4.3 金属的腐蚀与防护（题型专练）化学人教版选择性必修1

第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属腐蚀的本质和分类 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较与辨析 题型03 金属腐蚀速率快慢的判断 题型04 金属防护的方法 题型05 金属腐蚀与防护原理、实验探究 ▌题型01 金属腐蚀的本质和分类 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 【典例1】三星堆的青铜面具是我国古代青铜文化的杰出代表之一、下列说法中错误的是_________。 A．青铜面具的制作材料青铜是一种合金，主要由铜和锌组成 B．绿色锈蚀层的形成过程属于氧化还原反应 C．青铜面具在潮湿环境中比在干燥环境中更易发生电化学腐蚀 D．青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，因为里面的青铜也会反应 【答案】A 【解析】A．青铜主要由Cu和Sn组成，A错误； B．绿色锈蚀层是Cu与空气中的H2O、CO2和O2反应生成的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]：，该形成过程属于氧化还原反应，B正确； C．潮湿环境中含有H2O，电化学腐蚀过程生成的各种离子更容易移动，使电化学腐蚀过程相比干燥环境中更易进行，C正确； D．青铜中含有Sn，其可与盐酸反应：，因此青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，D正确。 故选A。 【变式1-1】金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。下列说法错误的是 A．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈 B．金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 C．生铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈，这种腐蚀属于电化学腐蚀 D．铜在高温条件下被空气中的氧气氧化而变黑，这种腐蚀属于化学腐蚀 【答案】A 【解析】A．钢柱在空气与水的交界处氧气供应充足，电化学腐蚀更剧烈，因此水下不易生锈，A错误； B．金属腐蚀的分类正确，化学腐蚀是金属与介质直接反应，电化学腐蚀涉及原电池过程，B正确； C．生铁在潮湿空气中生锈，主要成分为Fe2O3·nH2O涉及铁与杂质形成原电池，属于电化学腐蚀，C正确； D．铜在高温下被氧气氧化生成黑色CuO，是直接化学反应，无电解质参与，属于化学腐蚀，D正确； 故选A。 【变式1-2】高铁轨道建设铺设的铁轨属于_______(填“铁合金”或“单质铁”)。雨后的铁轨表面易产生少量的锈迹，因为发生了_______(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)，负极的电极反应式是_______________。 【答案】铁合金 电化学腐蚀 【解析】铁轨在实际建设中使用的是钢材，钢属于铁碳合金，故答案为铁合金；雨水溶解了空气中的氧气、二氧化碳等气体，在铁轨表面形成一层电解质溶液水膜，铁合金中的铁和碳构成原电池，发生电化学腐蚀（主要是吸氧腐蚀）；在原电池中，活泼金属铁作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为 。 【变式1-3】下图在培养皿中加入一定量的琼脂与饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。 （1）溶液变红的区域为_______端。 A．铜丝　　　B．铁钉 （2）此实验中铁钉的腐蚀方式为_______。(不定项) A．化学腐蚀　　　B．电化学腐蚀　　　C．析氢腐蚀　　　D．吸氧腐蚀 （3）若生成物中铁元素为+2价，写出总反应化学方程式_______。 【答案】A 【解析】题给装置为原电池装置，铁钉作负极，发生氧化反应，若生成铁元素为+2价，则负极的电极反应式为：Fe-2e-＝Fe2+，铜丝作正极，发生还原反应，正极反应式为：O2+2H2O+4e-＝4OH-，因此总反应化学方程式为：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，铜丝端有OH-生成，故铜丝端溶液变红； 该实验中铁钉与铜丝、NaCl溶液构成了原电池，铁钉的腐蚀方式为电化学腐蚀，同时还存在吸氧腐蚀； 【变式1-4】金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。关于金属的腐蚀与防护有三种装置，如下图所示，下列说法正确的是 A．甲：铁丝发生吸氧腐蚀 B．乙：M可用石墨代替 C．丙：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．丙：N不可选石墨 【答案】C 【解析】A．甲中为干燥的空气，铁钉不易发生腐蚀，A错误； B．乙为牺牲阳极的阴极保护法，M应为活泼金属以保护钢铁，不能用石墨替代，故B错误； C．丙为外接电源的阴极保护法，此时断开电源，闸门将发生吸氧腐蚀，故C正确； D．丙为外接电源的阴极保护法，N可以选用石墨替代，故D错误： 故选C； ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较与辨析 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例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处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处溶液中增大，b处溶液中增大 D．a、b两处具有相同的负极反应式： 【答案】C 【解析】A．a处为中性饱和食盐水，生铁发生吸氧腐蚀，b处为酸性稀硫酸，生铁发生析氢腐蚀，A正确； B．a处吸氧腐蚀消耗，管内压强减小，b处析氢腐蚀生成，管内压强增大，故一段时间后a处液面高于b处液面，B正确； C．a处吸氧腐蚀正极反应为，增大；b处析氢腐蚀正极反应为，消耗，减小，C错误； D．