第四章 第三节 金属的腐蚀与防护（Word）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册同步测试学生用书（人教版）

第三节　金属的腐蚀与防护 [教材知识——一遍过] 1.B　铜板表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的CO2、SO2溶解其中，形成电解质溶液，组成原电池，加速了铁的腐蚀，铁为负极，失电子生成Fe2＋，铜为正极，H＋得到电子生成H2或O2得电子与H＋反应生成H2O，据此作答。图示为铁的电化学腐蚀，铜板上的电极反应：2H＋＋2e－H2↑或O2＋4e－＋4H＋2H2O，故A错误；原电池中，电子从负极流向正极，因此是从铁移向铜，故B正确；在干燥的空气中不能形成原电池，不易腐蚀，故C错误；铁铆钉腐蚀过程中化学能一部分转化为电能，一部分转化为热能等形式，故D错误。 2.C　钢铁外壳镶嵌锌块，由于金属活动性：Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－Zn2＋，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。由分析得，Zn失去电子为负极，发生氧化反应：Zn－2e－Zn2＋，钢铁受保护，该方法为牺牲阳极法，A、D正确；Zn失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－Zn2＋，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，B正确；Fe的金属活动性弱于Zn，原电池中Zn为负极，钢铁外壳为正极，C错误。 3.D　A项，根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c（铜），发生氧化反应，正确；B项，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，正确；C项，多孔粉状锈 Cu2（OH）3Cl为固体，故生成 Cu2（OH）3Cl的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2 （OH）3Cl↓，正确；D项，不确定氧气是否处在标准状况下，则不能计算消耗的氧气的体积，错误。 4.C　②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀的速率较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀；根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。 ｜知识总结｜ 判断金属腐蚀的快慢 （1）在同一电解质溶液中，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）原电池装置中，金属活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 5.（1）④ （2）电化学腐蚀 （3）Fe－2e－Fe2＋ （4）铁钉接触空气和电解质溶液（或铁钉与潮湿空气接触） 解析：（1）铁钉被腐蚀程度：实验①在干燥空气中难以腐蚀；实验②隔绝空气，也难以腐蚀；实验③④易发生电化学腐蚀，但实验④中电解质溶液离子浓度大，导电能力强，电化学腐蚀速率更快。（2）实验③中蒸馏水能与铁钉中的铁和碳构成原电池装置，让铁钉发生吸氧腐蚀。（3）反应中铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋。（4）电化学腐蚀过程中发生了原电池反应，原电池的形成条件包括：两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，故铁钉发生电化学腐蚀的条件为铁钉接触空气和电解质溶液（或铁钉与潮湿空气接触）。 6.A　外加电流法中，被保护的铁制品应连接电源负极作阴极，惰性电极作阳极，图中装置不符合此连接方式，A错误；牺牲阳极法是将比铁活泼的金属（如锌、镁）与铁连接形成原电池，活泼金属作负极被腐蚀，铁作正极被保护，图中镁块连接钢铁输水管符合该原理，B正确；铁表面镀铜时，铜的金属活动性弱于铁，但可以起到隔绝空气的作用保护铁，铁上镀铜时，铁制镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜溶液作电镀液，C正确；表面刷油漆能物理隔绝铁与空气、水等腐蚀介质接触，防止电化学腐蚀，是常见的防护方法，D正确。 7.C　钢铁表面水膜酸性不强时，钢铁发生吸氧腐蚀，在正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，A正确；电化学保护包含外加电流法和牺牲阳极法，被保护金属发生还原反应，B正确；金属制品表面涂油漆的防护措施是为了使金属与介质隔离，防止腐蚀，没有利用电化学原理，C错误；镀锌铁板在破损后易形成原电池，锌作负极被氧化，铁作正极被保护，同样情况下镀铜铁板破损后，铁作负极被氧化，铜作正极，则铁更易被腐蚀，故镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，D正确。 8.A　若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，为外加电流法，可减缓铁的腐蚀，A项正确；若X为锌，开关K置于M处，构成原电池，锌作负极，铁作正极，该电化学防护法称为牺牲阳极法，B项错误；若X为碳棒，开关K置于M处，构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，C项错误；若X为锌，开关K置于N处，构成电解池，锌作阳极，铁作阴极，可以减缓铁的腐蚀，D项错误。 9.D　给钢材镀锌，则钢材作阴极，石墨作阳极，阴极上[Zn（OH）4]2－得到电子生成Zn，阳极上OH－失去电子生成氧气，以此分析。