可构成原电池，铁作负极被腐蚀速率加快，与电化学腐蚀有关，A不符合题意； B．黄铜为铜锌合金，在潮湿环境中可构成原电池，锌比铜活泼作负极被腐蚀，铜作正极被保护，不易生成铜绿，与电化学腐蚀有关，B不符合题意； C．铁和铜接触，在潮湿环境中构成原电池，铁比铜活泼作负极被腐蚀速率加快，接触处易生锈，与电化学腐蚀有关，C不符合题意； D．银质物品久置变暗是银与空气中的硫化氢等物质直接发生化学反应生成硫化银所致，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，D符合题意； 故答案选D。 知识点 电化学腐蚀 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 本质：形成微小原电池，负极都是铁，铁失电子被氧化 负极（Fe，负极）：Fe -2e- = Fe2+ 1、吸氧腐蚀（课本铜板铁铆钉例子） 发生条件：水膜呈中性、弱酸性、碱性（潮湿普通空气） 正极（杂质/铜，正极）：氧气得电子发生还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 原电池总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 后续变化：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，Fe(OH)3进一步脱水得到铁锈Fe2O3∙nH2O 特点：消耗氧气，日常生活铁生锈主要就是吸氧腐蚀 2、析氢腐蚀 发生条件：水膜酸性较强（工厂酸性废气环境） 负极依旧是铁：Fe -2e- = Fe2+ 正极：溶液里氢离子得电子放出氢气2H+ +2e- = H2↑ 总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑ 特点：放出氢气；普通环境很少见，酸性环境才发生 3、对比总结 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应式 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 特别提醒 1、 析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 2、 钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 3、 一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 4、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。 随学随练 1．用如图甲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图乙。下列说法错误的是 A．整个过程中，铁粉作为负极，电极反应式均为 B．pH=2.0时，同时发生析氢和吸氧腐蚀，正极电极反应式分别为和 C．pH=4.0时，只发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为 D．将均匀覆盖铁粉和碳粉的滤纸更换为只均匀覆盖纯铁粉的滤纸，压强随时间变化的曲线走势与原图不相同 【答案】C 【详解】A．铁比碳活泼，铁在整个过程中均作负极并失去电子，负极反应为，A正确； B．pH=2.0时，溶解氧随时间降低，说明氧气参与反应；瓶内压强总体升高，说明同时有氢气生成，且生成氢气的影响大于消耗氧气的影响。因此同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，正极反应分别为和，B正确； C．pH=4.0时，瓶内压强基本不变；若只发生吸氧腐蚀，消耗氧气会使瓶内压强降低。压强近乎不变说明析氢生成氢气与吸氧消耗氧气对气体量的影响大体抵消，两种腐蚀同时存在，对应的正极反应分别为和。选项所给吸氧反应本身正确，但“只发生吸氧腐蚀”的判断错误，C错误； D．将铁粉和碳粉的混合物换成纯铁粉后，原有的铁—碳接触原电池条件被改变，铁的腐蚀速率以及气体生成、消耗随时间的变化也会改变，故压强随时间变化的曲线走势与原图不同，D正确；故选C。 2．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是 A．a、b处溶液的pH值均增大 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处生铁发生吸氧腐蚀，其负极的电极反应为 D．用化学方法在钢铁表面进行发蓝处理可有效防止钢铁腐蚀 【答案】C 【详解】A．a处溶液为饱和食盐水，是中性溶液，发生吸氧腐蚀，铁失去电子生成亚铁离子，氧气得到电子生成氢氧根：，所以a处溶液pH增大；b处溶液为稀硫酸，是酸性溶液，发生析氢腐蚀，正极反应式为，反应过程中消耗，溶液的pH增大，A正确； B．a处发生吸氧腐蚀，消耗导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，B正确； C．根据分析，a处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，其负极的电极反应为，C错误； D．用化学方法在钢铁表面进行发蓝处理能生成一层致密的氧化膜保护钢铁，D正确。 故答案选C。 拓展 金属的腐蚀探究 实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。 图1　　　　　　　　图2 实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。 【探究1】实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。 【提示】实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。 【探究2】实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。 【提示】检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 【探究3】若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。 【提示】若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。 活学活用 1．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢可延缓腐蚀 B．当镀金属铬的铁质水龙头镀层破损时，镀层仍能对铁水龙头起保护作用 C．纯银器表面渐渐变暗因在空气中化学腐蚀 D．水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 【答案】B 【详解】A．在普通钢中加入铬、镍等元素制成不锈钢，改变了金属的内部组织结构，能够提升抗腐蚀能力，可延缓腐蚀，A正确； B．铬的金属活动性强于铁，但铬易发生钝化，镀层破损后在常见腐蚀环境中铬表面形成钝化膜使其电极电势高于铁，形成原电池时铁作负极被加速氧化，无法起到保护作用，B错误； C．纯银器没有杂质无法形成原电池，表面变暗是银和空气中的少量硫化物等物质直接发生化学反应导致的，属于化学腐蚀，C正确； D．将水库钢板与外加直流电源的负极相连，钢板作为电解池的阴极被保护，属于外加电流的阴极保护法，可避免钢板被腐蚀，D正确；故选B。 2．为了延长港珠澳大桥钢管桩的使用寿命，科研人员采用牺牲阳极法延缓钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流入的一极 B．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 C．钢管桩腐蚀时的反应为： D．钢管桩在水下部分一定比在空气与水交界处更容易腐蚀 【答案】A 【详解】A．牺牲阳极法利用原电池原理，钢管桩为被保护的正极，原电池中电子由负极流出、流入正极，因此钢管桩是电子流入的一极，A正确； B．牺牲阳极法需镶嵌比铁活泼的金属作负极，铜的金属活动性弱于铁，若镶嵌铜块，铁会作负极加快腐蚀，B错误； C．钢管桩腐蚀时，失去电子生成，反应为，不会直接生成，C错误； D．空气与水交界处氧气浓度更高，吸氧腐蚀速率更快，比水下部分更易腐蚀，D错误；故选A。 拓展 金属腐蚀的快慢比较 电解池引起的腐蚀 ＞ 原电池引起的腐蚀（电化学腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀 1、电解池腐蚀（金属作阳极） 阳极：金属直接失电子，腐蚀速度最快 例：铁接电源正极做阳极，铁快速被腐蚀。 2、原电池腐蚀（两种情况） ①金属做原电池负极：发生电化学腐蚀，加速腐蚀。 两种金属形成原电池，两种金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀越快。 ②金属做原电池正极：被保护，腐蚀变慢（牺牲阳极法）。 3、化学腐蚀：金属直接与物质反应，无原电池，速率弱于一般电化学腐蚀 4、受到防护的金属（腐蚀最慢） 电解池做阴极（外加电流阴极保护法） ＜ 牺牲负极保护的正极金属 腐蚀速率：外加电流阴极保护＜牺牲阳极保护 完整速率从快到慢排序 电解池阳极腐蚀 ＞ 原电池负极腐蚀 ＞ 普通化学腐蚀 ＞ 原电池正极 (牺牲阳极保护) ＞电解池阴极 (外加电流阴极保护) 补充：同样是原电池负极，两金属活泼性差值越大，负极腐蚀越快；同样电化学腐蚀：析氢腐蚀一般快于吸氧腐蚀（同等条件下） 活学活用 1．如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由慢到快的顺序为 A．⑥③①②④⑤ B．⑥①②③④⑤ C．⑥③①④②⑤ D．⑥①④②③⑤ 【答案】A 【详解】铁腐蚀由慢到快的顺序为⑥③①②④⑤： ⑥中Fe为电解池阴极，防护效果最好，腐蚀最慢；③中Fe为原电池正极，被保护，腐蚀速率次之；①是铁的化学腐蚀，速率更快；②中Fe为原电池负极，Fe和Sn活泼性差较小，腐蚀速率比①快；④中Fe是原电池负极，Fe和Cu活泼性差大于Fe和Sn，腐蚀速率比②快；⑤中Fe为电解池阳极，腐蚀速率最快；故选A。 2．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由慢到快的顺序是 A．