1.4 金属的腐蚀和防护 第2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2课时 金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 课标要点 1.了解金属腐蚀的各类防护手段，分清物理防护、改变金属组成、电化学防护三类防护方式。 2.理解牺牲阳极法、外加电流阴极保护法的工作原理，分清原电池与电解池两种防护模型。 3.能够结合生产生活真实情境，辨析防护方案，认识电化学原理在金属防腐中的实际价值。 学习重难点 重点： 1.掌握牺牲阳极法和外加电流阴极保护法的原理，分清二者的电极设置、原理差异。 2.学会辨析镀层破损后的腐蚀情况，掌握金属腐蚀快慢比较的一般规律。 难点： 1.区分两种电化学防护方法：分清牺牲阳极法（原电池）与外加电流阴极保护法（电解池），防止原理混淆。 2.在复杂情境中综合运用腐蚀快慢规律，合理分析、选择合适的金属防腐方案。 知识点 金属腐蚀的防护 1.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。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂 、矿物性油脂或覆盖 、塑料等。 (2)金属保护层：用 等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行 处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的 而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的 ，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成 产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法（原电池原理，无外接电源） 原理：接入一块活泼性更强的金属作负极（牺牲阳极），被保护金属作原电池正极。负极金属发生氧化反应被损耗，被保护金属避免腐蚀。 装置特点：原电池，不需要外接电源 实例：轮船船底镶嵌锌块保护船体（锌比铁活泼，锌被消耗，铁受到保护） 名称辨析：这里叫“阳极”是防腐领域叫法，对应原电池的负极。 （2）外加电流阴极保护法（电解池原理，外接直流电源） 原理：把被保护金属接电源负极作阴极；电源正极接一块废铁等辅助阳极。通电情况下，阴极金属不会失电子氧化，实现防腐。 装置特点：电解池，必须外接直流电源 实例：化工厂酸性管道、港澳大桥金属构件防护 特别提醒 1、 牺牲阳极法：“阳极”= 原电池负极，不要和电解池阳极搞混，这是防腐行业叫法 2、 外加电流阴极保护效果一般强于牺牲阳极法。 3、 镀层破损小拓展：镀锌铁（白铁）镀层破损，锌更活泼，发生牺牲阳极保护，铁被保护；镀锡铁（马口铁）破损，铁比锡活泼，铁做负极，铁腐蚀会加快。 4、 记忆口诀： 牺牲阳极原电池，活泼金属来奉献；外加电流电解池，被护金属接负极。 随学随练 1．下列有关聊城中国运河文化博物馆文物保护的说法错误的是 A．战国青铜器容易发生电化学腐蚀，可在表面镀锡 B．元代银器表面含有而变黑，可用一定浓度的双氧水擦拭 C．明代镇水兽主要成分为大理石，表面的油污可用浓盐酸进行清洗 D．清代郑板桥书札因酸化而变黄、变脆，可加入适量碱性物质进行修复 2．我国自主设计建造的浮式生产储油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法错误的是 A．该法为牺牲阳极法 B．镶嵌的锌块需定期更换 C．钢铁外壳为负极 D．锌发生反应： 知识点 电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的 性，实际情况中以 腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)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 腐蚀。 2.铁腐蚀原理的应用 (1)测定空气中氧气的含量； (2)食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； (3)制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 随学随练 1．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 2．我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将投入使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。使用过程中，下列有关说法正确的是 A．锌块为正极 B．锌发生电极反应： C．该防腐方法利用了电解池原理 D．该防腐方法为外加电流阴极保护法 拓展 金属的防护 按如图所示连接好装置：往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【探究1】检流计指针有何变化？为什么？ 【提示】检流计指针发生偏转。Zn－Fe－酸化的NaCl溶液形成原电池。 【探究2】Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？ 【提示】Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑。 【探究3】在这种装置中有没有Fe2＋产生？说明了什么问题？ 【提示】没有。Fe被保护，Zn被腐蚀。 【探究4】若用该方法对金属进行防护，则被保护金属作为原电池的哪个电极？若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极连接？ 【提示】正极；负极。 活学活用 1．金属腐蚀会对设备产生严重危害。海水中钢闸门的防腐措施示意图如图所示，下列说法错误的是 A．图1中锌板发生的电极反应为 B．图2中阴极保护的方法为外加电流法 C．图1过程的主要能量转换为电能转化为化学能 D．图2中通电后，调整外加电压，可使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零 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 拓展 金属的电化学防护 1．电化学保护法(阴极保护法) 牺牲阳极法 外加电流法 原理 原电池 电解池 示意图 电极 要求 被保护的金属作为 ，活泼性更强的金属作为 被保护的金属作为 ，与电源的负极相连，惰性电极作为 ，与电源的正极相连 应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装镁合金或锌块 钢铁闸门、地下管道连接电源负极 2.牺牲阳极法的实验探究 Fe2＋的检验方法：Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液( 色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征 色)。 （1）牺牲阳极法实验 实验 操作 以Fe作为保护电极，以Zn作为辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作为电解质溶液，按下图所示连接装置。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 装置 实验 现象 电流表 阳极(Zn电极) 阴极(Fe电极) 试管内 有关反应 — — 实验结论 a.Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池； b.该装置中铁未被腐蚀 （2）牺牲阳极法实验 实验操作 将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL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2～3 cm长的铁钉，用砂纸擦光 将裹有锌皮的铁钉放入其中一个培养皿中 将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中 实验现象 有关反应 实验结论 Fe、Zn和NaCl溶液构成原电池，Zn被腐蚀，Fe被保护 Fe、Cu和NaCl溶液构成原电池，Fe被腐蚀，Cu被保护 活学活用 1．