锌比铁活泼，当两种金属在电解质溶液中接触时，会形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，为牺牲阳极法，A正确；根据分析，石墨作阳极，与电源正极相连，位于右侧，B正确；阴极上[Zn（OH）4]2－得到电子生成Zn，为保证电镀液各物质浓度稳定，可向电镀液中持续补充ZnO固体，ZnO和NaOH溶液反应生成Na2[Zn（OH）4]，C正确；阴极上[Zn（OH）4]2－得到电子生成Zn，电极反应式为[Zn（OH）4]2－＋2e－Zn＋4OH－，阳极上OH－失去电子生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O，转移电子数相等时，溶液中OH－浓度增大，pH随电镀时间增加而增大，D错误。 10.D　钢质管道在潮湿的土壤中会形成原电池，铁作负极，易被腐蚀，故A说法正确；根据原电池工作原理，金属棒X应作负极，钢管作正极，钢管被保护，这种方法称为牺牲阳极法，故B说法正确；发生吸氧腐蚀，钢管作正极，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，故C说法正确；用外接直流电源的方法保护钢管，该装置为电解池，根据电解原理，钢管应作阴极，即钢管连接直流电源负极，故D说法错误。 11.D　由题图可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、活性炭在氯化钠溶液中构成原电池，铁作负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，活性炭作正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。由分析可知，暖贴工作时，铁作负极被消耗，活性炭作正极不被消耗，故A错误；由分析可知，暖贴工作时，化学能转化为电能，电能再转化为热能，故B错误；由分析可知，暖贴工作时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，故C错误；由分析可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、活性炭在氯化钠溶液中构成原电池，原电池的形成加快反应速率，使暖贴短时间产生较多的热量，故D正确。 [高考趋向——全练通] 1.C　锥形瓶中铁、炭粉与一定pH的醋酸溶液形成微小原电池。根据图像可知，pH＝2时锥形瓶中气体压强随反应的进行而增大，则产生了大量气体：2H＋＋2e－H2↑，发生了析氢腐蚀，可知溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，A正确；根据图像可知，pH＝4时锥形瓶中气体压强随反应的进行而减小，则消耗了锥形瓶中的气体：O2＋4e－＋2H2O4OH－，发生了吸氧腐蚀，即在酸性溶液中生铁可能发生析氢腐蚀也可能发生吸氧腐蚀，B正确；由两图像对比可知，变化相同的压强所用的时间不同，析氢腐蚀所用时间长而吸氧腐蚀所用的时间短，因而吸氧腐蚀的速率比析氢腐蚀快，C错误；析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应均为Fe－2e－Fe2＋，D正确。 2.C　发蓝工艺是通过加热在钢铁表面生成致密的四氧化三铁（Fe3O4）薄膜隔绝腐蚀介质，保护内层金属，A正确；暖贴中，铁粉是负极，活性炭是正极，盐和空气中水蒸气混合形成中性电解质溶液，一同构成原电池，总反应方程式为2Fe＋O2＋2H2O2Fe（OH）2，和铁的吸氧腐蚀原理相同，B正确；锌的还原性强于铁，将锌镶嵌在钢铁外壳上，二者构成以锌为负极（阳极），铁为正极（阴极）的原电池，在该过程中，锌作负极被不断消耗生成Zn2＋，属于牺牲阳极法而非外加电流法，C错误；电解熔融Al2O3时，阳极的电极反应为2O2－－4e－O2，在实际工业生产中，石墨电极会被阳极生成的O2氧化，因此阳极需要定期更换，D正确。 3.B　由题图可知，通电时Zn与电池正极相连作电解池阳极，失电子发生氧化反应：Zn－2e－Zn2＋，A正确；铁帽与电源负极相连作阴极，得电子发生还原反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，B错误；通电时该装置为电解池，为外加电流法，C正确；断电时该装置为原电池，锌作负极，仍能防止铁帽被腐蚀，D正确。 4.B　图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A不正确。图2中，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O2也会竞争放电，故可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确。图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确。当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明钢闸门被保护，钢闸门不发生化学反应，牺牲阳极和辅助阳极上均发生了氧化反应，D不正确。 5.（1）①CO2＋H2CO＋H2O　②通过降低生成乙烯的反应的活化能，提高反应速率 （2）①4Fe＋3O2＋2H2O2Fe2O3·H2O　②D （3）①0.08NA　②CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O 解析：（1）①由题意，在RWGS条件下，CO2转化为CO，则另一产物为H2O，反应的化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O。②助剂Na、K、Cu也起催化作用，通过降低生成乙烯的反应的活化能，提高反应速率，故能提高单位时间内乙烯产量。（2）①钢铁在中性条件下发生吸氧腐蚀时，O2为氧化剂，同时有水参与反应，故总反应的化学方程式为4Fe＋3O2＋2H2O2Fe2O3·H2O。②A装置中铁为负极，碳棒为正极，形成原电池，电解质溶液显中性，发生的是铁的吸氧腐蚀；B装置中锌比铁活泼，铁为正极，锌为负极，锌失电子，铁被保护不易腐蚀，是牺牲阳极法保护铁不被腐蚀；C装置中水中溶解有氧气，铁可被腐蚀；D装置中铁连接电源负极，为阴极，被保护，是外加电流法保护铁不被腐蚀。综上，B、D都可以防止铁棒被腐蚀，D效果最好，故选D。