③＜①＜②＜④ B．②＜①＜③＜④ C．①＜③＜②＜④ D．③＜②＜④＜① 【答案】A 【详解】铁腐蚀快慢顺序是：作电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>作原电池正极>作电解池阴极； ①中铁发生化学反应； ②中铁的活动性大于锡，所以铁作负极，加速被腐蚀； ③中锌的活动性大于Fe，所以锌作负极、铁作正极，被保护； ④中铁作阳极加速被腐蚀；所以铁腐蚀慢快顺序是③＜①＜②＜④，答案选A。 题型 金属的腐蚀 ▌例1 2024年，我国创新性地采用了“深水导管架平台+圆筒型海上油气加工厂”模式，为深水油气田的高效开发开辟了全新路径。平台所用钢铁设备外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。下列说法正确的是 A．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时铁作负极 B．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时正极反应为 C．钢铁设备镶嵌锌块后，锌发生还原反应 D．钢铁设备镶嵌锌块后，附近海水中的阴离子将向钢铁一极移动 【答案】A 【详解】A．钢铁为铁碳合金，在海水中形成原电池时，铁的活泼性强于构成正极的碳，铁作负极发生氧化反应，A正确； B．海水呈中性或弱碱性，钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为，选项给出的反应为酸性较强环境下的反应，不符合海水环境特点，B错误； C．锌的活泼性强于铁，镶嵌锌块后锌作原电池负极，失电子发生氧化反应，C错误； D．原电池中阴离子向负极移动，该装置中锌为负极，故阴离子向锌极移动，而非作为正极的钢铁，D错误； 故选A。 ▌对点练1-1 用如下图所示装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法不正确的是解题贴士 技巧1：先分清化学腐蚀vs电化学腐蚀 化学腐蚀：无原电池，金属直接和反应物发生反应。 电化学腐蚀：形成原电池，有电解质水膜；分为吸氧腐蚀、析氢腐蚀，现实中以吸氧腐蚀为主。 判断关键点：有没有形成微小原电池（潮湿环境一般发生电化学腐蚀） 技巧2：区分吸氧腐蚀、析氢腐蚀 吸氧腐蚀：中性、弱酸性、碱性环境 负极：Fe-2e-=Fe2+；正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 产物Fe(OH)2继续氧化，最终生成铁锈Fe2O3∙nH2O 析氢腐蚀：水膜酸性较强 负极：Fe-2e-=Fe2+ ；正极：2H++2e-=H2↑ 易错：负极产物是Fe2+ ，不是Fe3+ ，三价铁是后续氧化得到 技巧3：腐蚀速率快慢判断 速率由大到小： 电解池阳极腐蚀＞原电池负极腐蚀＞化学腐蚀＞原电池正极（牺牲阳极保护）＞电解 池阴极（外加电流阴极保护） 补充：原电池两极活泼性相差越大，负极金属腐蚀越快；同等条件析氢腐蚀一般快于吸氧腐蚀。 技巧4：两种金属接触腐蚀判断 两种不同金属直接接触，潮湿空气构成原电池： 活泼性更强的金属作 负极，被腐蚀；活泼性弱的金属作正极受到保护 技巧5：区分两类防护（后面课时内容，选择题混考） 牺牲阳极法 (牺牲负极保护正极)：原电池原理，接更活泼金属，被保护金属做原电池正极。 外加电流阴极保护法：电解池原理，被保护金属接电源负极作阴极。 A．铁发生的电极反应： B．炭粉的存在增大了铁腐蚀的速率 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端倒吸形成一段稳定的水柱 【答案】C 【详解】A．中性条件下铁发生吸氧腐蚀，铁作为负极失电子生成，电极反应为，A不符合题意； B．炭粉与铁、氯化钠溶液构成原电池，原电池反应会加快铁的腐蚀速率，B不符合题意； C．氯化钠溶液呈中性，铁发生吸氧腐蚀，导管口产生气泡是因为反应放热使试管内空气受热膨胀逸出，并非生成，不能证明发生析氢腐蚀，C符合题意； D．铁发生吸氧腐蚀消耗试管内的，恢复室温后试管内压强小于外界大气压，导管末端倒吸形成一段稳定的水柱，D不符合题意； 故答案选C。 ▌对点练1-2 了解金属腐蚀的原因，并能采取有效的防腐措施具有重要的意义。下列说法正确的是 A．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．题图水槽中的铁架，最容易生锈的部分为① D．港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐是采用了牺牲阳极法 【答案】D 【详解】A．纯银器为纯金属，无法构成原电池，表面变暗是在空气中发生化学腐蚀导致，不属于电化学腐蚀，A错误； B．金属活动性，镀层破损后形成原电池，作负极被加速腐蚀，镀层不再对铁制品起保护作用，B错误； C．铁生锈需要同时接触和电解质溶液，③位于液面处，浓度最高且同时接触电解质溶液，最容易生锈，部位①在溶液深处，氧气含量极低，腐蚀速率慢，C错误； D．金属活动性，富锌底漆中作原电池负极被腐蚀，保护作为正极的铁构件，属于牺牲阳极法，D正确； 故选D。 题型 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 ▌例2 某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置。检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，时刻，加入2 mL饱和氯化钠溶液，反应一段时间后，再将注射器中的5 mL稀盐酸注入三颈烧瓶中，整个过程中采集到的数据如图所示。下列说法错误的是 A．铁发生锈蚀的反应是放热反应 B．温度降低是因为反应速率减慢了 C．BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁 D．压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀 【答案】C 【详解】A．由温度曲线可知，加入氯化钠溶液后体系温度升高，说明铁发生锈蚀的反应是放热反应，A正确； B．阶段装置中氧气被不断消耗，铁锈蚀的反应速率减慢，放出的热量小于装置向外散失的热量，因此温度降低，B正确； C．BC段压强减小是因为铁粉、碳粉和饱和氯化钠溶液构成了原电池，发生吸氧腐蚀消耗了瓶内的氧气，而不是铁和氧气直接反应生成氧化铁，C错误； D．阶段稀盐酸被注入三颈烧瓶，酸性条件下铁与盐酸反应生成氢气，发生析氢腐蚀，装置内气体增多压强变大，D正确； 故答案选C。 ▌对点练2-1如图所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置，请填空： (1)X的电极名称是________极，发生的电极反应式为：________，Y极的电极材料是________，检验X极产物的方法是________。 (2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收集到预期产物，一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X极附近出现了白色沉淀，此沉淀是________(填化学式)，该沉淀在空气中放置，现象是___________________。 (3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如图所示)，其目的是________，阳极室(A处)加入________，阴极室(B处)加入________，离子交换膜只许________通过。 (4)如图所示的是铁钉在水中被腐蚀的实验： ①甲图发生的是________腐蚀，电极负极反应式________________________。 ②乙图发生的是______腐蚀，电极正极反应式________________________。 【答案】(1) 阳 铁 湿润的淀粉碘化钾试纸 (2) 白色沉淀迅速变成灰绿色最终转化为红褐色 (3) 防止阴阳极产物发生反应 或食盐水 ()或稀溶液 阳离子() (4) 吸氧 析氢 【详解】（1）电解池阳极连接外接电源正极、阴极连接外接电源负极，根据图示装置中电源符号可知X电极连接电源正极、Y电极连接电源负极，则X电极为阳极，答案为阳； 电解饱和食盐水，阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为； 电解饱和食盐水时，若阳极材料为铁，则电解时铁优先于发生氧化反应而溶解，无法得到氯气，因此铁只能作阴极，Y极为阴极，材料为铁； 氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化为碘单质使淀粉变蓝，故常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气，答案为湿润的淀粉碘化钾试纸（其他答案合理即可）； （2）电极接反时，铁作阳极失电子被氧化，电极反应为，纠正连接方式后，铁恢复为阴极，溶液中的水在阴极放电生成和，生成的与溶液中的结合生成白色沉淀，答案为； 在空气中极易被氧气氧化为红褐色的，观察到的现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色； （3）工业上使用离子交换膜将两极室隔开，主要目的是防止阴极产生的与阳极产生的混合遇火花发生爆炸，同时防止进入阴极室与生成的反应，导致氢氧化钠产品不纯； 阳极室不断消耗，需加入饱和食盐水或；阴极室水放电生成和，需加入稀溶液以增强导电性； 为了维持两极室的电荷平衡且不生成杂质，阳离子交换膜只允许阳离子（如）通过； 答案为防止阴阳极产物发生反应；或食盐水；()或稀溶液；阳离子()； （4）①甲图中试管内液面上升，说明试管内气体被消耗、压强减小，发生的是吸氧腐蚀，负极铁失去电子生成，电极反应式为； ②乙图中试管内液面下降，说明试管内生成了气体、压强增大，发生的是析氢腐蚀，正极溶液中的氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为。 ▌对点练2-2当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔（图a），往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板（图b），若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为负极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 【答案】D 【详解】A．钢板发生吸氧腐蚀时，Fe基体中的铁失去电子生成，发生氧化反应，作负极，电极反应为，A正确； B．M处为铁失去电子的负极区，N处为氧气得到电子的正极区，原电池正极电势高于负极，因此N处电势比M处高，B正确； C．铁锈区附近的溶解氧得到电子，发生正极反应，生成的使附近水膜显碱性，C正确； D．负极反应为，每消耗1 mol铁，通过外电路转移2 mol电子。随后发生和，其中铁元素由+2价升高到+3价的电子转移不经过外电路。按铁原子守恒，生成所消耗铁的物质的量为，故外电路转移电子的物质的量为，D错误； 故选D。 题型 金属腐蚀的快慢 ▌例3下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．3>1>2>4>5 B．4>3>2>1>5 C．3>5>1>2>4 D．5>2>4>3>1 【答案】C 【详解】根据图示可知，1中铁发生化学腐蚀；2、5装置是原电池，2中金属铁作正极，被保护，5 中金属铁作负极，失电子被腐蚀；3、4装置是电解池，3中金属铁作阳极，失电子被腐蚀，4中金属铁作阴极，被保护，对于同一种金属来说，电解原理引起的腐蚀 >原电池原理引起的腐蚀 >化学腐蚀 >原电池原理保护的腐蚀 >电解池原理保护的腐蚀，故腐蚀速率由快到慢的顺序为 3>5>1>2>4，故C正确。 解题贴士 1、分辨装置类型：电解池 / 原电池 / 无电源（化学腐蚀） 有外接电源：电解池，看金属是阳极还是阴极；阳极加速，阴极保护 无外接电源，两种金属接触 + 电解质环境：原电池，分清负极、正极；负极加速，正极保护 既无电源也不形成原电池：化学腐蚀 2、若是原电池：比较金属活泼差值，差值越大负极腐蚀越快 3、若是电解池：阳极腐蚀远大于阴极保护 4、排序题：把全部对象套进快慢总序列进行比较 ▌对点练3-1 如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为 A．①②③④⑤⑥ B．④③②①⑥⑤ C．⑤④②①③⑥ D．④②①③⑤⑥ 【答案】C 【详解】①为纯铁在海水中的化学腐蚀；②为Fe-Sn原电池，Fe作负极被腐蚀（速率快于①）；③为Fe-Zn原电池，Fe作正极被保护（速率慢于①）；④为Fe-Cu原电池，Fe作负极被腐蚀（因Cu与Fe活动性差异大于Sn与Fe，速率快于②）；⑤为电解池，Fe作阳极（腐蚀速率最快）；⑥为电解池，Fe作阴极（被保护，腐蚀速率最慢）； 铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为：⑤（电解池阳极，最快）>④（Fe-Cu原电池负极）>②（Fe-Sn原电池负极）>①（化学腐蚀）>③（Fe-Zn原电池正极，被保护）>⑥（电解池阴极，最慢）；故答案选C。 ▌对点练3-2 铁及其化合物在日常生活和生产中有广泛的应用。 (1)防止钢铁腐蚀造成浪费是科学家很关心的一个话题。 ①下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示)_______。 ②利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护，若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应设置于_______处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。 (2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答： A电极对应的金属是_______(写元素名称)，B电极的电极反应式是_______。 (3)是一种高效多功能水处理剂，应用前景非常看好，电解法制取原理如图所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。 ①离子交换膜为阴离子交换膜，阴极室中NaOH的浓度_______(填写“变大”、“变小”或“不变”) ②阳极室中电极反应式是_______。 (4)(二硫化亚铁)纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为，正极反应式是_______。 【答案】(1)e、b、a、c、d N 牺牲阳极的阴极保护法 (2)铜 (3)变大 (4) 【详解】（1）①铁做阳极腐蚀最快，作阴极腐蚀最慢，形成原电池作负极腐蚀较快，作正极腐蚀较慢，因此Fe片腐蚀由快到慢的顺序是e、b、a、c、d； ②若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应设置于N处，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法； （2）铁片上镀铜时，铜作阳极，铁片作阴极，A是铜，B上的电极反应是； （3）①Ni电极反应是，阴离子交换膜，允许由阴极室进入阳极室，阴极室中水减少，NaOH的物质的量不变，浓度增大； ②阳极室中铁被氧化生成，电极反应式是； （4）由反应，金属锂是负极，是正极，正极反应是。 基础通关 1．下列关于金属腐蚀和防护的说法错误的是 A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．铁管上连接锌块，铁管不易被腐蚀 D．外加电流法中被保护设备应连接电源正极 【答案】D 【详解】A．生铁中的铁与碳形成微小原电池，铁作负极，失去电子发生氧化反应：，使铁的腐蚀加快，因此生铁抗腐蚀能力比纯铁弱，A正确； B．铁比锡活泼，锡与铁接触形成原电池时，铁作负极，发生反应，铁的腐蚀加快，因此焊接处的铁易生锈，B正确； C．锌比铁活泼，锌与铁管形成原电池时，锌作负极并优先被氧化，反应为，铁管作正极受到保护，因此铁管不易被腐蚀，C正确； D．外加电流法利用电解原理保护金属，被保护设备应连接电源负极而作阴极，辅助阳极连接正极；若连接电源正极，设备会成为阳极，因此D错误； 故选D。 2．下列有关金属腐蚀和保护的说法中，错误的是 A．生铁中含碳，比纯铁容易生锈 B．镀银的铁件，镀层损坏后铁件更容易被腐蚀 C．牺牲阳极法是利用电解原理保护金属 D．埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀 【答案】C 【详解】A．生铁为含碳的铁合金，接触电解质溶液时易形成原电池，铁作负极被加速腐蚀，因此比纯铁容易生锈，A正确； B．镀银的铁件镀层损坏后，铁、银与环境中的电解质溶液构成原电池，铁活泼性强于银作负极，腐蚀速率加快，因此铁件更容易被腐蚀，B正确； C．牺牲阳极法是利用原电池原理保护金属，被保护金属作原电池正极，利用电解原理保护金属的方法为外加电流法，C错误； D．潮湿土壤中含有水及可溶性电解质，易与铁管形成原电池加快腐蚀，因此埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀，D正确； 故选C。 3．下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应 B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 【答案】A 【详解】A．铝的抗腐蚀能力源于其表面易形成致密氧化膜，而非不易与氧气反应，A错误； B．电化学腐蚀根据环境分为吸氧腐蚀（中性/弱酸性）和析氢腐蚀（强酸性），B正确； C．金属腐蚀本质是金属原子失电子被氧化，无论化学或电化学腐蚀均如此，C正确； D．钢铁在潮湿空气中形成微电池，发生电化学腐蚀导致生锈，D正确； 故答案选A。 4．将铁粉和活性炭的混合物用溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为 B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以醋酸溶液代替溶液，铁主要还是发生吸氧腐蚀 【答案】C 【详解】A．铁被氧化的电极反应式为Fe−2e-=Fe2+，A错误； B．铁腐蚀过程中将化学能转化为电能，但不能全部转化，B错误； C．活性炭具有导电性，可作为原电池的正极，加速铁的腐蚀，C正确； D．以醋酸溶液代替NaCl溶液，由于醋酸溶液中H+浓度大，使铁发生析氢腐蚀，D错误； 故选C。 5．利用如图装置进行实验，开始时a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，下列有关说法错误的是 A．a管发生吸氧腐蚀 B．b管发生析氢腐蚀 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式： 【答案】C 【详解】A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，即a管发生吸氧腐蚀，故A正确； B．U型管右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，b管发生析氢腐蚀，故B正确； C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH基本不变；b处消耗氢离子，溶液的pH值变大，故C错误； D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故D正确； 答案选C。 6．用如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和溶解氧随时间的变化关系，曲线如下。下列说法正确的是 A．pH=6.0时，只发生析氢腐蚀 B．整个过程中，负极电极反应式均为： C．pH=2.0和pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2.0时，压强随时间变化的曲线与铁完全相同 【答案】C 【详解】A．由图可知，pH=6.0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减小，也说明有吸氧腐蚀，A错误； B．