某学习小组用下图装置研究金属的电化学保护法，下列说法不正确的是 A．该方法为牺牲阳极法 B．一段时间后溶液酸性减弱 C．Zn电极上发生的反应：Zn-2e-=Zn2+ D．取Fe电极附近的溶液，滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀 2．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 题型 金属的防护 ▌例1 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 ▌对点练1-1 埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是解题贴士 妙招1：分清两大电化学防护 牺牲阳极法（原电池）：无外接电源；被保护金属做原电池正极；搭配更活泼金属，活泼金属被消耗牺 牲。例船底锌块保护铁船体。 外加电流阴极保护法（电解池）：有外接直流电源；被保护金属接电源负极作电解池阴极；电源正极接 辅助阳极（废铁）。例地下管道防腐。 妙招2：镀层破损类题目（易错） 镀锌铁 (白铁)：Zn＞Fe 活泼，镀层破，Zn 作负极牺牲，铁受到保护。 镀锡铁 (马口铁)：Fe＞Sn 活泼，镀层破，Fe 作负极，铁腐蚀加快。 做题判断逻辑：镀层破损形成原电池，看谁更活泼；活泼的那一者做负极被腐蚀。 妙招3：防护方法四大类别总览 覆盖保护层：刷油漆、搪瓷、涂油；完好起隔离作用；一旦破损要看镀层金属活泼性。 改变金属内部组成（合金）：例如不锈钢。 电化学防护①牺牲阳极法：原电池 电化学防护②外加电流阴极保护法：电解池 妙招4：腐蚀快慢结合防护综合判断 速率从快到慢： 电解池阳极腐蚀＞原电池负极腐蚀＞化学腐蚀＞牺牲阳极保护（原电池正极）＞外加 电流阴极保护（电解池阴极） 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 ▌对点练1-2 某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理。 下列说法正确的是 A．同一条件下，若为食盐水，开关分别连接时，前者铁棒的腐蚀速度更慢 B．若为模拟海水，开关未闭合时铁棒上点表面铁锈最多 C．若为正极，开关连接时，铁棒防腐的方式称为外加电流法 D．若在X溶液中预先加入适量的KSCN溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 题型 金属腐蚀和防护的综合考查 ▌例2 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 ▌对点练2-1电化学是化学研究的重要分支，在生产生活中发挥着非常重要的作用。 (1)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。 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，此方法名为_______。装置①中Cu电极的电极反应式为_______。 (2)利用燃料电池作为电源电解溶液并制备，装置如图所示(、、、均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①甲装置工作时，负极的电极反应式为_______。 ②若乙装置用于电解精炼银，则电极发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。若为石墨电极，则工作一段时间后电解质溶液的pH会_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。 ③丙装置中的总反应式为_______。 ④若标准状况下，甲装置中有1.12 L 消耗，则乙装置中Ag电极增重_______g，丙装置中会有_______经过K膜。 ▌对点练2-2电化学原理在工业生产及生活等领域均有广泛应用。回答下列问题： (1)下列为金属腐蚀与防护的有关示意图。 ①图Ⅰ是实验室研究海水对钢闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图，其中生成铁锈最多的区域是_____(填“A”“B”“C”或“D”)。 ②图Ⅱ铁棒上的导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率变_____(填“快”或“慢”)。 ③图Ⅲ对钢闸门的保护法称为_____。 (2)下图是一种用于空气中捕获与分离的短路膜电池示意图，短路膜中移向_____极(填“正”或“负”)，负极的电极反应式为_____，由出口_____(填“A”或“B”)流出。 (3)电解含(质量分数为1%)的废水制备硝酸和氨水，装置如下： 惰性电极A与电源_____(填“正极”或“负极”)相连，膜Ⅱ为_____(填“阳”或“阴”)离子交换膜，左侧流出的溶液p为_____(填名称)。标准状况下，当产生的气体总体积为336 L时，理论上可处理上述废水_____kg。 基础通关 1．下列保护金属的措施利用了牺牲阳极法的是 A．轮船外壳镶嵌锌块 B．铁制品镀锡 C．自行车链条涂油 D．钢制管桩与直流电源负极相连 A．A B．B C．C D．D 2．铁的腐蚀与防护是教材中的核心知识点，下列叙述正确的是 A．潮湿环境中钢闸门生锈，主要发生析氢腐蚀，负极反应为 B．自行车链条涂机油防锈，原理是牺牲阳极法，隔绝钢铁与腐蚀介质接触 C．轮船船底镶嵌锌块防腐蚀，锌作正极，发生还原反应保护铁不被腐蚀 D．埋在地下的钢管连接镁块，可减缓腐蚀，该方法利用了原电池原理 3．下列金属防腐措施中，属于外加电流阴极保护法的是 A．在火箭插销的金属片上镀金 B．合成氨工厂将反应塔与电源正极相连以形成钝化层 C．地下输油管道接到直流电源负极，防止被土壤腐蚀 D．不锈钢电热水器内装有镁棒 4．为延长海港码头钢管桩的寿命，常采用牺牲阳极的阴极保护法延缓钢管桩腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流出的一极 B．正极的电极反应式： C．该法中可在钢管桩表面镶嵌锌块来实现 D．该法中钢管桩需要与外加电源负极相连 5．金属防护包括生产设计、选材、防腐、施工、维护等多个环节。下列说法中不利于金属防护的是 A．将铬、镍等金属加入普通钢中制成不锈钢 B．用化学方法在钢铁表面进行“发蓝”处理 C．薄钢板表面镀一层锌制成白铁皮 D．外加电流，用锌块作为辅助阴极保护大坝钢闸门 6．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．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 C．图甲的防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： 7．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是 A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为 C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 8．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ①在Fe表面生成蓝色沉淀 ②试管内无明显变化 ③试管内生成蓝色沉淀 已知：铁氰化钾溶液呈黄色，可以与反应生成带有特征蓝色(铁氰化亚铁)沉淀。 下列说法不正确的是 A．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe C．验证Zn保护Fe时能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法不能判断Fe比Cu活泼 9．金属防腐对延长金属制品的使用寿命，保障设备安全有重要意义。如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．金属M的活动性比Fe的活动性强 B．阴极的电极反应式为 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 10．