a、b两处原电池中铁均作负极，负极反应式均为，D正确； 故选C。 【变式2-1】成都第31届世界大学生运动会开幕式上展示了青铜面具。下列叙述错误的是 A．青铜面具涂一层油可以减缓腐蚀速率 B．青铜面具在酸性介质中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜面具表面一层绿色物质的主要成分是 D．用饱和溶液可以清除青铜面具表面的铜绿 【答案】B 【解析】A．涂油可以在青铜表面形成隔离层，隔绝空气中的水和氧气，避免形成原电池的电解质环境，从而减缓腐蚀速率，A正确； B．青铜为铜锡合金，锡的金属活动性强于氢，在酸性介质中可发生析氢腐蚀，因此酸性介质中并非主要发生吸氧腐蚀，B错误； C．青铜表面的绿色铜锈，主要成分为碱式碳酸铜，化学式为，C正确； D．溶液中水解使溶液显弱酸性，能够缓慢溶解铜绿，且不会过度腐蚀青铜基体，可用于清除铜绿，D正确； 故选B。 【变式2-2】金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外,还有“氧浓差腐蚀”,如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同,在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是    A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe﹣3e﹣＝Fe3﹢ C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 【答案】D 【解析】A. 纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能形成原电池，所以发生的是化学腐蚀，故A错误； B. 钢铁发生吸氧腐蚀时，负极Fe失电子生成亚铁离子，负极的电极反应式为Fe﹣2e﹣=Fe2﹢，故B错误； C. Fe、Cu构成原电池时，Fe作负极，Fe失电子被腐蚀，所以海轮在浸水部位镶一些铜锭不能起到抗腐蚀作用，故C错误； D. M处氧气的浓度大，为原电池的正极，则正极上氧气得电子生成氢氧根离子，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故D正确，答案选D。 【变式2-3】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 【变式2-4】研究钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀对金属的防腐有重要意义。 （1）如图1所示装置探究金属的腐蚀与防护条件，将缠有铜丝的铁钉放入某溶液中(已知：遇溶液会生成蓝色沉淀)。 ①如果培养皿中是饱和氯化钠溶液，其中滴有少量酚酞，则铜丝周围的溶液出现红色，相关电极反应式为_______。 ②如果培养皿中是的盐酸，其中滴有少量溶液，则铁钉表面的现象是_______。 （2）如图2装置研究弱酸性环境中金属腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内压强和空气中氧气的体积分数随时间变化如图3所示，则之间主要发生_______(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀。 （3）金属的防腐有多种方法。 ①下列金属防护的方法不合理的是_______。 A．对健身器材涂油漆以防止生锈 B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈 C．把钢铁制成不锈钢可防止铁的腐蚀 D．钢铁闸门与电源的负极相连，可起到保护作用 ②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_______。 ③金属阳极钝化是一种电化学防护方法.将作阳极置于溶液中通直流电，一定条件下，钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极的电极反应式_______。 （4）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是_______。 A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B．随着腐蚀的进行，溶液的变大 C．铁电极上的电极反应式为： D．每生成标准状况下消耗 【答案】（1） 出现蓝色沉淀 （2）吸氧 （3） B 锌比铁活泼，锌作负极被氧化，铁作正极被保护 （4）C 【解析】（1）①培养皿中为饱和NaCl溶液，滴有酚酞。铁钉与铜丝形成原电池，铁较活泼为负极，铜为正极。正极发生吸氧腐蚀：，生成的OH-使铜丝周围酚酞变红； ②如果培养皿中是的盐酸，其中滴有少量溶液，铁钉为负极，发生氧化反应：，Fe2+与 [Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀； （2）图3显示t1~t2时间内，氧气体积分数下降，压强下降，吸氧腐蚀消耗O2，导致压强减小；析氢腐蚀产生H2，压强增大，因此主要发生吸氧腐蚀； （3）①A、C、D 均合理（涂油漆、制成不锈钢、牺牲阳极的阴极保护法）；B：机械转动部位不宜刷油漆，油漆易磨损脱落，且影响润滑； ②锌比铁活泼，在腐蚀原电池中锌作负极被氧化，铁作正极被保护（牺牲阳极的阴极保护法）； ③Fe作阳极，在H2SO4溶液中通直流电，发生氧化反应生成 Fe3O4：； （4）锌为负极，被氧化生成；铁为正极，发生析氢反应（）； A．氨水浓度越大，越易形成配合物，腐蚀趋势越大，A正确； B．总反应：，反应生成OH-，溶液pH增大，B正确； C．铁电极上发生还原反应，电极反应应为，C错误； D．生成224 mL H2（0.01 mol）转移0.02 mol e⁻，消耗Zn 0.01 mol，D正确； 故选 C。 ▌题型03 金属腐蚀速率快慢的判断 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 【典例3】四块相同的锌片分别放置在下列装置中，烧杯中均盛有稀硫酸，其中锌片腐蚀最慢的是_______，该方法称为_______________。 