整个过程中，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+，B错误； C．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的气体压强会有下降，而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明图中反应除了吸氧腐蚀，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；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，也说明有析氢腐蚀，C正确； D．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，而铜活动性弱于氢，不会析出氢气，D错误； 故选C。 7．2024年5月全球钢铁产量排名显示，中国以9290万吨的产量稳居榜首。下列关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，碳为正极 B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O C．在钢铁表面镀铜，钢铁应与电源的负极相连 D．镀锌铁镀层破裂后仍能保护内部铁，该法是牺牲阳极法 【答案】B 【详解】A．钢铁腐蚀以电化学腐蚀为主，铁为负极，碳为正极，A正确； B．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，B错误； C．电镀时钢铁应与电源的负极相连，作阴极，Cu2+在阴极得电子变为铜单质，C正确； D．锌比铁活泼，镀锌铁镀层破裂后，腐蚀锌而保护铁，是牺牲阳极法，D正确； 综上所述，答案为B。 8．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法不正确的是 A．该装置构成了原电池 B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能 C．活性炭在该装置中作为正极 D．负极电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 【答案】D 【详解】A．铁粉、活性炭和NaCl电解质溶液满足原电池构成条件，该装置构成原电池，A正确； B．铁腐蚀过程发生原电池反应，将化学能转化为电能，B正确； C．铁的活泼性强于碳，该原电池中活性炭作正极，C正确； D．给出的电极反应是吸氧腐蚀的正极反应，负极是Fe失电子生成，反应式为，D错误； 故选D。 9．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)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。为防护金属被腐蚀可采取的措施有___________(填序号)。 A．健身器材刷油漆 B．使被保护的钢闸门与电源的正极相连 C．制成不锈钢 D．将钢管用导线与碳棒连接 (2)镀锡铁和镀锌铁相比，当镀层出现破损后，哪个更容易被腐蚀？___________(填“镀锡铁”或“镀锌铁”) (3)用如图1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(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，从图中可分析，pH=2.0时，压强增大是因为___________。 (4)某化学兴趣小组为探究铁钉腐蚀实验中a、b两点所发生的反应，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___________ 然后再滴加2-3滴溶液 b点周围出现___________ b点电极反应 (5)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。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___________。 【答案】(1)AC (2)镀锡铁 (3)溶液酸性较强，铁发生析氢腐蚀生成氢气 (4) 蓝色沉淀 (5) 【详解】（1）A．健身器材刷油漆隔绝氧气，对金属起到保护作用，A符合题意； B．使被保护的钢闸门与电源的正极相连，则钢闸门作为阳极被加速腐蚀，B不符合题意； C．制成不锈钢，通过其中的铬元素与氧气反应，形成一种致密的、难溶于水的氧化铬层，用以防止钢材表面锈蚀，C符合题意； D．钢管用导线与碳棒连接，构成原电池，金属作负极参加反应，则钢管被腐蚀，D不符合题意； 故选AC； （2）镀锡铁当镀层出现破损后，形成原电池，铁作为负极被加速腐蚀；镀锌铁相比，当镀层出现破损后，形成原电池，铁作为正极被保护；故镀锡铁更容易被腐蚀； （3）pH=2.0时，溶液中酸性较强，则铁发生析氢腐蚀生成氢气，使得压强增大； （4）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，说明有氢氧根离子产生，电极反应为氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子：；b点则为Fe失电子生成二价的亚铁离子，亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故b 点周围出现蓝色沉淀； （5）Fe作阳极置于溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密氧化膜，则反应为铁在酸性条件下失去电子发生氧化反应生成四氧化三铁：。 10．电化学的发展对人类文明的进步起到了推动作用。 (I)用如图装置研究化学能转化为电能的过程。 (1)连接前，该装置中主要的能量转化形式为：_______能→_______能。连接后，表面电极反应式为_______。 (II)用如图装置实现“表面镀Cu”。 (2)需要将溶液改为_______(填写溶质化学式)，此时，发生的电极反应式为_______。 (3)该装置连续工作后，测得增重，这段时间内转移的电子的物质的量为_______。 (III)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。 (4)用下图所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合_______(填“”、“”或“”下同)。 ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合_______，该防护法称为_______。 ③只闭合，石墨电极附近的将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。 【答案】(1)化学 热 2H++2e-=H2 (2)CuSO4 Cu-2e-=Cu2+ (3) (4)K1 K2 外加电流保护法 变大 【详解】（1）连接前，锌和稀硫酸发生置换反应，该反应是放热反应，能量的主要转化形式为化学能转化为热能；连接后，铜作正极，电解质溶液中的氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2。 （2）要实现“Zn表面镀Cu”，需改装成电解池装置，外加直流电源，Cu作阳极，Zn作阴极，电解质溶液改为CuSO4溶液；阳极Cu失电子生成Cu2+，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。 （3）Zn增重mg，即生成mg铜，转移电子的物质的量为。 （4）①关闭K1，铁棒作阳极被腐蚀，关闭K2，铁棒作阴极被保护，关闭K3，铁棒作原电池的负极被腐蚀，根据腐蚀速率大小关系：阳极>负极>正极>阴极，所以铁腐蚀的速度最快的是只闭合K1； ②为减缓铁的腐蚀，应使铁作正极或阴极，所以只闭合K2就可以减缓铁的腐蚀；该防护法称为外加电流保护法； ③只闭合K3，铁棒作原电池的负极，石墨作正极，电解质溶液是NaCl溶液，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，由于生成OH-，使得石墨电极附近的pH变大。 素养提升 1．下列有关金属的腐蚀与防护说法错误的是 ① ② ③ ④ A．图①应从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再加2滴溶液检验Fe是否被腐蚀 B．图②右侧小试管内红色液面高于导管内液面，则生铁片发生吸氧腐蚀 C．图③通电后，钢闸门表面的腐蚀电流接近于零 D．图④开关由N改置于M时，Fe的腐蚀速率更快 【答案】B 【详解】A．图①中比活泼，形成原电池时作正极被保护，若被腐蚀则会在电极区域产生，用检验的操作合理，A正确； B．右侧小试管内红色液面高于导管内液面，说明左侧装置内气体压强增大，反应生成了气体，生铁片发生析氢腐蚀，而非吸氧腐蚀，B错误； C．图③为外加电流法，钢闸门作阴极被强制保护，表面腐蚀电流接近于零，C正确； D．开关置于N时，形成Fe-Sn原电池，Fe比Sn活泼，Fe作负极发生腐蚀；开关改置于M时，形成Fe-Cu原电池，Fe比Cu活泼性更强，Fe依然作负极，且Fe与Cu的金属活动性差异远大于Fe与Sn的差异，原电池反应速率更快，D正确； 故答案选B。 2．用压强传感器探究生铁在不同pH的醋酸溶液中发生腐蚀的过程时，根据压强传感器所得数据绘制的图像如下。忽略温度变化，下列说法正确的是 A．pH=2.5时，正极发生反应： B．锥形瓶中的铁粉换成铜粉，也能绘制相同的图形 C．铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．防锈措施中发蓝处理、阳极氧化、表面渗镀都是通过形成致密氧化膜防腐 【答案】A 【详解】A．pH=2.5时溶液酸性较强，对应曲线压强随时间增大，说明有气体生成，生铁发生析氢腐蚀，正极反应为，A正确； B．铜的金属活动性弱于氢，无法与醋酸发生反应生成氢气，不会出现压强升高的变化，不能绘制相同图形，B错误； C．铁锈为疏松多孔的结构，无法隔绝水、氧气与内部钢铁的接触，不能阻止钢铁继续腐蚀，C错误； D．表面渗镀是在金属表面渗入其他元素形成合金防护层，不是通过形成致密氧化膜防腐，D错误； 故选A。 3．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法错误的是 A．