将金属M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，下列有关说法错误的是 A．该保护钢铁的方法属于牺牲阳极法 B．金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 素养提升 1．远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生腐蚀，利用如图装置模拟船体的电化学防护。下列说法错误的是 A．船体在海水中主要发生吸氧腐蚀 B．船体发生腐蚀时，负极反应式为 C．若X为碳棒，为减缓船体的腐蚀，开关K应置于M处 D．若X为碳棒，开关K置于N处，该防护法称为外加电流法 2．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．图1中若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 B．图1中若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀 C．图1中若将钢闸门与电源的负极相连，同时将辅助电极换成锌板，可防止钢闸门腐蚀 D．图2中若金属M比Fe活泼，可防止铁输水管腐蚀 3．2024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 4．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 5．“汾河之冠”是位于太原汾河之上的跨汾河人行景观桥，因形如皇冠俗称“皇冠桥”，如图所示，全桥采用钢结构，所有节点均是焊接而成，总共使用钢材约2100吨。桥梁的维护是桥梁使用过程中不可忽视的难题。回答下列问题： (1)经查阅资料：汾河环境温差较大，高湿、干湿交替，强太阳辐射、霉菌、盐雾、浸渍等环境因素造成大气区的钢铁腐蚀，这主要属于________腐蚀。在水下区，淤泥中存在厌氧菌，如硫酸盐还原菌（SRB），微生物也会腐蚀钢铁。 (2)如下是“汾河铁桥”桥墩发生腐蚀的环境数据。写出浪溅区桥墩处发生腐蚀的反应：正极________________，负极________________。 腐蚀环境 环境指数增量/ΔSp 浪溅区/水变区 70 大气区 40 水下区 10 水体类型 指标 pH Ca2+ Mg2+ K+ Na+ 汾河干流 最大值 8.10 161.03 64.93 13.53 104.10 250.33 146.69 548.27 最小值 7.41 53.11 12.46 1.34 4.13 161.14 5.63 35.86 平均值 7.76 84.56 29.96 6.93 75.96 219.81 90.02 179.63 标准差 0.19 24.07 9.30 0.77 28.52 22.55 38.87 90.95 变异系数 0.03 0.28 0.31 0.57 0.38 0.10 0.43 0.51 (3)在易发生酸雨的我国西南地区，氢离子溶于金属表面的水膜，形成酸性环境，加重铁桥大气区的腐蚀。写出该过程正极反应的电极反应式：__________________。 (4)为防止铁桥桥墩腐蚀，可以在铁一端连接锌块，这种防腐方法是_________________________________________（填“牺牲阳极法”或“外加电流法”）。 (5)以下措施不能用来减缓金属腐蚀速率的是________（填字母）。 A．把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢 B．钢管和铜管露天堆放在一起 C．在钢铁部件表面进行发蓝处理 D．利用阳极氧化法处理铝制品的表面 6．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质制备等方面应用广泛。 (1)钢闸门在海水中易被腐蚀，常用以下两种方法减少其腐蚀： ①图1中，A为钢闸门，材料B可以选择________(填字母序号)。 a．碳棒b．铜板c．锌板 ②图2中，钢闸门C做__________极。该防护法的名称是___________________________。 (2)将还原为，是实现资源化利用的有效途径之一，装置如图所示： ①的移动方向为_______(填“自左至右”或“自右至左”)；d电极的电极反应式为________________。 ②若电源为清洁燃料电池，当消耗0.1燃料时，离子交换膜中通过__________，该清洁燃料电池中的正极反应式为__________________________________。负极反应式是_______________________________________________________________。 迁移创新 1．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 2．下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．黄铜(铜锌合金)比纯铜更易腐蚀 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被氧化 D．锌与稀硫酸反应制氢气时，滴入几滴浓硫酸 3．钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是 A．管道表面水膜呈中性时，主要发生化学腐蚀，无电流产生 B．采用牺牲阳极(保护)法防护时，可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn) C．若水膜中含，正极反应式为 D．使用外加电流(阴极保护)法防护时，管道应连接电源正极 4．海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵蚀，可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀，示意图如图所示： 下列说法正确的是 A．该电化学保护法为外加电流法 B．钢制阀门上的主要电极反应式： C．X可能是铜，电子由X极流出 D．电极电势：钢制阀门 5．电化学技术推动了现代科技的发展。回答下列问题。 (1)可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。 ①K与M连接时，钢铁桥墩的电化学防护方法为______。 ②K与N连接时，钢铁桥墩为______(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，其电极反应式为_______。 (2)我国科技突破——海水直接电解制的装置工作原理如图所示。 已知：透气膜只允许水分子通过，电极均为惰性电极。 ①电源X为______(填“正极”或“负极”)，R电极上______(填“得到”或“失去”)电子，在______(填“”或“”)电极产生。 ②工作一段时间后，Q电极工作区溶液中______(填“变大”、“变小”或“不变”)。 ③该装置工作时，每转移电子，产生气体的总体积为______(标准状况下)。 ④若选用铅酸蓄电池为该装置的电源，则电极应与______(填“”或“”)电极相连。该铅酸蓄电池放电时，负极上的电极反应式为______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 化学反应与能量转化 第四节 金属的腐蚀和防护 第2课时 金属腐蚀的防护及电化学腐蚀原理的应用 课标要点 1.了解金属腐蚀的各类防护手段，分清物理防护、改变金属组成、电化学防护三类防护方式。 2.理解牺牲阳极法、外加电流阴极保护法的工作原理，分清原电池与电解池两种防护模型。 3.能够结合生产生活真实情境，辨析防护方案，认识电化学原理在金属防腐中的实际价值。 学习重难点 重点： 1.掌握牺牲阳极法和外加电流阴极保护法的原理，分清二者的电极设置、原理差异。 2.学会辨析镀层破损后的腐蚀情况，掌握金属腐蚀快慢比较的一般规律。 难点： 1.区分两种电化学防护方法：分清牺牲阳极法（原电池）与外加电流阴极保护法（电解池），防止原理混淆。 2.在复杂情境中综合运用腐蚀快慢规律，合理分析、选择合适的金属防腐方案。 知识点 金属腐蚀的防护 1.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。 (1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。 (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 2.改变金属内部组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢产品。 3.电化学防护 （1）牺牲阳极保护法（原电池原理，无外接电源） 原理：接入一块活泼性更强的金属作负极（牺牲阳极），被保护金属作原电池正极。负极金属发生氧化反应被损耗，被保护金属避免腐蚀。 装置特点：原电池，不需要外接电源 实例：轮船船底镶嵌锌块保护船体（锌比铁活泼，锌被消耗，铁受到保护） 名称辨析：这里叫“阳极”是防腐领域叫法，对应原电池的负极。 （2）外加电流阴极保护法（电解池原理，外接直流电源） 原理：把被保护金属接电源负极作阴极；电源正极接一块废铁等辅助阳极。通电情况下，阴极金属不会失电子氧化，实现防腐。 装置特点：电解池，必须外接直流电源 实例：化工厂酸性管道、港澳大桥金属构件防护 特别提醒 1、 牺牲阳极法：“阳极”= 原电池负极，不要和电解池阳极搞混，这是防腐行业叫法 2、 外加电流阴极保护效果一般强于牺牲阳极法。 3、 镀层破损小拓展：镀锌铁（白铁）镀层破损，锌更活泼，发生牺牲阳极保护，铁被保护；镀锡铁（马口铁）破损，铁比锡活泼，铁做负极，铁腐蚀会加快。 4、 记忆口诀： 牺牲阳极原电池，活泼金属来奉献；外加电流电解池，被护金属接负极。 随学随练 1．下列有关聊城中国运河文化博物馆文物保护的说法错误的是 A．战国青铜器容易发生电化学腐蚀，可在表面镀锡 B．元代银器表面含有而变黑，可用一定浓度的双氧水擦拭 C．明代镇水兽主要成分为大理石，表面的油污可用浓盐酸进行清洗 D．清代郑板桥书札因酸化而变黄、变脆，可加入适量碱性物质进行修复 【答案】C 【详解】A．青铜器为铜合金，潮湿环境中易发生电化学腐蚀，镀锡可隔绝空气和水，且镀层破损后锡作原电池负极保护铜，A正确； B．一定浓度的双氧水可将氧化，且不会腐蚀银器，B正确； C．大理石主要成分为，会与浓盐酸反应，腐蚀文物，不能用浓盐酸除油污，C错误； D．加入适量碱性物质可中和纸张中的酸性成分，减缓酸化损坏，D正确； 故选C。 2．我国自主设计建造的浮式生产储油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法错误的是 A．该法为牺牲阳极法 B．镶嵌的锌块需定期更换 C．钢铁外壳为负极 D．锌发生反应： 【答案】C 【详解】A．钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，从而保护钢铁，延缓其腐蚀，该方法为牺牲阳极法，A正确； B．锌块为负极，会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，B正确； C．原电池中Zn为负极，钢铁外壳为正极，C错误； D．锌块为负极，发生氧化反应，D正确； 故答案选C。 知识点 电化学腐蚀原理的应用 1．电化学腐蚀及其注意事项 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)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。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (4)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。 2.铁腐蚀原理的应用 (1)测定空气中氧气的含量； (2)食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期； (3)制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。 3.微电解技术处理工业废水 →电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 随学随练 1．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。 2．我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将投入使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。使用过程中，下列有关说法正确的是 A．锌块为正极 B．锌发生电极反应： C．该防腐方法利用了电解池原理 D．该防腐方法为外加电流阴极保护法 【答案】B 【详解】A．金属活动性强于，二者构成原电池时锌块作负极，A错误； B．锌作原电池负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为，B正确； C．该防腐方法没有外接电源，利用的是原电池原理，不是电解池原理，C错误； D．该防腐方法为牺牲阳极的阴极保护法，外加电流阴极保护法需要外接直流电源，D错误； 故答案选B。 拓展 金属的防护 按如图所示连接好装置：往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。 【探究1】检流计指针有何变化？为什么？ 【提示】检流计指针发生偏转。Zn－Fe－酸化的NaCl溶液形成原电池。 【探究2】Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？ 【提示】Zn电极：Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极：2H＋＋2e－===H2↑。 【探究3】在这种装置中有没有Fe2＋产生？说明了什么问题？ 【提示】没有。Fe被保护，Zn被腐蚀。 【探究4】若用该方法对金属进行防护，则被保护金属作为原电池的哪个电极？若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极连接？ 【提示】正极；负极。 活学活用 1．金属腐蚀会对设备产生严重危害。海水中钢闸门的防腐措施示意图如图所示，下列说法错误的是 A．图1中锌板发生的电极反应为 B．图2中阴极保护的方法为外加电流法 C．图1过程的主要能量转换为电能转化为化学能 D．图2中通电后，调整外加电压，可使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零 【答案】C 【详解】A．根据图1，锌板作负极，发生氧化反应，电极反应正确，A项正确； B．图2装置外接了直流电源，将钢闸门连接电源负极作阴极，属于外加电流法，B项正确； C．图1为原电池原理，将化学能转化为电能，C项错误； D．图2的外加电流法中，调整合适的外加电压，可以让被保护的钢铁表面无法发生失电子的氧化反应，使腐蚀电流降至零或接近零，从而有效避免钢铁腐蚀，D项正确； 故选C。 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。 拓展 金属的电化学防护 1．电化学保护法(阴极保护法) 牺牲阳极法 外加电流法 原理 原电池 电解池 示意图 电极 要求 被保护的金属作为正极，活泼性更强的金属作为负极 被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连，惰性电极作为阳极，与电源的正极相连 应用 锅炉的内壁、船舶的外壳等安装镁合金或锌块 钢铁闸门、地下管道连接电源负极 2.牺牲阳极法的实验探究 Fe2＋的检验方法：Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。 （1）牺牲阳极法实验 实验 操作 以Fe作为保护电极，以Zn作为辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作为电解质溶液，按下图所示连接装置。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 装置 实验 现象 电流表 阳极(Zn电极) 阴极(Fe电极) 试管内 指针发生偏转　　 逐渐溶解 有气泡产生 未生成带有特征蓝色的沉淀 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ — 实验结论 a.Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池； b.