【答案】D 外加电流的阴极保护法 【解析】A装置中锌直接与稀硫酸反应，发生化学腐蚀；B装置中镁比锌活泼，镁作负极，锌作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法；C装置中锌比铂活泼，锌作负极被氧化，腐蚀速率加快；D装置中锌连接在直流电源的负极，作电解池的阴极被保护，属于外加电流阴极保护法。由于外加电流阴极保护法的保护效果通常优于牺牲阳极的阴极保护法，因此锌片腐蚀最慢的是D装置，该方法称为外加电流阴极保护法。 【变式3-1】埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速度最慢的是 A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松透气的土壤中 C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中 【答案】C 【解析】A.酸性环境中酸性物质与铁反应，会加快铁的腐蚀速率； B.在潮湿疏松的土壤中铁易被氧气氧化； C.干燥致密不透气的土壤中，氧气稀薄，且无溶液环境，铁的腐蚀速率很小； D.透气潮湿的环境提供溶液环境，含碳较多可以形成原电池，会加速铁的腐蚀速率； 综上所述，答案为C。 【变式3-2】金属的海洋腐蚀比陆地环境复杂，溶解氧、温度、盐度、海洋生物等都是影响海洋腐蚀的重要因素，研究碳钢在海水(值7～9)中的腐蚀行为具有重要意义。 请回答下列问题： （1）研究发现，浪花飞溅区碳钢腐蚀锈层的主要成分为以及少量的。其形成过程为： ①a：___________   b： ②___________。 ③ ④       补全上述过程的电极反应式①a：___________；②___________； 浪花飞溅区的碳钢腐蚀最为严重，可能原因为___________。 （2）潮差区涨潮时被海水所淹没，金属表面除微电池腐蚀外，还受到氧浓差电池作用，潮汐区供氧充分的部分为___________极，紧靠低潮线以下的全浸区，供氧相对不足的为___________极。 （3）海底泥土区存在的硫酸盐还原菌(SRB)能够对碳钢造成严重的腐蚀。反应机理如图示。写出的电极反应式___________。该过程中，同时反应的乳酸和的物质的量之比为___________。 （4）下列措施中，可以减少海洋环境下碳钢腐蚀程度的有___________。 a．在碳钢中添加、、等元素，增强耐蚀性 b．将碳钢与铜锭用导线连接 c．碳钢表面刷防腐涂料 【答案】（1） 浪花飞溅区受到海水冲刷，含盐量、含氧量高，日照充足、温度较高，导致腐蚀程度大 （2） 正 负 （3） 2∶1 （4）ac 【分析】海洋腐蚀本质上涉及金属失电子的氧化过程和相应的阴极还原过程。判断电极时先比较供氧条件和金属活动性，再依据得失电子守恒配平电极反应；防护措施应能降低碳钢失电子速率或隔绝腐蚀介质。 【解析】（1）碳钢腐蚀时铁在阳极失去电子，电极反应为。由题给锈层转化关系，步骤②中羟基氧化铁得到电子生成四氧化三铁，电极反应为。浪花飞溅区反复受到海水冲刷，盐度和含氧量较高，同时日照使温度较高，电解质导电和电极反应均较快，因而腐蚀最严重； （2）氧浓差电池中，供氧充分处发生氧气的还原反应，为正极；供氧不足处铁较易失去电子，为负极； （3）硫酸根离子被还原为硫氢根离子时，按原子守恒和电荷守恒配平得。乳酸被氧化为乙酸和二氧化碳的半反应为，每1 mol乳酸释放4 mol电子，而每1 mol硫酸根离子消耗8 mol电子，根据电子守恒，乳酸与硫酸根离子的物质的量之比为2∶1； （4）a．在碳钢中加入镍、钛、钼等元素可提高合金的耐腐蚀性，a正确； b．碳钢与铜锭用导线连接后形成原电池，铁比铜活泼，碳钢作负极而加速腐蚀，b错误； c．在碳钢表面刷防腐涂料可以隔绝水和氧气等腐蚀介质，c正确； 故选ac。 ▌题型04 金属防护的方法 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 原理：原电池原理 要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 （2）外加电流法 原理：电解池原理 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【典例4】下列铁制品防护的装置或方法中错误的是 A B C D A．外加电流法 B．牺牲阳极法 C．表面镀铜 D．表面喷漆 【答案】A 【解析】A．外加电流法，被保护的金属钢制管桩应与电源负极相连，A项错误；B．镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，B项正确；C．铁上镀铜，铁质镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜作电镀液，C项正确；D．在铁表面喷漆能与空气、水隔开，D项正确；故选：A 【典例5】港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其身处高温、高湿、高盐的严峻环境，防腐是保障其120年设计寿命的关键。下列有关该大桥防腐措施的原理解释中，表述不正确的是 A．钢管桩采用“高性能环氧涂层+阴极保护”，既有物理屏障又有电化学防护 B．通电后外电路电子被强制流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．承重墩身使用的新型不锈钢钢筋，通过改变金属材料内部结构而不易氧化 【答案】C 【解析】A．高性能环氧涂层可隔绝海水等腐蚀介质，属于物理屏障，阴极保护属于电化学防护，A正确； B．钢管桩连接电源负极，作电解池的阴极，通电后外电路电子从电源负极流向钢管桩，B正确； C．高硅铸铁连接电源正极，属于惰性阳极，本身不会被损耗，仅起到传递电流的作用，并非损耗阳极材料，C错误； D．不锈钢是添加了抗腐蚀组分的铁合金，通过改变金属内部结构提升抗氧化腐蚀能力，D正确； 故答案选C。 【变式4-1】氟化工企业的生产设备常接触强腐蚀性物质(HF等)，下列防腐措施错误的是 A．管道内壁用聚四氟乙烯层隔离酸液 B．某些金属设备外接电源的负极 C．在设备表面涂上含Fe2O3的油漆 D．易被腐蚀的零部件使用钛合金 【答案】C 【解析】A．聚四氟乙烯性质稳定，不与HF反应，可隔离酸液起到防腐作用，A正确； B．金属设备外接电源负极，属于外加电流的阴极保护法，可保护金属不被腐蚀，B正确； C．是碱性氧化物，可与HF发生反应，无法起到隔离防腐的作用，C错误； D．钛合金化学性质稳定，耐腐蚀，可用于制作易被腐蚀的零部件，D正确； 故选C。 