（3） 在铁件的表面镀铜，用硫酸铜溶液作为电解液，A接外电源正极是阳极，电极材料是铜，B是阴极，铁件作阴极，溶液中铜离子在阴极得电子生成铜单质，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu。①阳极上铜变为铜离子，阴极上铜离子转化为铜单质，两电极变化质量相同，故二者质量差为5.12 g时，阳极溶解铜的质量为2.56 g，物质的量为0.04 mol，则电路中通过的电子的物质的量为0.08 mol，电子数为0.08NA。②甲醇燃料电池中，甲醇在负极失电子，碱性条件下，生成的CO2以碳酸根离子形式存在，故电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O。 6.B　铁和锌形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，A正确；将Zn换成Ag，铁作负极被腐蚀，B错误；铁不发生反应，向试管中加入K3[Fe（CN）6]溶液，无明显现象，C正确；酸性溶液中，正极反应式为2H＋＋2e－H2↑，D正确。 7.D　①中8小时未观察到明显锈蚀，说明铁未发生吸氧腐蚀，NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀，A正确；苯为非电解质，②中生铁片8小时未观察到明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液，B正确；③中1小时观察到明显锈蚀，铁发生了吸氧腐蚀，正极上是O2得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，C正确；由①可知NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀，但是③中生铁片发生锈蚀，说明外界空气进入了NaCl溶液中与生铁片构成原电池，则苯不能隔绝氧气，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节　金属的腐蚀与防护 　 金属的腐蚀 1.（2026·江苏连云港高二检测）铜板上的铁铆钉暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润容易生锈，腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A.铜板上的电极反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－ B.腐蚀过程中电子从铁移向铜 C.在干燥的空气中，该铁铆钉也容易腐蚀 D.铁铆钉腐蚀过程中化学能全部转化为电能 2.（2026·浙江宁波高二质检）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。下列有关说法不正确的是（　　） 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：Zn－2e－Zn2＋ 3.研究青铜器（左图，含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。右图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理示意图。下列说法不正确的是（　　） A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化 B.正极发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－ C.环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2 （OH）3Cl↓ D.若生成0.2 mol Cu2（OH）3Cl，则理论上消耗的O2体积为4.48 L 金属腐蚀的快慢比较 4.如图所示，各烧杯中均盛的是海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为（　　） A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥ 5.某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了实验。 实验序号 ① ② 实验内容 实验序号 ③ ④ 实验内容 放置一周后观察。回答下列问题： （1）铁钉被腐蚀程度最大的是　　　（填实验序号）。 （2）实验③中主要发生的是　　　　（填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”）。 （3）铁钉发生电化学腐蚀的负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）根据上述实验，你认为铁钉发生电化学腐蚀的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 金属的防护 6.（2026·北京海淀高二质检）下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是（　　） A.外加电流 B.牺牲阳极 C.表面镀铜 D.表面刷油漆 7.（2026·浙江高二联考）下列关于金属的腐蚀与防护的说法不正确的是（　　） A.钢铁表面水膜酸性不强时，正极的主要反应是O2＋2H2O＋4e－4OH－ B.电化学保护时，被保护的金属上发生还原反应 C.金属制品表面涂油漆的防护措施也利用了电化学原理 D.镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 8.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是（　　） A.若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处 B.若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为外加电流法 C.若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极法 D.若X为锌，开关K置于N处，对铁不能起到防护作用 9.