ab段主要发生析氢腐蚀 B．3%氯化钠溶液的作用是增强导电性 C．400 s后压强逐渐减小的原因是 D．de段溶液pH基本不变，可能的原因是相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 【答案】C 【详解】A．ab段溶液呈酸性，pH和容器内压强均升高。铁作负极，发生；炭表面发生。氢离子被消耗且生成氢气，因此主要发生析氢腐蚀，A正确； B．氯化钠是强电解质，3%氯化钠溶液可提高溶液中离子浓度，增强导电性，B正确； C．400 s后压强逐渐减小，说明密闭容器中的气体被消耗。此时炭表面主要发生氧的还原，此时pH＜7，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误； D．de段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的被O2氧化，相同时间内消耗的量与产生的量基本相同，D正确； 故选C。 4．用如图所示的装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，得到具支锥形瓶中压强随时间变化的曲线以及溶解氧（DO）随时间变化的曲线如下： 下列说法错误的是 A．整个过程中，负极电极反应为 B．压强增大主要是因为产生了 C．吸氧腐蚀的速率比析氢腐蚀的速率大 D．溶液pH=2.0时，正极反应只有 【答案】D 【详解】A．整个过程中铁作负极并发生氧化反应，其电极反应为，A正确； B．pH=2.0时瓶内压强升高，说明产气的增压效应大于耗氧的降压效应，产生的气体为，B正确； C．pH=4.0时DO下降更快且稳定值更低，吸氧腐蚀更明显；结合两组压强和DO曲线，可知吸氧腐蚀的速率比析氢腐蚀的速率大，C正确； D．pH=2.0时DO仍随时间下降，说明正极除发生析氢反应外，还发生氧气的还原反应，正极反应包括和，不是只有析氢反应，D错误； 故选D。 5．Ⅰ．下列是冬季使用的某一“暖宝宝”贴的标签。 品名：一次性使用取暖片 成分：铁粉、活性炭、水、木粉、食盐等 用法：使用之前将其真空包装外袋撕开，取出内袋，轻轻揉搓，贴在内衣外层。 注意事项：1.避免真空塑料包装袋被破坏，造成产品失效； 2.可持续10小时均匀放热。 当使用完后还会发现有铁锈(Fe2O3的结晶水合物)生成，依上述现象回答： (1)“暖宝宝”使用之前用真空包装袋包装的目的是_______________，放出的热量是利用铁和______________反应放出热量。 (2)加入氯化钠的作用是______________________________。 Ⅱ．如图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图，试分析实验并回答下列问题： (3)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_________。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_______。 (4)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越___________(填“高”或“低”)越易腐蚀。 (5)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为______________________________。 Ⅲ．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 (6)钢制品应接电源的___________极(填正极或者负极)，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________________________。 (7)若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_______，阳极电极反应式为______________。 【答案】(1)防止铁粉与空气中的氧气和水蒸气接触而发生反应导致失效 氧气、水（或、） (2)溶于水形成电解质溶液，与铁粉、碳粉构成原电池，加快铁的腐蚀（或加快反应速率） (3)乙 乙 > 甲 > 丙 (4)高 (5) (6)负 (7) （或氢气） 【详解】【小题1】暖宝宝的放热原理是铁发生氧化反应放热，真空包装可以隔绝体系外的和，避免铁粉提前反应导致产品失效；铁最终生成铁锈，是铁与氧气、水共同发生氧化反应释放热量。 【小题2】氯化钠是强电解质，在水溶液中完全电离出自由移动的离子，能够增强水相的导电性，促进铁形成原电池，加快吸氧腐蚀的速率。 【小题3】甲中只有铁粉，发生普通的化学腐蚀，吸氧耗氧速率慢；乙中铁粉和炭粉直接接触，在NaCl电解质环境下形成大量微原电池，吸氧腐蚀速率最快，试管内消耗氧气更多，压强下降幅度最大，导管液面最高；丙中用乙醇润湿，乙醇为非电解质，无法形成原电池，铁的腐蚀速率最慢。因此腐蚀速率乙>甲>丙。 【小题4】甲中只有铁粉（碳含量低），乙中铁粉混有炭粉（碳含量高），乙的腐蚀速率更快，说明钢铁中碳的含量越高，越易形成微原电池，腐蚀速率越快。 【小题5】乙装置中发生吸氧腐蚀，正极上得到电子，和水结合生成，对应正极反应式：。 【小题6】电镀时，待镀制品（钢制品）作阴极，连接电源负极；题目说明电镀过程不产生其他离子、有机阳离子不参与反应，阴极上得电子生成Al，同时生成体系原本就存在的，配平得到对应电极反应式：。 【小题7】若使用水溶液，水溶液中（来自水的电离）的得电子能力远强于，因此阴极是得电子生成；电镀时阳极为镀层金属铝，Al失电子生成，对应阳极反应式为。 6．随着现代科学技术的快速发展，防腐蚀技术也在不断提高。 I．金属的腐蚀原理 (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀均会导致体系中________(填“增大”、“不变”或“减小”)。 不同酸性介质中，金属腐蚀原理并不相同。下图是密闭容器中，生铁在和的盐酸中压强随时间的变化过程。 (2)图中代表的曲线是________(填“a”或“b”)。该过程主要发生________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，正极反应式是________________。 Ⅱ．金属的电化学防护 (3)富锌涂料是使用广泛的防锈底漆，涂层中锌对钢铁保护的原理是________________。 (4)如图为钢铁防护模拟实验装置，则铁作________极，检测钢铁保护效果的实验方案是：取少量铁电极附近电解液于试管中，滴加溶液，若无蓝色沉淀生成，则说明保护效果好。 (5)金属阳极钝化形成保护膜是一种电化学腐蚀方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下，Fe表面形成致密氧化膜，阳极反应式为：________________________。 【答案】(1)增大 (2)a 析氢 (3)形成原电池，锌失去电子作负极，铁为正极，被保护 (4)阴 (5) 【详解】（1）析氢腐蚀的正极反应为，该过程中消耗 ，导致溶液中 减小， 增大；吸氧腐蚀的正极反应为 ，直接生成 ，导致 增大，因此，这两种腐蚀均会导致体系中 增大。 （2） 的盐酸酸性较强，生铁在其中主要发生析氢腐蚀，产生氢气使密闭容器内气体物质的量增加，压强增大，故对应压强升高的曲线 a；析氢腐蚀的正极是溶液中的氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为 ； （3）富锌涂料中含有活泼金属锌，锌与钢铁及环境中的电解质溶液形成原电池，由于锌的金属活动性强于铁，锌作负极失去电子被氧化，铁作正极从而受到保护，该原理属于牺牲阳极的阴极保护法； （4）图示装置有外接直流电源，属于外加电流的阴极保护法，为了保护铁不被氧化腐蚀，铁电极应与直流电源的负极相连，作为电解池的阴极，在阴极上发生还原反应从而避免铁失去电子； （5）铁作阳极失去电子，在 溶液中与水反应生成致密的 氧化膜。根据得失电子守恒和电荷守恒，阳极反应式为。 迁移创新 1．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 【答案】B 【详解】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。 2．当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔(图a)，往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板(图b)，若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为阳极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．孔蚀区和隙缝内的溶液显酸性，铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 【答案】D 【详解】A．钢板中含铁和碳，铁基体容易失电子为阳极，电极反应为：，A正确； B．图中M为铁，铁是阳极电势更低，所以N处电势比M处高，B正确； C．孔蚀区和隙缝内均发生，因亚铁离子水解使溶液显酸性，铁锈区附近氧气得电子产生氢氧根，故铁锈区附近水膜显碱性，C正确； D．当铁锈区生成时，有2 mol铁失去4 mol电子生成2 mol，故外电路转移4 mol电子，D错误； 故选D。 3．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 【答案】B 【详解】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。 4．电化学知识在生产、生活中有着广泛的应用。 I．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 回答下列问题： (1)AB段主要发生_________（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。 (2)AD段负极反应式为_________。 (3)BC段正极反应式主要为_________。 (4)DE段溶液pH基本不变的原因是：该时间段内，溶液中基本不变。消耗的离子方程式为，产生的离子方程式为_________。 Ⅱ．通过电解原理可以实现碳中和，反应装置如图所示，a、b均为惰性电极。 (5)电极b接电源的_________（填“正”或“负”）极。 (6)电解过程中右侧电极室溶液的pH_________（填“变大”“变小”或“不变”）。 (7)生成甲醇的电极反应式为_________。 【答案】(1)析氢 (2)Fe − 2e−＝Fe2+ (3)O2 + 4e− + 4H+＝2H2O (4)4Fe(OH)3↓ (5)正 (6)变小 (7)CO2 + 6e− + 6H+＝ CH3OH + H2O 【详解】（1） AB段容器内压强升高，说明腐蚀过程生成气体，因此主要发生析氢腐蚀； （2）铁的电化学腐蚀中，作负极，失电子生成，因此负极反应为； （3） BC段压强下降、pH升高，说明消耗后酸性减弱，转为吸氧腐蚀，正极得电子，反应为； （4）根据原子守恒和电荷守恒配平反应，产物为； （5）CO2转化为时从价降为价，得电子，因此为阴极，接电源负极；生成，水失电子，因此为阳极，接电源正极； （6）右侧极室，阳极反应为，生成的会迁移至左侧阴极室，硫酸根不迁移，硫酸的物质的量不变，水不断被电解消耗，增大，因此变小； （7）酸性条件下，在阴极得电子生成甲醇，配平后电极反应为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 化学反应与能量转化 第四节 金属的腐蚀和防护 第1课时 金属电化学腐蚀的原理 课标要点 1.认识金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀，理解电化学腐蚀的本质是形成原电池发生氧化还原反应。 2.辨析析氢腐蚀、吸氧腐蚀的发生条件，能够书写两种腐蚀的负极、正极电极反应方程式。 3.知道吸氧腐蚀更为普遍，能够运用原电池模型解释生活中铁制品生锈现象。 学习重难点 重点： 1.分清化学腐蚀和电化学腐蚀的区别，掌握电化学腐蚀的本质。 2.掌握析氢腐蚀、吸氧腐蚀的反应条件，熟练书写两极电极反应。 难点： 1.区分不同环境下水膜酸碱性，判断发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀。 2.理解吸氧腐蚀后续转化生成铁锈的完整过程，理清中间产物变化。 知识点 金属的腐蚀 1.概念：金属或合金与周围的气体或液体发生 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.根据与金属接触的 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 。 （2）电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 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 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 电流产生 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 而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但 更普遍 随学随练 1．用如图所示的装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，得到具支锥形瓶中压强随时间变化的曲线以及溶解氧(DO)随时间变化的曲线如下： 下列说法错误的是 A．整个过程中，负极电极反应为 B．压强增大主要是因为产生了 C．pH=4.0时，正极发生了吸氧腐蚀 D．溶液pH=2.0时，正极反应只有 2．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．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈 D．银质物品久置表面变暗 知识点 电化学腐蚀 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 本质：形成微小原电池，负极都是铁，铁失电子被氧化 负极（Fe，负极）：Fe -2e- = Fe2+ 1、吸氧腐蚀（课本铜板铁铆钉例子） 发生条件：水膜呈中性、弱酸性、碱性（潮湿普通空气） 正极（杂质/铜，正极）：氧气得电子发生还原反应： 原电池总反应： 后续变化： ，Fe(OH)3进一步脱水得到铁锈Fe2O3∙nH2O 特点：消耗氧气，日常生活铁生锈主要就是吸氧腐蚀 2、析氢腐蚀 发生条件：水膜酸性较强（工厂酸性废气环境） 负极依旧是铁： 正极：溶液里氢离子得电子放出氢气2H+ +2e- = H2↑ 总反应： 特点：放出氢气；普通环境很少见，酸性环境才发生 3、对比总结 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应式 正极反应式 总反应 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 特别提醒 1、 析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 2、 钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 3、 一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 4、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。 随学随练 1．用如图甲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图乙。下列说法错误的是 A．整个过程中，铁粉作为负极，电极反应式均为 B．pH=2.0时，同时发生析氢和吸氧腐蚀，正极电极反应式分别为和 C．pH=4.0时，只发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为 D．将均匀覆盖铁粉和碳粉的滤纸更换为只均匀覆盖纯铁粉的滤纸，压强随时间变化的曲线走势与原图不相同 2．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是 A．a、b处溶液的pH值均增大 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处生铁发生吸氧腐蚀，其负极的电极反应为 D．用化学方法在钢铁表面进行发蓝处理可有效防止钢铁腐蚀 拓展 金属的腐蚀探究 实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。 图1　　　　　　　　图2 实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。 【探究1】实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。 【提示】实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。 【探究2】实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。 【提示】检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 【探究3】若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。 【提示】若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。 活学活用 1．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢可延缓腐蚀 B．当镀金属铬的铁质水龙头镀层破损时，镀层仍能对铁水龙头起保护作用 C．纯银器表面渐渐变暗因在空气中化学腐蚀 D．水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 2．为了延长港珠澳大桥钢管桩的使用寿命，科研人员采用牺牲阳极法延缓钢管桩的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流入的一极 B．牺牲阳极法中钢管桩可镶嵌铜块 C．钢管桩腐蚀时的反应为： D．钢管桩在水下部分一定比在空气与水交界处更容易腐蚀 拓展 金属腐蚀的快慢比较 电解池引起的腐蚀 ＞ 原电池引起的腐蚀（电化学腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀 1、电解池腐蚀（金属作阳极） 阳极：金属直接失电子，腐蚀速度最快 例：铁接电源正极做阳极，铁快速被腐蚀。 2、原电池腐蚀（两种情况） ①金属做原电池负极：发生电化学腐蚀，加速腐蚀。 两种金属形成原电池，两种金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀越快。 ②金属做原电池正极：被保护，腐蚀变慢（牺牲阳极法）。 3、化学腐蚀：金属直接与物质反应，无原电池，速率弱于一般电化学腐蚀 4、受到防护的金属（腐蚀最慢） 电解池做阴极（外加电流阴极保护法） ＜ 牺牲负极保护的正极金属 腐蚀速率：外加电流阴极保护＜牺牲阳极保护 完整速率从快到慢排序 电解池阳极腐蚀 ＞ 原电池负极腐蚀 ＞ 普通化学腐蚀 ＞ 原电池正极 (牺牲阳极保护) ＞电解池阴极 (外加电流阴极保护) 补充：同样是原电池负极，两金属活泼性差值越大，负极腐蚀越快；同样电化学腐蚀：析氢腐蚀一般快于吸氧腐蚀（同等条件下） 活学活用 1．如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由慢到快的顺序为 A．⑥③①②④⑤ B．⑥①②③④⑤ C．⑥③①④②⑤ D．⑥①④②③⑤ 2．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由慢到快的顺序是 A．③＜①＜②＜④ B．②＜①＜③＜④ C．①＜③＜②＜④ D．③＜②＜④＜① 题型 金属的腐蚀 ▌例1 2024年，我国创新性地采用了“深水导管架平台+圆筒型海上油气加工厂”模式，为深水油气田的高效开发开辟了全新路径。