【变式4-2】下列金属防护措施中，属于电化学防护的是 A．阳极氧化处理铝，表面生成致密氧化膜 B．在钢铁表面镀锌 C．将钢铁制品与锌块相连 D．将钢铁制品与电源负极相连 【答案】CD 【解析】A．阳极氧化处理铝是通过生成致密氧化膜隔绝腐蚀介质实现防护，属于覆盖保护层防护，不属于电化学防护，A错误； B．在钢铁表面镀锌是通过锌层隔绝钢铁与腐蚀介质实现防护，属于覆盖保护层防护，不属于电化学防护，B错误； C．钢铁与锌块相连时，锌活泼性强于铁，在电解质环境中构成原电池，锌作负极被消耗，钢铁作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，为电化学防护，C正确； D．钢铁与电源负极相连时，钢铁作电解池的阴极，可避免铁失电子被氧化，属于外加电流的阴极保护法，为电化学防护，D正确； 故选CD。 【变式4-3】牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 【答案】C 【解析】A．采用牺牲阳极法保护阴极时，铝作原电池的负极被氧化，铁被保护，A正确； B．牺牲阳极法保护阴极，参考选项A，铝作原电池的负极，即利用的是原电池原理，B正确； C．海水的pH一般在8.0~8.5，碱性条件下钢构件的腐蚀主要是吸氧腐蚀，C错误； D．金属在海水中更容易被腐蚀，研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径，D正确； 故选C。 【变式4-4】共享单车的车篮通常采用钢材(主要成分为铁)焊接而成，并在表面喷涂一层油漆。经过长时间的风吹日晒雨淋，车篮的油漆层在焊接点及刮痕处极易脱落，导致这些部位更容易生锈。关于此现象及相关防护，下列说法正确的是 A．在潮湿环境下，刮痕处的铁和碳构成了无数微小原电池，其中铁作负极，发生吸氧腐蚀 B．油漆层完好时，其主要作用是作为原电池的正极来保护车篮 C．将几块小锌块焊在已生锈的车篮上，不能起到延缓车篮进一步腐蚀的作用 D．在车篮表面镀上一层锡，即使镀层产生刮痕，也比裸露的铁更耐腐蚀 【答案】A 【解析】A．钢材含铁和碳杂质，潮湿的中性环境中，铁和碳构成微小原电池，铁比碳活泼，作负极失电子被氧化，发生吸氧腐蚀，A正确； B．油漆层完好时，作用是隔绝氧气和水，阻断腐蚀发生，油漆不导电，无法作为原电池正极，B错误； C．锌活泼性强于铁，焊锌块属于牺牲阳极的阴极保护法，锌作原电池负极被腐蚀，铁作为正极被保护，可以延缓车篮腐蚀，C错误； D．锡活泼性弱于铁，镀层刮痕后，铁和锡构成原电池，铁作负极，腐蚀速率比裸露铁更快，D错误； 故选A。 【变式4-5】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 【解析】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。 【变式4-6】我国沿海电厂锅炉长期暴露在海水水汽冷凝带来的高盐雾环境，对锅炉钢架采用冷喷锌防腐涂装，形成冷喷锌单层自封闭涂层，可在钢架表面形成致密锌涂层延缓外壳的腐蚀，结构示意图如图。 下列有关说法正确的是 A．该保护方法涉及两种金属保护法：覆盖保护层、外加电流法 B．当涂层破损时，锌涂层作为辅助电极优先被腐蚀 C．当涂层破损时，钢架是作为“牺牲阴极”而被保护 D．当涂层破损时，负极反应为： 【答案】B 【解析】A．该防腐中，冷喷锌涂层本身属于覆盖保护层；涂层破损后，依靠Zn、Fe形成原电池防腐，属于牺牲阳极的阴极保护法，没有外接电源，不属于外加电流法，A 错误； B．当涂层破损时，锌的金属活动性比铁强，锌会作为负极（牺牲阳极）优先被腐蚀，B正确； C．当涂层破损时，锌作为负极被腐蚀，铁作为正极（阴极）受到保护，这是牺牲阳极的阴极保护法的原理，C错误； D．当涂层破损时，负极是锌，负极反应为：，而不是铁失去电子，D错误； 故答案选B。 ▌题型05 金属腐蚀与防护的原理、实验探究 【典例6】在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间)可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极附近的溶液pH减小 B．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不再被腐蚀 C．与H2的反应式：+4H2S2-+4H2O D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极的阴极保护法 【答案】C 【解析】A．正极反应为，正极生成，pH增大，A错误； B．酸性条件厌氧菌失活，但钢铁依然能发生普通析氢腐蚀，钢管继续被腐蚀，B错误； C．根据图中物质变化，与的反应式为，方程式书写正确，C正确； D．牺牲阳极阴极保护法：需要比Fe活泼金属直接接触形成原电池；锡金属活泼性弱于铁，铁-锡相连，铁作负极加速腐蚀，不属于牺牲阳极保护，D错误； 【变式5-1】钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 【答案】D 【分析】原电池中，铁作负极，电极反应式为：，C作正极，电极反应式为：，据此分析回答。 【解析】A．钢铁生锈是原电池反应，原电池将化学能转化为电能，A错误； B．铁作负极时，失去电子生成，正确电极反应为，B错误； C．干燥空气中无法形成电解质溶液，不能构成原电池，不会发生此类电化学腐蚀，C错误； D．铁表面刷漆或涂油可隔绝水和氧气，能减缓铁制品生锈，D正确； 故选D。 【变式5-2】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。 （1）断电时的能量转化为_______。 （2）通电时，保护铁帽的方法称为_______阴极保护法。 （3）无论通电还是断电，锌环上发生的反应均为_______。 （4）甲同学欲将锌环换成铅环，则_______达到保护铁帽的目的。 A．通电时可以　　　B．断电时可以　　　C．通电和断电都可以　　　D．通电和断电都不可以 【答案】化学能转化为电能 外加电流 A 【解析】由图可知，通电时为电解池装置，铁帽连接电源负极，作为电解池的阴极，发生还原反应，锌环与电源的正极相连，作为电解池的阳极，发生氧化反应； 断电时，为原电池装置，化学能转化为电能，锌环作原电池的负极，发生氧化反应，铁帽作原电池的正极，发生还原反应；无论断电还是通电，锌环上均发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-＝Zn2+，从而保护铁帽不被腐蚀。 