该装置中铁未被腐蚀 （2）牺牲阳极法实验 实验操作 将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL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2～3 cm长的铁钉，用砂纸擦光 将裹有锌皮的铁钉放入其中一个培养皿中 将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中 实验现象 琼脂溶液变红 琼脂溶液变红，且产生带有特征蓝色的沉淀 有关反应 Zn－2e－===Zn2＋，2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋，2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 实验结论 Fe、Zn和NaCl溶液构成原电池，Zn被腐蚀，Fe被保护 Fe、Cu和NaCl溶液构成原电池，Fe被腐蚀，Cu被保护 活学活用 1．某学习小组用下图装置研究金属的电化学保护法，下列说法不正确的是 A．该方法为牺牲阳极法 B．一段时间后溶液酸性减弱 C．Zn电极上发生的反应：Zn-2e-=Zn2+ D．取Fe电极附近的溶液，滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀 【答案】D 【详解】A．该装置中比活泼，构成原电池时作负极被腐蚀，作正极被保护，属于牺牲阳极法，A正确； B．酸化的溶液中正极反应为，被消耗，一段时间后溶液酸性减弱，B正确； C．作负极，失电子发生氧化反应，电极反应为，C正确； D．作正极被保护，不会生成，滴加溶液不会产生蓝色沉淀，D错误； 故选D。 2．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。 题型 金属的防护 ▌例1 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 【详解】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。 ▌对点练1-1 埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是解题贴士 妙招1：分清两大电化学防护 牺牲阳极法（原电池）：无外接电源；被保护金属做原电池正极；搭配更活泼金属，活泼金属被消耗牺 牲。例船底锌块保护铁船体。 外加电流阴极保护法（电解池）：有外接直流电源；被保护金属接电源负极作电解池阴极；电源正极接 辅助阳极（废铁）。例地下管道防腐。 妙招2：镀层破损类题目（易错） 镀锌铁 (白铁)：Zn＞Fe 活泼，镀层破，Zn 作负极牺牲，铁受到保护。 镀锡铁 (马口铁)：Fe＞Sn 活泼，镀层破，Fe 作负极，铁腐蚀加快。 做题判断逻辑：镀层破损形成原电池，看谁更活泼；活泼的那一者做负极被腐蚀。 妙招3：防护方法四大类别总览 覆盖保护层：刷油漆、搪瓷、涂油；完好起隔离作用；一旦破损要看镀层金属活泼性。 改变金属内部组成（合金）：例如不锈钢。 电化学防护①牺牲阳极法：原电池 电化学防护②外加电流阴极保护法：电解池 妙招4：腐蚀快慢结合防护综合判断 速率从快到慢： 电解池阳极腐蚀＞原电池负极腐蚀＞化学腐蚀＞牺牲阳极保护（原电池正极）＞外加 电流阴极保护（电解池阴极） 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 【详解】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。 ▌对点练1-2 某学习小组按下图探究金属电化学腐蚀与防护的原理。 下列说法正确的是 A．同一条件下，若为食盐水，开关分别连接时，前者铁棒的腐蚀速度更慢 B．若为模拟海水，开关未闭合时铁棒上点表面铁锈最多 C．若为正极，开关连接时，铁棒防腐的方式称为外加电流法 D．若在X溶液中预先加入适量的KSCN溶液，可有效提升铁棒腐蚀或防腐的观察效果 【答案】B 【详解】A．K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以后者铁棒的腐蚀速度更慢，A错误； B．E点(界面处)氧气浓度较大，生成的浓度最大，而经氧化才形成铁锈，所以是点铁锈最多，B正确； C．若为正极，连接时，铁棒成为电解池的阳极，加速腐蚀速率，C错误； D．与溶液反应产生蓝色沉淀，通过观察沉淀量的多少判断铁棒腐蚀或防腐的效果，应加溶液，与KSCN溶液不反应，D错误； 故选B。 题型 金属腐蚀和防护的综合考查 ▌例2 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 【详解】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。 ▌对点练2-1电化学是化学研究的重要分支，在生产生活中发挥着非常重要的作用。 (1)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。 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，此方法名为_______。装置①中Cu电极的电极反应式为_______。 (2)利用燃料电池作为电源电解溶液并制备，装置如图所示(、、、均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①甲装置工作时，负极的电极反应式为_______。 ②若乙装置用于电解精炼银，则电极发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。若为石墨电极，则工作一段时间后电解质溶液的pH会_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。 ③丙装置中的总反应式为_______。 ④若标准状况下，甲装置中有1.12 L 消耗，则乙装置中Ag电极增重_______g，丙装置中会有_______经过K膜。 【答案】(1)②③ 牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法 (2) 氧化 减小 不变 21.6 0.1 【详解】（1）装置①中作负极被腐蚀；装置②中作负极，作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法；装置③中连接外加电源的负极，作阴极被保护，属于外加电流的阴极保护法。因此为防止被腐蚀，可采用②③装置。装置①中食盐水呈中性，发生吸氧腐蚀，电极作正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为。 （2）① 甲装置为燃料电池，通入的电极为负极，在碱性条件下失去电子生成氮气和水，电极反应式为。 ②乙装置中连接甲装置的正极，故为阳极，发生氧化反应；若为石墨电极，电解溶液时，阳极发生反应，阴极发生反应，总反应生成，溶液酸性增强，减小；若将两电极调换，则作阳极，石墨作阴极，阳极溶解，阴极析出，属于电镀过程，溶液浓度不变。 ③丙装置中连阳极，为电解池的阳极，放电生成；连阴极，为电解池的阴极，水放电生成和；阳极室的通过阳离子交换膜进入产品室，原料室的通过阴离子交换膜进入产品室，结合生成；原料室的通过阳离子交换膜进入阴极室，生成；总反应方程式为。 ④标准状况下的物质的量为，甲装置中消耗转移电子；乙装置中电极为阴极，发生反应，析出，质量增重；丙装置中，根据电荷守恒，每转移电子，有经过膜，则整个电路转移电子时，有经过膜。 ▌对点练2-2电化学原理在工业生产及生活等领域均有广泛应用。回答下列问题： (1)下列为金属腐蚀与防护的有关示意图。 ①图Ⅰ是实验室研究海水对钢闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图，其中生成铁锈最多的区域是_____(填“A”“B”“C”或“D”)。 ②图Ⅱ铁棒上的导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率变_____(填“快”或“慢”)。 ③图Ⅲ对钢闸门的保护法称为_____。 (2)下图是一种用于空气中捕获与分离的短路膜电池示意图，短路膜中移向_____极(填“正”或“负”)，负极的电极反应式为_____，由出口_____(填“A”或“B”)流出。 (3)电解含(质量分数为1%)的废水制备硝酸和氨水，装置如下： 惰性电极A与电源_____(填“正极”或“负极”)相连，膜Ⅱ为_____(填“阳”或“阴”)离子交换膜，左侧流出的溶液p为_____(填名称)。标准状况下，当产生的气体总体积为336 L时，理论上可处理上述废水_____kg。 【答案】(1)B 快 外加电流的阴极保护法 (2)负 A (3)负极 阴 氨水 160 【详解】（1）①钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，B区域同时接触空气和海水，氧气浓度最大，腐蚀最严重，生成铁锈最多。 ②导线接N时，Fe与活泼性更强的Zn相连，Fe作原电池正极被保护；改接M后，Fe与活泼性更弱的Cu相连，Fe作原电池负极失电子被腐蚀，因此腐蚀速率变快。 ③该方法通过外接电源，将钢闸门接电源负极作阴极，抑制钢闸门失电子，该保护法为外加电流的阴极保护法。 （2）由图可知，通入极为负极，负极反应式为，与反应生成；通入极为正极，正极反应式为，和反应生成，据此分析。 原电池中阴离子向负极移动，故移向负极； 负极失电子，电极反应式为； 负极生成的与反应释放，对应从出口A流出。 （3）惰性电极A侧生成，是水中得电子发生还原反应，因此A为电解池阴极，与电源负极相连。 电解时，通过膜Ⅰ移向阴极（左室），需要通过膜Ⅱ移向阳极（右室），因此膜Ⅱ为阴离子交换膜； 左室结合生成的得到氨水，因此左侧流出的p为氨水。 标准状况下总气体物质的量 ，电解生成（阴极）和（阳极）的物质的量比为，因此，； 转移电子总物质的量，1 mol 电离出1 mol 和1 mol ，每转移1 mol电子对应各有1 mol阴、阳离子定向移动，故对应处理1 mol ，因此，的质量，废水质量分数为1%，因此废水总质量为。 基础通关 1．下列保护金属的措施利用了牺牲阳极法的是 A．轮船外壳镶嵌锌块 B．铁制品镀锡 C．自行车链条涂油 D．钢制管桩与直流电源负极相连 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．轮船外壳镶嵌锌块属于牺牲阳极法，A符合题意； B．铁制品镀锡是在铁表面覆盖一层锡镀层，隔绝铁与腐蚀介质的接触，属于覆盖保护层的防护方法，B不符合题意； C．自行车链条涂油是形成保护膜，隔绝空气和水，C不符合题意； D．钢制管桩与直流电源负极相连属于外加电流法，D不符合题意； 故选A。 2．铁的腐蚀与防护是教材中的核心知识点，下列叙述正确的是 A．潮湿环境中钢闸门生锈，主要发生析氢腐蚀，负极反应为 B．自行车链条涂机油防锈，原理是牺牲阳极法，隔绝钢铁与腐蚀介质接触 C．轮船船底镶嵌锌块防腐蚀，锌作正极，发生还原反应保护铁不被腐蚀 D．埋在地下的钢管连接镁块，可减缓腐蚀，该方法利用了原电池原理 【答案】D 【详解】A．潮湿环境中，钢铁表面的水膜呈弱酸性或中性，主要发生吸氧腐蚀，而非析氢腐蚀，只有在水膜酸性较强时才以析氢腐蚀为主，A错误； B．自行车链条涂机油，通过在钢铁表面形成保护膜隔绝空气和水，属于覆盖保护层法；牺牲阳极法是电化学保护法，与涂机油的防护原理不同，B错误； C．轮船船底镶嵌锌块采用牺牲阳极法，锌的金属活动性强于铁，锌作原电池负极，发生氧化反应被腐蚀，从而保护正极的铁，C错误； D．镁的金属活动性比铁强，钢管与镁块连接后形成原电池，镁作负极优先腐蚀，钢管作正极被保护，该方法利用原电池原理实现防护，D正确； 故选D。 3．下列金属防腐措施中，属于外加电流阴极保护法的是 A．在火箭插销的金属片上镀金 B．合成氨工厂将反应塔与电源正极相连以形成钝化层 C．地下输油管道接到直流电源负极，防止被土壤腐蚀 D．不锈钢电热水器内装有镁棒 【答案】C 【详解】A．在金属片上镀金是通过覆盖保护层隔绝金属与腐蚀介质接触实现防腐，属于涂层保护法，不属于外加电流阴极保护法，A错误； B．反应塔与电源正极相连，作电解池的阳极，该措施是利用阳极钝化防腐，不属于外加电流阴极保护法，B错误； C．地下输油管道接直流电源负极，作电解池的阴极，被保护而不发生失电子的氧化反应，属于外加电流阴极保护法，C正确； D．镁比不锈钢的主要成分铁活泼，二者形成原电池时镁作负极被消耗、保护正极铁，属于牺牲阳极的阴极保护法，不属于外加电流阴极保护法，D错误； 故答案选C。 4．为延长海港码头钢管桩的寿命，常采用牺牲阳极的阴极保护法延缓钢管桩腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢管桩为电子流出的一极 B．正极的电极反应式： C．该法中可在钢管桩表面镶嵌锌块来实现 D．该法中钢管桩需要与外加电源负极相连 【答案】C 【详解】A．牺牲阳极的阴极保护法中钢管桩为被保护的正极，原电池中电子从负极流出、流入正极，因此钢管桩是电子流入的一极，A错误； B．正极发生得电子的还原反应，给出的电极反应为失电子的氧化反应，不符合正极反应规律，B错误； C．锌的金属活动性强于铁，在钢管桩表面镶嵌锌块时，锌作负极被腐蚀，钢管桩作正极被保护，符合牺牲阳极的阴极保护法原理，C正确； D．钢管桩与外加电源负极相连的防护方法为外加电流的阴极保护法，不属于牺牲阳极的阴极保护法，D错误； 答案选C。 5．金属防护包括生产设计、选材、防腐、施工、维护等多个环节。下列说法中不利于金属防护的是 A．将铬、镍等金属加入普通钢中制成不锈钢 B．用化学方法在钢铁表面进行“发蓝”处理 C．薄钢板表面镀一层锌制成白铁皮 D．外加电流，用锌块作为辅助阴极保护大坝钢闸门 【答案】D 【详解】A．将铬、镍加入普通钢制成不锈钢，是通过改变金属内部结构提升抗腐蚀能力，利于金属防护，故不选A； B．钢铁“发蓝”处理会在表面形成致密的氧化物保护膜，隔绝水和氧气，避免钢铁被腐蚀，利于金属防护，故不选B； C．锌的金属活泼性强于铁，镀层破损后锌会作为负极被优先腐蚀，保护铁不被损耗，利于金属防护，故不选C； D．在外加电流的阴极保护法中，被保护的钢闸门应作为阴极，用锌块作为阴极无法实现保护钢闸门的目的，该操作不利于金属防护，故选D； 选D。 6．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．图乙中，辅助阳极材料通常选用铜 C．图甲的防腐原理是牺牲阳极的阴极保护法 D．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： 【答案】B 【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，B错误； C．图甲为牺牲阳极的阴极保护法，C正确； D．图乙中，钢闸门接电源负极，为阴极，发生还原反应，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； 故答案为B。 7．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是 A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为 C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 【答案】D 【详解】A．由分析可知，该保护铁帽的方法是牺牲阳极法，A正确； B．由分析可知，铁帽为正极，被还原生成生成，正极上的电极反应式为：，B正确； C．外加电流法是通过外部电源将被保护金属(铁帽)作为阴极，强制电子流向被保护的铁冒，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护，C正确； D．把锌环换成锡环后，因铁比锡活泼，构成原电池时，锡环作正极，铁帽作负极而被腐蚀，所以把锌环换成锡环后，不能防止铁帽被腐蚀，D错误； 故选D。 8．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 ①在Fe表面生成蓝色沉淀 ②试管内无明显变化 ③试管内生成蓝色沉淀 已知：铁氰化钾溶液呈黄色，可以与反应生成带有特征蓝色(铁氰化亚铁)沉淀。 下列说法不正确的是 A．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe C．验证Zn保护Fe时能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法不能判断Fe比Cu活泼 【答案】C 【详解】A．①中加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+，A正确； B．对比②③，②中Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化，则②中Fe附近的溶液中不含Fe2+，③中Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀，则③中Fe附近的溶液中含Fe2+，因此②中Fe被保护，B正确； C．对比①②，①中也能检验出Fe2+，故不能用①的方法验证Zn保护Fe，C错误； D．由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D正确； 故答案为C。 9．金属防腐对延长金属制品的使用寿命，保障设备安全有重要意义。如图所示，将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法不正确的是 A．金属M的活动性比Fe的活动性强 B．阴极的电极反应式为 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢 【答案】B 【详解】A．由分析可知，金属M比Fe活泼，即金属M的活动性比Fe的活动性强，A正确； B．在牺牲阳极的阴极保护法中，作为正极(阴极)的钢铁设施得到电子而被保护，不会发生失去电子的氧化反应，B错误； C．金属M失去的电子经导线流向钢铁设施，使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子而被保护，C正确； D．海水中含有大量的电解质(如等)，其导电性比河水强，形成原电池的速率更快，所以钢铁设施在海水中的腐蚀速率更快，即钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D正确； 故选B。 10．将金属M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，下列有关说法错误的是 A．该保护钢铁的方法属于牺牲阳极法 B．金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 【答案】D 【详解】A．将金属M连接在钢铁设施表面，构成原电池，M作负极被腐蚀，钢铁作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，故A正确； B．原电池中负极活泼性大于正极，金属M作负极，钢铁设施作正极，金属M的活动性比Fe的活动性强，故B正确； C．钢铁设施作为正极，电子从M流向钢铁，表面积累电子后难以失去电子从而被保护，故C正确； D．海水中电解质浓度高于河水，导电性更强，电化学腐蚀速率更快，故钢铁在海水中腐蚀比河水中快，故D错误； 选D。 素养提升 1．远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生腐蚀，利用如图装置模拟船体的电化学防护。下列说法错误的是 A．船体在海水中主要发生吸氧腐蚀 B．船体发生腐蚀时，负极反应式为 C．若X为碳棒，为减缓船体的腐蚀，开关K应置于M处 D．若X为碳棒，开关K置于N处，该防护法称为外加电流法 【答案】C 【详解】A．海水呈弱碱性，钢铁船体在海水中构成原电池，主要发生吸氧腐蚀，A正确； B．船体发生腐蚀时铁作负极，失去电子生成，负极反应式为，B正确； C．若X为碳棒，开关K置于M处时构成原电池，铁的活泼性强于碳，钢铁船体作负极，会加快腐蚀，无法减缓船体腐蚀，C错误； D．若X为碳棒，开关K置于N处时构成电解池，钢铁船体连接电源负极作阴极被保护，该防护法称为外加电流法，D正确； 故选C。 2．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．图1中若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 B．图1中若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀 C．图1中若将钢闸门与电源的负极相连，同时将辅助电极换成锌板，可防止钢闸门腐蚀 D．图2中若金属M比Fe活泼，可防止铁输水管腐蚀 【答案】B 【详解】A．断开电源后，钢闸门在中性海水环境中形成原电池，发生吸氧腐蚀，A正确； B．若钢闸门与电源正极相连，钢闸门作电解池阳极，失电子被氧化，会加速钢闸门腐蚀，无法起到防护作用，B错误； C．钢闸门与电源负极相连作电解池阴极，受外加电流保护，即使辅助电极换为锌板，阴极仍不会发生氧化反应，可防止腐蚀，C正确； D．金属比活泼，形成原电池时作负极被腐蚀，铁输水管作正极被保护，可防止铁输水管腐蚀，D正确； 故选B。 3．2024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。 4．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 【详解】A．由图可知镁为负极，发生氧化反应而被消耗；酸性土壤中析氢反应发生在钢管（正极）表面，A错误； B．镁比铁活泼，作负极而被消耗，钢管作正极受到保护，该方法为牺牲阳极法，B正确； C．锌比铁活泼，换为锌块时铁受到保护；锡不如铁活泼，换为锡块时铁作负极并被腐蚀，C错误； D．镁作负极并失去电子，在碱性情况下，镁块上的正确电极反应为，原反应式表示还原过程且电荷不守恒，D错误； 故选B。 5．“汾河之冠”是位于太原汾河之上的跨汾河人行景观桥，因形如皇冠俗称“皇冠桥”，如图所示，全桥采用钢结构，所有节点均是焊接而成，总共使用钢材约2100吨。桥梁的维护是桥梁使用过程中不可忽视的难题。回答下列问题： (1)经查阅资料：汾河环境温差较大，高湿、干湿交替，强太阳辐射、霉菌、盐雾、浸渍等环境因素造成大气区的钢铁腐蚀，这主要属于________腐蚀。在水下区，淤泥中存在厌氧菌，如硫酸盐还原菌（SRB），微生物也会腐蚀钢铁。 (2)如下是“汾河铁桥”桥墩发生腐蚀的环境数据。写出浪溅区桥墩处发生腐蚀的反应：正极________________，负极________________。 腐蚀环境 环境指数增量/ΔSp 浪溅区/水变区 70 大气区 40 水下区 10 水体类型 指标 pH Ca2+ Mg2+ K+ Na+ 汾河干流 最大值 8.10 161.03 64.93 13.53 104.10 250.33 146.69 548.27 最小值 7.41 53.11 12.46 1.34 4.13 161.14 5.63 35.86 平均值 7.76 84.56 29.96 6.93 75.96 219.81 90.02 179.63 标准差 0.19 24.07 9.30 0.77 28.52 22.55 38.87 90.95 变异系数 0.03 0.28 0.31 0.57 0.38 0.10 0.43 0.51 (3)在易发生酸雨的我国西南地区，氢离子溶于金属表面的水膜，形成酸性环境，加重铁桥大气区的腐蚀。写出该过程正极反应的电极反应式：__________________。 (4)为防止铁桥桥墩腐蚀，可以在铁一端连接锌块，这种防腐方法是_________________________________________（填“牺牲阳极法”或“外加电流法”）。 (5)以下措施不能用来减缓金属腐蚀速率的是________（填字母）。 A．把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢 B．钢管和铜管露天堆放在一起 C．在钢铁部件表面进行发蓝处理 D．利用阳极氧化法处理铝制品的表面 【答案】(1)电化学 (2) (3) (4)牺牲阳极法 (5)B 【详解】（1）钢铁在潮湿的空气中，表面会附着一层水膜，水膜中溶解有氧气及盐雾等物质，形成电解质溶液，钢铁中的铁和碳微粒与电解质溶液构成无数微小的原电池，从而发生电化学腐蚀，主要属于电化学腐蚀。 （2）浪溅区桥墩处水分充足且与空气充分接触，溶液呈弱碱性，钢铁主要发生吸氧腐蚀。负极是铁失去电子发生氧化反应，电极反应式为 ；正极是溶解在水膜中的氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为 。 （3）在酸雨形成的酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀。正极上是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为 。 （4）锌的金属活动性比铁强，将锌块连接在铁桥墩上，锌、铁和周围的电解质溶液构成原电池。锌作负极失去电子被腐蚀，铁作正极受到保护，这种防腐方法称为牺牲阳极法。 （5）A．把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢，改变了金属的内部结构，能有效减缓腐蚀； B．钢管和铜管露天堆放在一起，在潮湿空气中会形成原电池，由于铁比铜活泼，铁作负极，会加速钢管的腐蚀，不能减缓腐蚀速率； C．发蓝处理是在钢铁表面形成一层致密的四氧化三铁氧化膜，能隔绝空气和水，起到保护作用； D．阳极氧化法使铝制品表面形成致密的氧化铝薄膜，能防止内部金属进一步被腐蚀。 故选B。 6．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质制备等方面应用广泛。 (1)钢闸门在海水中易被腐蚀，常用以下两种方法减少其腐蚀： ①图1中，A为钢闸门，材料B可以选择________(填字母序号)。 a．碳棒b．铜板c．锌板 ②图2中，钢闸门C做__________极。该防护法的名称是___________________________。 (2)将还原为，是实现资源化利用的有效途径之一，装置如图所示： ①的移动方向为_______(填“自左至右”或“自右至左”)；d电极的电极反应式为________________。 ②若电源为清洁燃料电池，当消耗0.1燃料时，离子交换膜中通过__________，该清洁燃料电池中的正极反应式为__________________________________。负极反应式是_______________________________________________________________。 【答案】(1)c 阴 外加电流的阴极保护法 (2)自左至右 CO2+8H++8e-=CH4+2H2O 0.6 O2+4e-+2H2O=4OH- CH3OH－6e－+8OH－=+6H2O 【详解】（1）① 图1没有外接电源，属于原电池原理的“牺牲阳极的阴极保护法”；为了保护钢闸门A（主要成分为铁），需要连接比铁更活泼的金属作为原电池的负极（阳极）被腐蚀。在碳棒、铜板、锌板中，只有锌的活泼性强于铁，故选c； ② 图2有外接直流电源，属于电解池原理的防护方法，称为“外加电流的阴极保护法”；在该方法中，被保护的金属（钢闸门C）应与直流电源的负极相连，作为电解池的阴极，从而避免失去电子被氧化； （2）① 根据图示，左侧c极上有机物转化为和，发生失去电子的氧化反应，因此c极为阳极；右侧d极上转化为，发生得到电子的还原反应，因此d极为阴极。在电解池中，阳离子（）向阴极移动，故的移动方向为自左至右；d极上在酸性条件下得到8个电子被还原为，电极反应式为：； ② 在清洁燃料电池中，甲醇中碳元素的化合价由-2价升高到+4价，完全反应失去电子，当消耗时，外电路转移电子。根据闭合回路电荷守恒，电解池中每转移电子，就有一价阳离子（）通过离子交换膜，因此通过的为； 该燃料电池为碱性环境（溶液），正极上氧气得到电子生成氢氧根离子，正极反应式为：；负极上甲醇失去电子，在碱性条件下生成碳酸根离子和水，负极反应式为：。 迁移创新 1．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 【答案】A 【详解】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。 2．下列现象与电化学腐蚀无关的是 A．黄铜(铜锌合金)比纯铜更易腐蚀 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被氧化 D．锌与稀硫酸反应制氢气时，滴入几滴浓硫酸 【答案】D 【详解】A．黄铜为铜锌合金，与表面附着的电解质溶液可形成铜锌原电池，锌作负极被腐蚀，比纯铜更易腐蚀，A与电化学腐蚀有关； B．用锡焊接的铁质器件，铁、锡与表面附着的电解质溶液形成原电池，铁活泼性强于锡、铁作负极被氧化生锈，B与电化学腐蚀有关； C．铁管上镶嵌锌块，锌、铁与表面附着的电解质溶液形成原电池，锌活泼性强于铁、锌作负极被氧化，铁作正极被保护，C与电化学腐蚀有关； D．锌与稀硫酸反应制氢气时，滴入几滴浓硫酸，增大溶液中氢离子浓度，加快反应速率，无原电池结构形成，D与电化学腐蚀无关； 故选D。 3．钢制输油管道长期暴露于潮湿空气中易发生腐蚀。下列有关管道腐蚀与防护的说法正确的是 A．管道表面水膜呈中性时，主要发生化学腐蚀，无电流产生 B．采用牺牲阳极(保护)法防护时，可在管道上焊接比铁活泼的金属(如Zn) C．若水膜中含，正极反应式为 D．使用外加电流(阴极保护)法防护时，管道应连接电源正极 【答案】B 【详解】A．管道表面水膜呈中性时，钢铁腐蚀主要为电化学腐蚀，因水膜形成电解质溶液，钢铁中杂质（如碳）构成微电池，产生电流，化学腐蚀无电流，但此条件下并非主要发生，A错误； B．牺牲阳极保护法通过焊接更活泼金属（如Zn）至管道，Zn作为阳极优先腐蚀，铁作为阴极被保护，符合防护原理，B正确； C．水膜含（pH<4）为酸性环境，正极（阴极）还原反应应为，C错误； D．外加电流阴极保护法中，被保护管道应连接电源负极作为阴极，若连接正极则成为阳极，会加速腐蚀，D错误； 故答案为：B。 4．海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵蚀，可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀，示意图如图所示： 下列说法正确的是 A．该电化学保护法为外加电流法 B．钢制阀门上的主要电极反应式： C．X可能是铜，电子由X极流出 D．电极电势：钢制阀门 【答案】B 【详解】A．该装置没有外接电源，利用原电池原理防腐，属于牺牲阳极的阴极保护法，不是外加电流法，A错误； B．海水为中性环境，钢制阀门作原电池的正极（被保护），发生吸氧腐蚀，正极上得电子生成，电极反应正确，B正确； C．牺牲阳极法要求辅助电极活泼性大于铁，才能作负极被腐蚀、保护钢制阀门；铜活泼性弱于铁，若为铜，铁作负极会加速腐蚀，因此不可能是铜，C错误； D．原电池中，负极（）电极电势低于正极（钢制阀门），因此电极电势：钢制阀门，D错误； 故选B。 5．电化学技术推动了现代科技的发展。回答下列问题。 (1)可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。 ①K与M连接时，钢铁桥墩的电化学防护方法为______。 ②K与N连接时，钢铁桥墩为______(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，其电极反应式为_______。 (2)我国科技突破——海水直接电解制的装置工作原理如图所示。 已知：透气膜只允许水分子通过，电极均为惰性电极。 ①电源X为______(填“正极”或“负极”)，R电极上______(填“得到”或“失去”)电子，在______(填“”或“”)电极产生。 ②工作一段时间后，Q电极工作区溶液中______(填“变大”、“变小”或“不变”)。 ③该装置工作时，每转移电子，产生气体的总体积为______(标准状况下)。 ④若选用铅酸蓄电池为该装置的电源，则电极应与______(填“”或“”)电极相连。该铅酸蓄电池放电时，负极上的电极反应式为______。 【答案】(1)外加电流的阴极保护法 正 (2)正极 得到 R 不变 3.36 【详解】（1）①K与M连接时，装置外接电源，钢铁桥墩连接电源负极，属于外加电流的阴极保护法； ②K与N连接时，锌板与钢铁桥墩形成原电池，锌的活泼性强于铁，锌作负极，钢铁桥墩作正极（原电池中正极被保护）。正极上，海水中的得电子发生还原反应，电极反应式为：； （2）①电解池中向Q极移动，说明Q极为阳极，阳极连接电源正极，因此电源X为正极；R极为阴极，阴极发生还原反应，因此R电极上得到电子；由得电子生成，发生在阴极，因此R电极产生； ②Q极（阳极）的电极反应为，通过阴离子交换膜移向Q极，而无法通过阴离子交换膜，因此Q极工作区的物质的量不变； ③根据电极反应，阳极（Q极），每转移4 mol电子生成1 mol ，则转移0.2 mol电子时，生成的物质的量为。阴极（R极），每转移2 mol电子生成1 mol ，则转移0.2 mol电子时，生成的物质的量为。气体总物质的量为，标准状况下体积为； ④电源Y为负极，铅酸蓄电池放电时，作负极，作正极，因此Y电极应与电极相连；铅酸蓄电池负极上，失电子与结合生成，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 $