平台所用钢铁设备外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。下列说法正确的是 A．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时铁作负极 B．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时正极反应为 C．钢铁设备镶嵌锌块后，锌发生还原反应 D．钢铁设备镶嵌锌块后，附近海水中的阴离子将向钢铁一极移动 ▌对点练1-1 用如下图所示装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法不正确的是解题贴士 技巧1：先分清化学腐蚀vs电化学腐蚀 化学腐蚀：无原电池，金属直接和反应物发生反应。 电化学腐蚀：形成原电池，有电解质水膜；分为吸氧腐蚀、析氢腐蚀，现实中以吸氧腐蚀为主。 判断关键点：有没有形成微小原电池（潮湿环境一般发生电化学腐蚀） 技巧2：区分吸氧腐蚀、析氢腐蚀 吸氧腐蚀：中性、弱酸性、碱性环境 负极：Fe-2e-=Fe2+；正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 产物Fe(OH)2继续氧化，最终生成铁锈Fe2O3∙nH2O 析氢腐蚀：水膜酸性较强 负极：Fe-2e-=Fe2+ ；正极：2H++2e-=H2↑ 易错：负极产物是Fe2+ ，不是Fe3+ ，三价铁是后续氧化得到 技巧3：腐蚀速率快慢判断 速率由大到小： 电解池阳极腐蚀＞原电池负极腐蚀＞化学腐蚀＞原电池正极（牺牲阳极保护）＞电解 池阴极（外加电流阴极保护） 补充：原电池两极活泼性相差越大，负极金属腐蚀越快；同等条件析氢腐蚀一般快于吸氧腐蚀。 技巧4：两种金属接触腐蚀判断 两种不同金属直接接触，潮湿空气构成原电池： 活泼性更强的金属作 负极，被腐蚀；活泼性弱的金属作正极受到保护 技巧5：区分两类防护（后面课时内容，选择题混考） 牺牲阳极法 (牺牲负极保护正极)：原电池原理，接更活泼金属，被保护金属做原电池正极。 外加电流阴极保护法：电解池原理，被保护金属接电源负极作阴极。 A．铁发生的电极反应： B．炭粉的存在增大了铁腐蚀的速率 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端倒吸形成一段稳定的水柱 ▌对点练1-2 了解金属腐蚀的原因，并能采取有效的防腐措施具有重要的意义。下列说法正确的是 A．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．题图水槽中的铁架，最容易生锈的部分为① D．港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐是采用了牺牲阳极法 题型 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 ▌例2 某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置。检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，时刻，加入2 mL饱和氯化钠溶液，反应一段时间后，再将注射器中的5 mL稀盐酸注入三颈烧瓶中，整个过程中采集到的数据如图所示。下列说法错误的是 A．铁发生锈蚀的反应是放热反应 B．温度降低是因为反应速率减慢了 C．BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁 D．压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀 ▌对点练2-1如图所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置，请填空： (1)X的电极名称是________极，发生的电极反应式为：________，Y极的电极材料是________，检验X极产物的方法是________。 (2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收集到预期产物，一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X极附近出现了白色沉淀，此沉淀是________(填化学式)，该沉淀在空气中放置，现象是___________________。 (3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子交换膜隔开(如图所示)，其目的是________，阳极室(A处)加入________，阴极室(B处)加入________，离子交换膜只许________通过。 (4)如图所示的是铁钉在水中被腐蚀的实验： ①甲图发生的是________腐蚀，电极负极反应式________________________。 ②乙图发生的是______腐蚀，电极正极反应式________________________。 ▌对点练2-2当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔（图a），往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板（图b），若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为负极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 题型 金属腐蚀的快慢 ▌例3下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时腐蚀速率由快到慢的顺序是 A．3>1>2>4>5 B．4>3>2>1>5 C．3>5>1>2>4 D．5>2>4>3>1 解题贴士 1、分辨装置类型：电解池 / 原电池 / 无电源（化学腐蚀） 有外接电源：电解池，看金属是阳极还是阴极；阳极加速，阴极保护 无外接电源，两种金属接触 + 电解质环境：原电池，分清负极、正极；负极加速，正极保护 既无电源也不形成原电池：化学腐蚀 2、若是原电池：比较金属活泼差值，差值越大负极腐蚀越快 3、若是电解池：阳极腐蚀远大于阴极保护 4、排序题：把全部对象套进快慢总序列进行比较 ▌对点练3-1 如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为 A．①②③④⑤⑥ B．④③②①⑥⑤ C．⑤④②①③⑥ D．④②①③⑤⑥ ▌对点练3-2 铁及其化合物在日常生活和生产中有广泛的应用。 (1)防止钢铁腐蚀造成浪费是科学家很关心的一个话题。 ①下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示)_______。 ②利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护，若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应设置于_______处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。 (2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答： A电极对应的金属是_______(写元素名称)，B电极的电极反应式是_______。 (3)是一种高效多功能水处理剂，应用前景非常看好，电解法制取原理如图所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。 ①离子交换膜为阴离子交换膜，阴极室中NaOH的浓度_______(填写“变大”、“变小”或“不变”) ②阳极室中电极反应式是_______。 (4)(二硫化亚铁)纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为，正极反应式是_______。 基础通关 1．下列关于金属腐蚀和防护的说法错误的是 A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．铁管上连接锌块，铁管不易被腐蚀 D．外加电流法中被保护设备应连接电源正极 2．下列有关金属腐蚀和保护的说法中，错误的是 A．生铁中含碳，比纯铁容易生锈 B．镀银的铁件，镀层损坏后铁件更容易被腐蚀 C．牺牲阳极法是利用电解原理保护金属 D．埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀 3．下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 A．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应 B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 4．将铁粉和活性炭的混合物用溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为 B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以醋酸溶液代替溶液，铁主要还是发生吸氧腐蚀 5．利用如图装置进行实验，开始时a、b两处液面相平，密封放置一段时间后，下列有关说法错误的是 A．a管发生吸氧腐蚀 B．b管发生析氢腐蚀 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式： 6．用如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和溶解氧随时间的变化关系，曲线如下。下列说法正确的是 A．pH=6.0时，只发生析氢腐蚀 B．整个过程中，负极电极反应式均为： C．pH=2.0和pH=4.0时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 D．将铁换成铜进行实验，pH=2.0时，压强随时间变化的曲线与铁完全相同 7．2024年5月全球钢铁产量排名显示，中国以9290万吨的产量稳居榜首。