当通电时，保护铁帽的方法为外加电流的阴极保护法； 若将锌环换为铅环，通电时，铁帽与电源负极相连，依然达到被保护的目的；金属性：Fe>Pb，因此断电时，Fe作原电池的负极，发生氧化反应，Pb作原电池的正极，发生还原反应，不能达到保护铁帽的目的。 【变式5-3】青铜是金属冶炼史上最早的合金，我国出土了大量青铜器，体现了古代中国对人类文明的巨大贡献。青铜器在埋藏过程中会逐渐生锈，其修复工作是文物保护的重要环节。 （1）查阅资料得知铜锈为，俗称铜绿。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。青铜器生锈过程中，参与形成铜绿的物质有Cu和_________。 （2）铜锈的成分非常复杂，主要成分有和。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如上图所示，结合两种铜锈的结构推测，“有害锈”的主要成分为_________。 A．    B．    C．和 （3）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成的原理示意图：环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化学腐蚀并最终生成的总离子方程式为_________。 （4）若生成，计算理论上消耗标准状况氧气体积______。 A．0．112 L B．0.224 L C．1.12 L D．2.24 L （5）文献显示的形成过程中会产生CuCl（白色不溶于水的固体）： 写出过程Ⅰ中负极的电极反应式_________。 （6）以硫酸铜溶液做电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述错误的是______。 ①粗铜与直流电源负极相连，精铜与直流电源正极相连 ②阴极发生的反应为 ③电路中每通过个电子，粗铜质量减少16 g ④电解质溶液中的保持不变 ⑤杂质Ag以的形式沉入电解槽形成“阳极泥” A．①②③④ B．①②④ C．①②③⑤ D．①③④⑤ 实际生产生活中，钢铁因电化学腐蚀损失巨大，电化学在金属腐蚀和防护中发挥着重要的作用。 （7）在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌（该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间）可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是______。 A．钢管中的铁做原电池的负极，电极反应式为： B．正极的电极反应式为： C．强酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管就不易被腐蚀 D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 用如图所示装置研究铁的防腐蚀过程： (8)、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合_________（填“”、“”、“”，下同），为减缓铁的腐蚀，应只闭合_________，该防护法称为_________。 (9)只闭合，石墨电极附近的pH将_________。 A．变大    B．变小    C．不变 (10)科学家还发现在浓度很小的海底也有厌氧微生物（如硫酸盐还原菌SRB）对海洋钢制部件的腐蚀，其原理如图，已知溶液中的完全转化为FeS。 请写出该铁合金腐蚀的总的离子反应方程式_________。 【答案】（1）、、 （2）B （3） （4）B （5） （6）D （7）AD (8) 外加电流的阴极保护法 (9)A (10) 【解析】（1）铜绿的化学式为，根据元素守恒，其组成元素为Cu、O、H、C。反应物除了Cu外，还需提供C、H、O元素，因此参与反应的物质为（提供O）、（提供C、O）和（提供H、O）； （2）有害锈的结构为多孔粉状，会加速铜的腐蚀；无害锈（）结构致密，能形成保护膜。根据题目描述，为多孔粉状，会让腐蚀持续深入，因此“有害锈”的主要成分为； （3）根据图示，负极的电极反应式为 ，正极的电极反应式为 ，环境中的 ClX− 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈 ，则总的离子方程式为 。 （4）生成，其物质的量。根据铜元素守恒，需要消耗0.02molCu，Cu被氧化为+2价，共失去0.04mol电子。 作为氧化剂，每个得4个电子，因此消耗的物质的量为，标准状况下体积； （5）过程I中，Cu在含的水膜中被氧化为不溶于水的CuCl，负极发生氧化反应，电极反应式为； （6）①粗铜应与直流电源正极相连（作阳极），精铜与负极相连（作阴极），故①错误； ②阴极反应为，②正确； ③电路中每通过个电子（即0.5mol电子），阳极除了Cu溶解，还有比Cu活泼的Fe、Zn溶解，因此粗铜减少的质量不等于16g，③错误； ④阳极溶解的Fe、Zn会进入溶液，导致溶液中浓度降低，④错误； ⑤Ag不放电，以单质形式沉入阳极泥，不会形成，⑤错误。 综上，错误的是①③④⑤； （7）A．钢管中的铁作原电池的负极，发生氧化反应：，A正确； B．正极上水发生还原反应生成 ​ ，电极反应式为 ，B错误； C．厌氧菌最佳生存环境pH为7~8，强酸性条件下厌氧菌失去活性，但强酸性条件下，钢铁会发生析氢腐蚀，C错误； D．管道上刷富锌油漆，Zn比Fe活泼，可作原电池负极，保护钢管，D正确； （8）只闭合时，铁作电解池阳极，腐蚀速度最快；为减缓铁的腐蚀，应让铁作电解池阴极，只闭合，该防护法为外加电流的阴极保护法； （9）只闭合时，形成原电池，铁为负极，石墨为正极，正极发生反应：，产生，pH变大； （10）根据原理图，Fe、、在SRB作用下反应生成、FeS和，配平后的离子方程式为。 / 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 $ 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属腐蚀的本质和分类 题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较与辨析 题型03 金属腐蚀速率快慢的判断 题型04 金属防护的方法 题型05 金属腐蚀与防护原理、实验探究 ▌题型01 金属腐蚀的本质和分类 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 【典例1】三星堆的青铜面具是我国古代青铜文化的杰出代表之一、下列说法中错误的是_________。 A．青铜面具的制作材料青铜是一种合金，主要由铜和锌组成 B．绿色锈蚀层的形成过程属于氧化还原反应 C．青铜面具在潮湿环境中比在干燥环境中更易发生电化学腐蚀 D．青铜面具不可用盐酸洗去绿色锈蚀层，因为里面的青铜也会反应 【变式1-1】金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。下列说法错误的是 A．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈 B．金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 C．生铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈，这种腐蚀属于电化学腐蚀 D．铜在高温条件下被空气中的氧气氧化而变黑，这种腐蚀属于化学腐蚀 【变式1-2】高铁轨道建设铺设的铁轨属于_______(填“铁合金”或“单质铁”)。雨后的铁轨表面易产生少量的锈迹，因为发生了_______(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)，负极的电极反应式是_______________。 【变式1-3】下图在培养皿中加入一定量的琼脂与饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。 （1）溶液变红的区域为_______端。 A．铜丝　　　B．铁钉 （2）此实验中铁钉的腐蚀方式为_______。(不定项) A．化学腐蚀　　　B．电化学腐蚀　　　C．析氢腐蚀　　　D．吸氧腐蚀 （3）若生成物中铁元素为+2价，写出总反应化学方程式_______。 【变式1-4】金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。关于金属的腐蚀与防护有三种装置，如下图所示，下列说法正确的是 A．甲：铁丝发生吸氧腐蚀 B．乙：M可用石墨代替 C．丙：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀 D．丙：N不可选石墨 ▌题型02 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较与辨析 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例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处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a处液面高于b处液面 C．a处溶液中增大，b处溶液中增大 D．a、b两处具有相同的负极反应式： 【变式2-1】成都第31届世界大学生运动会开幕式上展示了青铜面具。下列叙述错误的是 A．青铜面具涂一层油可以减缓腐蚀速率 B．青铜面具在酸性介质中主要发生吸氧腐蚀 C．青铜面具表面一层绿色物质的主要成分是 D．用饱和溶液可以清除青铜面具表面的铜绿 【变式2-2】金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外,还有“氧浓差腐蚀”,如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同,在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是    A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀 B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe﹣3e﹣＝Fe3﹢ C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用 D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 【变式2-3】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 【变式2-4】研究钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀对金属的防腐有重要意义。 （1）如图1所示装置探究金属的腐蚀与防护条件，将缠有铜丝的铁钉放入某溶液中(已知：遇溶液会生成蓝色沉淀)。 ①如果培养皿中是饱和氯化钠溶液，其中滴有少量酚酞，则铜丝周围的溶液出现红色，相关电极反应式为_______。 ②如果培养皿中是的盐酸，其中滴有少量溶液，则铁钉表面的现象是_______。 （2）如图2装置研究弱酸性环境中金属腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内压强和空气中氧气的体积分数随时间变化如图3所示，则之间主要发生_______(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀。 （3）金属的防腐有多种方法。 ①下列金属防护的方法不合理的是_______。 A．对健身器材涂油漆以防止生锈 B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈 C．把钢铁制成不锈钢可防止铁的腐蚀 D．钢铁闸门与电源的负极相连，可起到保护作用 ②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_______。 ③金属阳极钝化是一种电化学防护方法.将作阳极置于溶液中通直流电，一定条件下，钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极的电极反应式_______。 （4）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是_______。 A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B．随着腐蚀的进行，溶液的变大 C．铁电极上的电极反应式为： D．每生成标准状况下消耗 ▌题型03 金属腐蚀速率快慢的判断 1．在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 【典例3】四块相同的锌片分别放置在下列装置中，烧杯中均盛有稀硫酸，其中锌片腐蚀最慢的是_______，该方法称为_______________。 【变式3-1】埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速度最慢的是 A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松透气的土壤中 C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中 【变式3-2】金属的海洋腐蚀比陆地环境复杂，溶解氧、温度、盐度、海洋生物等都是影响海洋腐蚀的重要因素，研究碳钢在海水(值7～9)中的腐蚀行为具有重要意义。 请回答下列问题： （1）研究发现，浪花飞溅区碳钢腐蚀锈层的主要成分为以及少量的。其形成过程为： ①a：___________   b： ②___________。 ③ ④       补全上述过程的电极反应式①a：___________；②___________； 浪花飞溅区的碳钢腐蚀最为严重，可能原因为___________。 （2）潮差区涨潮时被海水所淹没，金属表面除微电池腐蚀外，还受到氧浓差电池作用，潮汐区供氧充分的部分为___________极，紧靠低潮线以下的全浸区，供氧相对不足的为___________极。 （3）海底泥土区存在的硫酸盐还原菌(SRB)能够对碳钢造成严重的腐蚀。反应机理如图示。写出的电极反应式___________。该过程中，同时反应的乳酸和的物质的量之比为___________。 （4）下列措施中，可以减少海洋环境下碳钢腐蚀程度的有___________。 a．在碳钢中添加、、等元素，增强耐蚀性 b．将碳钢与铜锭用导线连接 c．碳钢表面刷防腐涂料 ▌题型04 金属防护的方法 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 2．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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。 （1）牺牲阳极法 原理：原电池原理 要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 （2）外加电流法 原理：电解池原理 要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【典例4】下列铁制品防护的装置或方法中错误的是 A B C D A．外加电流法 B．牺牲阳极法 C．表面镀铜 D．表面喷漆 【典例5】港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其身处高温、高湿、高盐的严峻环境，防腐是保障其120年设计寿命的关键。下列有关该大桥防腐措施的原理解释中，表述不正确的是 A．钢管桩采用“高性能环氧涂层+阴极保护”，既有物理屏障又有电化学防护 B．通电后外电路电子被强制流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．承重墩身使用的新型不锈钢钢筋，通过改变金属材料内部结构而不易氧化 【变式4-1】氟化工企业的生产设备常接触强腐蚀性物质(HF等)，下列防腐措施错误的是 A．管道内壁用聚四氟乙烯层隔离酸液 B．某些金属设备外接电源的负极 C．在设备表面涂上含Fe2O3的油漆 D．易被腐蚀的零部件使用钛合金 【变式4-2】下列金属防护措施中，属于电化学防护的是 A．阳极氧化处理铝，表面生成致密氧化膜 B．在钢铁表面镀锌 C．将钢铁制品与锌块相连 D．将钢铁制品与电源负极相连 【变式4-3】牺牲阳极法是港珠澳大桥采用的重要防腐措施之一。下列说法错误的是 A．可选用铝作为牺牲阳极 B．牺牲阳极法利用了原电池原理 C．钢铁在海水中易发生析氢腐蚀 D．研制耐腐蚀的新型材料是解决金属腐蚀问题的重要途径 【变式4-4】共享单车的车篮通常采用钢材(主要成分为铁)焊接而成，并在表面喷涂一层油漆。经过长时间的风吹日晒雨淋，车篮的油漆层在焊接点及刮痕处极易脱落，导致这些部位更容易生锈。关于此现象及相关防护，下列说法正确的是 A．在潮湿环境下，刮痕处的铁和碳构成了无数微小原电池，其中铁作负极，发生吸氧腐蚀 B．油漆层完好时，其主要作用是作为原电池的正极来保护车篮 C．将几块小锌块焊在已生锈的车篮上，不能起到延缓车篮进一步腐蚀的作用 D．在车篮表面镀上一层锡，即使镀层产生刮痕，也比裸露的铁更耐腐蚀 【变式4-5】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 【变式4-6】我国沿海电厂锅炉长期暴露在海水水汽冷凝带来的高盐雾环境，对锅炉钢架采用冷喷锌防腐涂装，形成冷喷锌单层自封闭涂层，可在钢架表面形成致密锌涂层延缓外壳的腐蚀，结构示意图如图。 下列有关说法正确的是 A．该保护方法涉及两种金属保护法：覆盖保护层、外加电流法 B．当涂层破损时，锌涂层作为辅助电极优先被腐蚀 C．当涂层破损时，钢架是作为“牺牲阴极”而被保护 D．当涂层破损时，负极反应为： ▌题型05 金属腐蚀与防护的原理、实验探究 【典例6】在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间)可促使与H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极附近的溶液pH减小 B．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不再被腐蚀 C．与H2的反应式：+4H2S2-+4H2O D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极的阴极保护法 【变式5-1】钢铁易生锈是因为在潮湿的空气里，其表面吸附一层薄薄的水膜，水膜里含有少量、等，形成一层电解质溶液，与钢铁中铁和碳构成了无数微小原电池(如下图所示)。下列有关说法正确的是 A．钢铁生锈过程中电能转化为化学能 B．铁作负极，电极反应式为： C．在干燥的空气中铁制品也发生类似的腐蚀 D．为减缓铁制品生锈，可在铁表面刷漆或涂油 【变式5-2】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。 （1）断电时的能量转化为_______。 （2）通电时，保护铁帽的方法称为_______阴极保护法。 （3）无论通电还是断电，锌环上发生的反应均为_______。 （4）甲同学欲将锌环换成铅环，则_______达到保护铁帽的目的。 A．通电时可以　　　B．断电时可以　　　C．通电和断电都可以　　　D．通电和断电都不可以 【变式5-3】青铜是金属冶炼史上最早的合金，我国出土了大量青铜器，体现了古代中国对人类文明的巨大贡献。青铜器在埋藏过程中会逐渐生锈，其修复工作是文物保护的重要环节。 （1）查阅资料得知铜锈为，俗称铜绿。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。青铜器生锈过程中，参与形成铜绿的物质有Cu和_________。 （2）铜锈的成分非常复杂，主要成分有和。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如上图所示，结合两种铜锈的结构推测，“有害锈”的主要成分为_________。 A．    B．    C．和 （3）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成的原理示意图：环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈。青铜器发生电化学腐蚀并最终生成的总离子方程式为_________。 （4）若生成，计算理论上消耗标准状况氧气体积______。 A．0．112 L B．0.224 L C．1.12 L D．2.24 L （5）文献显示的形成过程中会产生CuCl（白色不溶于水的固体）： 写出过程Ⅰ中负极的电极反应式_________。 （6）以硫酸铜溶液做电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述错误的是______。 ①粗铜与直流电源负极相连，精铜与直流电源正极相连 ②阴极发生的反应为 ③电路中每通过个电子，粗铜质量减少16 g ④电解质溶液中的保持不变 ⑤杂质Ag以的形式沉入电解槽形成“阳极泥” A．①②③④ B．①②④ C．①②③⑤ D．①③④⑤ 实际生产生活中，钢铁因电化学腐蚀损失巨大，电化学在金属腐蚀和防护中发挥着重要的作用。 （7）在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌（该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7-8之间）可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是______。 A．钢管中的铁做原电池的负极，电极反应式为： B．正极的电极反应式为： C．强酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管就不易被腐蚀 D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 用如图所示装置研究铁的防腐蚀过程： (8)、、只关闭一个，则铁腐蚀的速度最快的是只闭合_________（填“”、“”、“”，下同），为减缓铁的腐蚀，应只闭合_________，该防护法称为_________。 (9)只闭合，石墨电极附近的pH将_________。 A．变大    B．变小    C．不变 (10)科学家还发现在浓度很小的海底也有厌氧微生物（如硫酸盐还原菌SRB）对海洋钢制部件的腐蚀，其原理如图，已知溶液中的完全转化为FeS。 请写出该铁合金腐蚀的总的离子反应方程式_________。 / 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 $函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01金属腐蚀的本质和分类 三 典例精析 【典例1】A 举一反三 【变式1-1】A 【变式1-2】铁合金 电化学腐蚀 【变式1-3】A 【变式1-4】C 题型02析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较与辨析 典例精析 【典例2】C 举一反三 【变式2-1】B 【变式2-2】D 【变式2-3】C 【变式2-4】(1)02+2H20+4e=40H 出现蓝色沉淀 (2)吸氧 (3)B 锌比铁活泼，锌作负极被氧化，铁作正极被保护 3Fe+4H2O-8e=Fe O+8H* (4)C 题型03金属腐蚀速率快慢的判断 典例精析 【典例3】D 外加电流的阴极保护法 举一反三 1/3 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式3-1】C 【变式3-2】(1)Fe-2e=Fe24 6FeOOH+2e=2Fe,O +2H,O+20H 浪花飞溅区受到海 水冲刷，含盐量、含氧量高，日照充足、温度较高，导致腐蚀程度大 (2)正 负 (3)S042+9Ht+8e=HS+4H,0 2:1 (4)ac 题型04金属防护的方法 典例精析 【典例4】A 【典例5】C E 举一反三 【变式4-1】C 【变式4-2】CD 【变式43】C 【变式44】A 【变式4-5】B 【变式46】B 题型05金属腐蚀与防护的原理、实验探究 典例精析 【典例6】C 举一反三 【变式5-1】D 【变式5-2】化学能转化为电能 外加电流 Zn-2e=Zn2+ A 【变式5-3】(1)02、C02、H0 (2)B (3)2Cu+02+2H2O+CI=Cuz(OH),Cl+OH 213 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 (4)B (5)Cu-e+CI=CuCl (6)D (7)AD (8)K K2 外加电流的阴极保护法 (9)A (10)4e+4H,0+S0?sR 兰3Fe(OH2+FeS+2OH 3/3