给钢材镀锌能够有效防止钢材腐蚀，其电镀方案如图所示，两个电极一端为待镀钢材，另一端为石墨电极。已知锌的化学性质与铝类似。下列说法错误的是（　　） A.镀锌钢材能防腐蚀利用了牺牲阳极法 B.石墨电极是阳极，位于右侧 C.为保证电镀液各物质浓度稳定，可向电镀液中持续补充ZnO固体 D.电镀液的pH随电镀时间增加而变小 10.全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失，某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是（　　） A.钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B.这种方法称为牺牲阳极法 C.钢管上的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－4OH－ D.也可用外接直流电源的方法保护钢管，直流电源负极连接金属棒X 电化学腐蚀原理的应用 11.暖贴内部含有铁粉、活性炭、食盐等的混合物，可与空气中氧气和水蒸气作用放热，从而达到取暖的效果，如图所示。下列说法正确的是（　　） A.暖贴工作时活性炭被消耗 B.暖贴工作时电能转化为化学能再转化为热能 C.铁作负极，其电极反应式：Fe－3e－Fe3＋ D.暖贴短时间产生较多的热量是因为原电池的形成加快反应速率 　 创新命题设计　培育创新思维 1.（2026·北京海淀高二质检）用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下： 分析图像，以下结论错误的是（　　） A.溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀 B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快（y－x＝b－a） D.两溶液中负极反应均为Fe－2e－Fe2＋ 突出真实情境　倡导学以致用 2.（2026·浙江丽水高二检测）钢铁的锈蚀会产生很多不利影响。下列有关说法不正确的是（　　） A.在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属 B.“暖贴”主要由铁粉、活性炭和盐等组成，其发热原理与铁的吸氧腐蚀原理相同 C.“海葵一号”生产储油装置在其钢铁外壳镶嵌了锌块，此法为外加电流法 D.工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期更换 3.我国有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。下列说法错误的是（　　） A.通电时，阳极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋ B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O－2e－H2↑＋2OH－ C.通电时，该装置为外加电流法 D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 4.（链接教材P114图4-24、P115图4-28）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。下面为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是（　　） A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－ C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 5.（2026·浙江高二检测）铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用。 （1）中国科学院兰州化学物理研究所用Fe3（CO）12/ZSM-5催化CO2与H2合成低碳烯烃反应，反应过程如图所示。 催化剂中添加助剂Na、K、Cu（也起催化作用）可改变反应的选择性。 ①CO2在RWGS条件下转化为CO的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ②加入助剂Na、K、Cu能提高单位时间内乙烯产量的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）①钢铁在中性条件下发生吸氧腐蚀生成铁锈（Fe2O3·H2O）的总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②下列可防止铁棒被腐蚀且防护效果最好的装置是　　　　　（填字母）。 （3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置工作原理如图所示。 ①若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子数为　　　　。 ②若电镀时使用的是甲醇（CH3OH）碱性燃料电池，写出该燃料电池负极的电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 注重实验探究　凸显学科特色 6.如图是牺牲阳极法保护金属的实验装置图，烧杯内为经过酸化的3％ NaCl溶液。 下列关于该装置的叙述错误的是（　　） A.铁作正极被保护 B.将Zn换成Ag，也可以保护铁不被腐蚀 C.向试管中加入K3[Fe（CN）6]溶液，无明显现象 D.正极反应式为2H＋＋2e－H2↑ 7.研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是（　　） 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 B.②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液 C.③中正极反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－ D.对比①②③，说明苯能隔绝O2 学科网（北京）股份有限公司 $