下列关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是 A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，碳为正极 B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O C．在钢铁表面镀铜，钢铁应与电源的负极相连 D．镀锌铁镀层破裂后仍能保护内部铁，该法是牺牲阳极法 8．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法不正确的是 A．该装置构成了原电池 B．铁腐蚀过程中化学能转化为电能 C．活性炭在该装置中作为正极 D．负极电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH- 9．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。 (1)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。为防护金属被腐蚀可采取的措施有___________(填序号)。 A．健身器材刷油漆 B．使被保护的钢闸门与电源的正极相连 C．制成不锈钢 D．将钢管用导线与碳棒连接 (2)镀锡铁和镀锌铁相比，当镀层出现破损后，哪个更容易被腐蚀？___________(填“镀锡铁”或“镀锌铁”) (3)用如图1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(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，从图中可分析，pH=2.0时，压强增大是因为___________。 (4)某化学兴趣小组为探究铁钉腐蚀实验中a、b两点所发生的反应，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___________ 然后再滴加2-3滴溶液 b点周围出现___________ b点电极反应 (5)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。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___________。 10．电化学的发展对人类文明的进步起到了推动作用。 (I)用如图装置研究化学能转化为电能的过程。 (1)连接前，该装置中主要的能量转化形式为：_______能→_______能。连接后，表面电极反应式为_______。 (II)用如图装置实现“表面镀Cu”。 (2)需要将溶液改为_______(填写溶质化学式)，此时，发生的电极反应式为_______。 (3)该装置连续工作后，测得增重，这段时间内转移的电子的物质的量为_______。 (III)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。 (4)用下图所示装置研究铁的防腐蚀过程： ①只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合_______(填“”、“”或“”下同)。 ②为减缓铁的腐蚀，应只闭合_______，该防护法称为_______。 ③只闭合，石墨电极附近的将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。 素养提升 1．下列有关金属的腐蚀与防护说法错误的是 ① ② ③ ④ A．图①应从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再加2滴溶液检验Fe是否被腐蚀 B．图②右侧小试管内红色液面高于导管内液面，则生铁片发生吸氧腐蚀 C．图③通电后，钢闸门表面的腐蚀电流接近于零 D．图④开关由N改置于M时，Fe的腐蚀速率更快 2．用压强传感器探究生铁在不同pH的醋酸溶液中发生腐蚀的过程时，根据压强传感器所得数据绘制的图像如下。忽略温度变化，下列说法正确的是 A．pH=2.5时，正极发生反应： B．锥形瓶中的铁粉换成铜粉，也能绘制相同的图形 C．铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀 D．防锈措施中发蓝处理、阳极氧化、表面渗镀都是通过形成致密氧化膜防腐 3．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 下列说法错误的是 A．ab段主要发生析氢腐蚀 B．3%氯化钠溶液的作用是增强导电性 C．400 s后压强逐渐减小的原因是 D．de段溶液pH基本不变，可能的原因是相同时间内，消耗的量与产生的量基本相同 4．用如图所示的装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，得到具支锥形瓶中压强随时间变化的曲线以及溶解氧（DO）随时间变化的曲线如下： 下列说法错误的是 A．整个过程中，负极电极反应为 B．压强增大主要是因为产生了 C．吸氧腐蚀的速率比析氢腐蚀的速率大 D．溶液pH=2.0时，正极反应只有 5．Ⅰ．下列是冬季使用的某一“暖宝宝”贴的标签。 品名：一次性使用取暖片 成分：铁粉、活性炭、水、木粉、食盐等 用法：使用之前将其真空包装外袋撕开，取出内袋，轻轻揉搓，贴在内衣外层。 注意事项：1.避免真空塑料包装袋被破坏，造成产品失效； 2.可持续10小时均匀放热。 当使用完后还会发现有铁锈(Fe2O3的结晶水合物)生成，依上述现象回答： (1)“暖宝宝”使用之前用真空包装袋包装的目的是_______________，放出的热量是利用铁和______________反应放出热量。 (2)加入氯化钠的作用是______________________________。 Ⅱ．如图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图，试分析实验并回答下列问题： (3)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_________。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_______。 (4)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越___________(填“高”或“低”)越易腐蚀。 (5)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为______________________________。 Ⅲ．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 (6)钢制品应接电源的___________极(填正极或者负极)，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________________________。 (7)若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_______，阳极电极反应式为______________。 6．随着现代科学技术的快速发展，防腐蚀技术也在不断提高。 I．金属的腐蚀原理 (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀均会导致体系中________(填“增大”、“不变”或“减小”)。 不同酸性介质中，金属腐蚀原理并不相同。下图是密闭容器中，生铁在和的盐酸中压强随时间的变化过程。 (2)图中代表的曲线是________(填“a”或“b”)。该过程主要发生________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，正极反应式是________________。 Ⅱ．金属的电化学防护 (3)富锌涂料是使用广泛的防锈底漆，涂层中锌对钢铁保护的原理是________________。 (4)如图为钢铁防护模拟实验装置，则铁作________极，检测钢铁保护效果的实验方案是：取少量铁电极附近电解液于试管中，滴加溶液，若无蓝色沉淀生成，则说明保护效果好。 (5)金属阳极钝化形成保护膜是一种电化学腐蚀方法。将Fe作阳极置于溶液中，一定条件下，Fe表面形成致密氧化膜，阳极反应式为：________________________。 迁移创新 1．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 2．当一块钢板暴露在潮湿空气中时，钢板表面的氧化物钝化膜或油漆等保护膜上若有小孔(图a)，往往会引起严重的腐蚀，同样，用铆钉结合的两块钢板(图b)，若接触面不严密而留有隙缝，同样会引起类似腐蚀，腐蚀原理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．Fe基体为阳极，电极反应为： B．N处电势比M处高 C．孔蚀区和隙缝内的溶液显酸性，铁锈区附近的水膜显碱性 D．当铁锈区生成时，外电路转移6 mol电子 3．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 4．电化学知识在生产、生活中有着广泛的应用。 I．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。 回答下列问题： (1)AB段主要发生_________（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。 (2)AD段负极反应式为_________。 (3)BC段正极反应式主要为_________。 (4)DE段溶液pH基本不变的原因是：该时间段内，溶液中基本不变。消耗的离子方程式为，产生的离子方程式为_________。 Ⅱ．通过电解原理可以实现碳中和，反应装置如图所示，a、b均为惰性电极。 (5)电极b接电源的_________（填“正”或“负”）极。 (6)电解过程中右侧电极室溶液的pH_________（填“变大”“变小”或“不变”）。 (7)生成甲醇的电极反应式为_________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $