专题05 金属腐蚀的原理和类型判断（重难点讲义）化学沪科版选择性必修1

专题05 金属腐蚀的原理和类型判断 重难目标 1、 分清化学腐蚀、电化学腐蚀（吸氧腐蚀、析氢腐蚀）； 2、 知道腐蚀本质是金属失电子被氧化；会判断腐蚀类型；掌握防护方法。 3、 区分吸氧腐蚀与析氢腐蚀的条件、电极反应； 4、 理解腐蚀快慢比较规律；结合装置判断是腐蚀还是被保护。 考情分析 多为选择题，偶尔作为大题小问；常结合原电池原理考查；高频考点：判断腐蚀类型、书写吸氧腐蚀电极反应、腐蚀快慢比较、金属防护；易错点：中性 / 弱酸性条件误认为析氢腐蚀、混淆正负极（腐蚀中金属作负极）。 一、化学腐蚀与电化学腐蚀 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 2．本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，M－ne－===Mn＋ 3．金属腐蚀的类型——根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类 (1)化学腐蚀：金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀，其腐蚀过程没有电流产生 (2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀过程有电流产生 (3)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 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，如：铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀等 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 本质 金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 发生原电池反应 特点 腐蚀过程没有电流产生，腐蚀的速率随温度升高而加快 电化学腐蚀过程有微弱电流产生 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 2、 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 类型 析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气) 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极材料及反应 负极(Fe) 正极(碳) 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 吸氧腐蚀更普遍 注意： 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，金属活动顺序表中氢后的金属不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀 ④金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似 三、电化学防护法 (1)牺牲阳极法——原电池原理 原理 利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连 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——电解原理 原理 利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，接外加直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护 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 (3)两种保护方法的比较：外加电流法保护效果大于牺牲阳极法 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例1】下列容器中都盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是 A． ④>②>①>③>⑤>⑥ B． ④>⑥>②>①>③>⑤ C． ⑤>④>②>③>①>⑥ D． ⑥>③>⑤>②>④>① 【对练1】下列叙述正确的是 A．酸性氧化物和酸都是电解质 B．石油的分馏和煤的气化都属于化学变化 C．钢铁生锈主要是铁的电化学腐蚀造成的 D．碱都是由金属阳离子和氢氧根构成的 【对练2】某课外小组用如图所示装置进行探究实验，下列说法正确的是 A．实验装置组装好后无需其他操作，可直接加入试剂进行实验 B．甲装置放置一段时间后，右侧烧杯中导管内略有水柱形成，铁粉发生了吸氧腐蚀 C．乙装置放置一段时间后，右侧烧杯中导管内形成一段水柱，铁粉发生了吸氧腐蚀 D．丙装置放置一段时间后，无明显现象，铁粉发生了析氢腐蚀 题型02 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例2】利用下列装置和试剂进行实验，能达到实验目的的是 A．验证温度对盐类水解平衡的影响 B．验证铁的析氢腐蚀 C．验证牺牲阳极的阴极保护法 D．验证浓度对化学反应速率的影响 A．A B．B C．C D．D 【对练1】下列有关电化学实验装置或图示的说法正确的是 A．图①模拟金属腐蚀，a上没有气泡产生说明铁棒未被腐蚀 B．图②装置可在铁件表面镀铜，溶液浓度不变 C．图③可实现反应： D．图④组装的铜锌原电池，能得到持续稳定的电流 【对练2】下列实验装置不能完成相应实验的是 A．装置甲：制备Fe(OH)3胶体 B．装置乙：验证铁的吸氧腐蚀 C．装置丙：证明非金属性S＞C＞Si D．装置丁：测量H2的体积 题型03 钢铁腐蚀的防护 【典例3】下列实验设计或装置能达到实验目的的是 A．图甲：测定过氧化氢分解的化学反应速率 B．图乙：对比与对双氧水分解的催化效率 C．图丙：利用装置探究铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 D．图丁：测定NaOH溶液的pH 【对练1】研究生铁的锈蚀，下列分析正确的是 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O2 C．③中发生的腐蚀属于铁的析氢腐蚀 D．对比①②③，说明苯能隔绝O2 【对练2】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 1．下列各装置能够达到相应实验目的的是 A．用甲装置在铁件表面镀铜 B．用乙装置定量测定中和反应热效应 C．用丙装置研究催化剂对化学反应速率的影响 D．用丁装置减缓水体中钢铁设施的腐蚀 2．海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法错误的是 A．在牺牲阳极法中，光伏系统支撑结构可与相连 B．钢结构生锈时的电极反应式为 C．相比于浪花飞溅区，海洋底泥区钢结构生锈更严重 D．海水的pH一般在8.0~8.5，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是吸氧腐蚀 3．下列实验原理及装置不能达到实验目的的是 A．图甲：铁钉镀锌 B．图乙：探究锌与硫酸铜溶液反应过程中有电子转移 C．图丙：用图丙装置可制得消毒剂NaClO同时减少的逸出 D．图丁：利用外加电流法可防止钢闸门被海水腐蚀 4．下列实验操作、现象和所得到的结论均正确的是 选项 操作 现象 结论 A 在一块除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置 溶液边缘出现红色 铁片上发生了吸氧腐蚀 B 往2支试管中各加入1 mL乙酸乙酯，再分别加入等体积等浓度的稀硫酸和NaOH溶液 NaOH溶液中酯层消失的快 碱的催化效果比酸的催化效果好 C 向KI溶液中加入溶液，萃取分液后，向水层滴入KSCN溶液 溶液变成血红色 与所发生的反应为可逆反应 D 取两支试管各加入酸性溶液，向第一支加入草酸溶液和水，第二支加入草酸溶液 第一支试管中褪色时间长 其他条件不变，反应物浓度增大，化学反应速率加快 A．A B．B C．C D．D 5．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。下列说法错误的是 A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为 C．断电时，保持干燥可以减缓腐蚀速度 D．断电时，不能防止铁帽被腐蚀 6．世界沿海各国已经把海洋开发上升到国家战略高度，海上钢铁构筑物的防腐也尤为重要。两种钢闸门防腐措施如图所示，下列说法错误的是 A．图a箭头所示为电子流动方向，图b箭头所示也为电子流动方向 B．金属A和金属B均发生氧化反应 C．金属A换为惰性电极也可达到防腐效果 D．金属B可选用比铁活泼的金属，如：、、等 7．钢铁被称为“工业的骨骼”，在工业原材料构成中的主导地位难以被取代。下列有关钢铁的说法错误的是 A．生铁比纯铁更容易被腐蚀 B．当镀层破损时，白口铁(镀锌)比马口铁(镀锡)更容易被腐蚀 C．外加电流保护海堤钢闸门，用惰性电极与电源正极连接，钢闸门与电源负极连接 D．普通钢中加入镍、铬，通过改变金属材料的组成，制成不锈钢 8．平陆运河青年枢纽船闸地处咸淡水交汇区，腐蚀威胁严峻，工程团队在迎水面部位采用双相不锈钢并在人字钢门上辅以阴极保护技术，同时，船闸混凝土中掺加了聚丙烯腈防裂纤维。下列说法不正确的是 A．双相不锈钢属于合金 B．迎水面钢筋主要发生吸氧腐蚀 C．聚丙烯腈防裂纤维属于有机高分子材料 D．若采用外加电流法保护人字门，应将人字门与直流电源的正极相连 9．下列说法错误的是     A．图中锂电池在充电时，电极M与直流电源的负极相连 B．辅助电极可选用石墨 C．铁制器件表面镀铜时，铁制器件与电源的正极相连 D．气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 10．西周国宝何尊为Cu-Sn青铜礼器，器内铭文记载有最早的“中国”文字。文物埋藏于含氯离子的潮湿黄土层（呈弱碱性）中，会患上“青铜病”，生成具有自催化破坏能力的粉状有害锈Cu2(OH)3Cl，腐蚀过程在器物表面形成大量微型原电池。 下列说法错误的是 A．负极反应为Cu-2e-=Cu2+，铜单质因发生氧化反应而被腐蚀 B．土壤中Cl-向负极迁移，参与有害锈蚀物Cu2(OH)3Cl的生成 C．正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．文物保护可采用外加电流阴极保护法，将何尊与电源负极相连 11．下列说法不正确的是 A．同温同压下，在光照和点燃条件下的相同 B．工业上常采用电解熔融金属氯化物来冶炼活泼金属单质(如钠、镁、铝等) C．镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀 D．钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同 12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：脱脂碱洗槽液水洗除灰电解溶液耐蚀铝材废电解液。 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_____________（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_____________（选填字母）。 a． b． c． d． (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_____________。 (3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 ①若为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关应置于_____________处（填“M”或“N”），该电化学防护法称为_____________； ②若为锌棒，为减缓铁的腐蚀，开关应置于_____________处（填“M”或“N”），该电化学防护法称为_____________。 (4)港珠澳大桥设计寿命为120年，科学家对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是 。 A．防腐原理主要是避免发生反应： B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池 C．采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 13．回答下列问题： (1)盐桥中琼脂吸附KCl饱和溶液，电池工作时，将移向______（填“溶液”或“溶液”）。Zn电极发生的反应是____________。 (2)下图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题。 ①若起始时甲、乙、丙3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____________。 ②通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越______（填“高”或“低”）钢铁越易腐蚀。 ③乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为____________。 (3)以为电池材料设计的一种电化学装置如图。当闭合和、打开时，装置处于充电状态；当打开和、闭合时，装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的解离为和并分别向两侧迁移。 ①闭合充电时，锌电极上发生的反应为____________。 ②闭合放电时，每还原，理论上有______向______移动（填“碳锰电极”或“锌电极”或“双极膜”）。 14．钢铁容易生锈，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液（显酸性）和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。a试管中铁发生的是________（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，正极的电极反应式为________________________________________________________________________________。 (2)钢铁表面常电镀一层铬（）达到防腐蚀的目的，这是由于铬具有优良的抗腐蚀性能。电镀时，把待镀的金属制品与直流电源的________极（填“正”或“负”）相连。 (3)利用如图装置，可以模拟铁的电化学保护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应与________相连（填“电源”或“M”），该电化学保护法称为________________________。 (4)若使用电解法提纯粗镓，原理如图所示。 ①粗镓与电源________（填“正”或“负”）极相连。 ②镓在阳极溶解生成的与溶液反应生成，在阴极放电的电极反应式为________________________________________________________________________________________。 15．生产、生活中无时无刻都在发生氧化还原反应。请回答下列问题： (1)标准状况下， 在中完全燃烧生成和，放出389.7 kJ能量，请写出表示标准燃烧热的热化学方程式：_______________。 (2)吸氧腐蚀是一种常见的金属电化学腐蚀现象，请依据示意图回答下列问题。 ①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越_______________(填“轻微”或“严重”)。 ②图b铁棒上的接触导线与N相连时，Fe电极发生的电极反应式为_______________；当铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率_______________(填“减小”或“增大”)。 (3)铁制品在海洋环境中，表面会因为发生氧化还原反应而生成凝结物。 ①无氧环境中，文物中的Fe与海水中的在细菌作用下形成FeS等含铁凝结物。写出Fe与反应生成FeS和的离子方程式：_______________。 ②有氧环境中，海水中的铁质文物表面形成FeOOH等凝结物。铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。 依据原理设计如下实验：向NaCl溶液中加入 溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞，将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为_______________。 ③含氯FeOOH在NaOH溶液中多次浸泡后可以进行脱氯，检验用NaOH溶液反复浸泡后的FeOOH是否脱氯完全的实验方法是：_______________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 金属腐蚀的原理和类型判断 重难目标 1、 分清化学腐蚀、电化学腐蚀（吸氧腐蚀、析氢腐蚀）； 2、 知道腐蚀本质是金属失电子被氧化；会判断腐蚀类型；掌握防护方法。 3、 区分吸氧腐蚀与析氢腐蚀的条件、电极反应； 4、 理解腐蚀快慢比较规律；结合装置判断是腐蚀还是被保护。 考情分析 多为选择题，偶尔作为大题小问；常结合原电池原理考查；高频考点：判断腐蚀类型、书写吸氧腐蚀电极反应、腐蚀快慢比较、金属防护；易错点：中性 / 弱酸性条件误认为析氢腐蚀、混淆正负极（腐蚀中金属作负极）。 一、化学腐蚀与电化学腐蚀 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 2．本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，M－ne－===Mn＋ 3．金属腐蚀的类型——根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类 (1)化学腐蚀：金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀，其腐蚀过程没有电流产生 (2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀过程有电流产生 (3)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 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，如：铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀等 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 本质 金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 发生原电池反应 特点 腐蚀过程没有电流产生，腐蚀的速率随温度升高而加快 电化学腐蚀过程有微弱电流产生 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 2、 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 类型 析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气) 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电极材料及反应 负极(Fe) Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 正极(碳) 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 吸氧腐蚀更普遍 注意： 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，金属活动顺序表中氢后的金属不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀 ④金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似 三、电化学防护法 (1)牺牲阳极法——原电池原理 原理 利用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连 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——电解原理 原理 利用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液里，接外加直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护 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 (3)两种保护方法的比较：外加电流法保护效果大于牺牲阳极法 题型01化学腐蚀与电化学腐蚀 【典例1】下列容器中都盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是 A． ④>②>①>③>⑤>⑥ B． ④>⑥>②>①>③>⑤ C． ⑤>④>②>③>①>⑥ D． ⑥>③>⑤>②>④>① 【答案】B 【详解】不同条件下铁的腐蚀规律为：电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>普通化学腐蚀>原电池正极被保护>电解池阴极被保护；图中①为普通化学腐蚀、②和⑥为原电池负极腐蚀，其中⑥中两极金属的活泼性相差更大，负极的更易被腐蚀、③为原电池正极被保护、④为电解池阳极腐蚀、⑤为电解池阴极被保护因此铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为，故选B。 【对练1】下列叙述正确的是 A．酸性氧化物和酸都是电解质 B．石油的分馏和煤的气化都属于化学变化 C．钢铁生锈主要是铁的电化学腐蚀造成的 D．碱都是由金属阳离子和氢氧根构成的 【答案】C 【详解】A．酸性氧化物如、本身不能电离产生自由移动的离子，属于非电解质，并非所有酸性氧化物都是电解质，A错误； B．石油的分馏是利用各组分沸点差异进行分离的过程，无新物质生成，属于物理变化，煤的气化属于化学变化，二者不都属于化学变化，B错误； C．钢铁为铁碳合金，在潮湿环境中易形成原电池发生电化学腐蚀，电化学腐蚀速率远快于化学腐蚀，是钢铁生锈的主要原因，C正确； D．一水合氨（）属于碱，其组成中不含金属阳离子，因此碱不都由金属阳离子和氢氧根构成，D错误。 【对练2】某课外小组用如图所示装置进行探究实验，下列说法正确的是 A．实验装置组装好后无需其他操作，可直接加入试剂进行实验 B．甲装置放置一段时间后，右侧烧杯中导管内略有水柱形成，铁粉发生了吸氧腐蚀 C．乙装置放置一段时间后，右侧烧杯中导管内形成一段水柱，铁粉发生了吸氧腐蚀 D．丙装置放置一段时间后，无明显现象，铁粉发生了析氢腐蚀 【答案】C 【详解】A．本实验通过气体被消耗引起的压强变化观察腐蚀现象，装置漏气会影响实验结果，因此组装好装置后应先检查气密性，再加入试剂，A错误； B．甲中为食盐溶液润湿的纯铁粉，不能像生铁那样由铁与其中的碳形成原电池。纯铁与氧气直接发生化学反应而缓慢腐蚀，属于化学腐蚀，消耗少量氧气可使导管内略有水柱形成；吸氧腐蚀属于电化学腐蚀，不能仅由消耗氧气这一现象判定发生了吸氧腐蚀，B错误； C．乙中生铁含有碳，铁、碳与食盐溶液形成原电池，铁作负极，电极反应为；碳作正极，溶解的氧气在正极得到电子，电极反应为。该过程消耗氧气，属于吸氧腐蚀，使试管内压强减小，红墨水沿导管上升，形成一段水柱，C正确； D．丙中植物油在生铁粉表面形成油膜，隔绝水和空气，且不提供形成腐蚀原电池所需的电解质溶液环境，生铁粉受到保护，因而无明显现象。该条件下没有发生析氢腐蚀，D错误； 故选C。 题型02 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 【典例2】利用下列装置和试剂进行实验，能达到实验目的的是 A．验证温度对盐类水解平衡的影响 B．验证铁的析氢腐蚀 C．验证牺牲阳极的阴极保护法 D．验证浓度对化学反应速率的影响 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．溶液中水解平衡为吸热反应，升温水解平衡正向移动，增大，但水的离子积随温度升高也增大，且增大幅度更大，最终增大、pH降低，无法通过pH变化验证温度对盐类水解平衡的影响，A错误； B．食盐水呈中性，铁在中性条件下发生吸氧腐蚀，消耗使装置内压强减小导致右侧导管液面上升，无法验证析氢腐蚀，B错误； C．比活泼，二者在酸化的溶液中构成原电池，作负极被腐蚀，作正极被保护，电极附近未检出说明未被氧化，可验证牺牲阳极的阴极保护法，C正确； D．与反应生成和，无明显实验现象，无法判断反应速率快慢，不能验证浓度对反应速率的影响，D错误；故选C。 【对练1】下列有关电化学实验装置或图示的说法正确的是 A．图①模拟金属腐蚀，a上没有气泡产生说明铁棒未被腐蚀 B．图②装置可在铁件表面镀铜，溶液浓度不变 C．图③可实现反应： D．图④组装的铜锌原电池，能得到持续稳定的电流 【答案】C 【详解】A．图①中铁棒与石墨相连并浸入海水，铁作负极，发生；石墨a作正极，海水中溶解的氧气得到电子，发生；该过程中石墨上没有气泡产生，但铁仍发生吸氧腐蚀，A错误； B．图②中待镀铁件接电源正极，作阳极，发生；铜接电源负极，作阴极，发生；铜析出在铜电极上，铁件溶解，溶液中的浓度减小；正确镀铜时，应将铜接电源正极、铁件接电源负极，阳极发生，阴极发生，使铜沉积在铁件表面，阳极补充的与阴极消耗的物质的量相等，镀液浓度基本保持不变，B错误； C．图③中铜接电源正极，作阳极，发生；石墨接电源负极，作阴极，发生；生成的与结合，发生，将上述反应相加，得到总反应，C正确； D．图④中锌片浸在溶液中，会直接发生；铜片浸在溶液中，缺少供铜电极持续还原的，不能按铜锌原电池的正常反应提供持续稳定的电流；应将锌片浸在溶液中、铜片浸在溶液中，并用盐桥连接两种溶液，此时负极发生，正极发生，D错误； 故选C。 【对练2】下列实验装置不能完成相应实验的是 A．装置甲：制备Fe(OH)3胶体 B．装置乙：验证铁的吸氧腐蚀 C．装置丙：证明非金属性S＞C＞Si D．装置丁：测量H2的体积 【答案】A 【详解】A．制备胶体应将饱和溶液滴入沸水中，若滴入溶液会直接反应生成沉淀，无法得到胶体，A不能完成实验； B．铁钉在中性食盐水环境中发生吸氧腐蚀，消耗使试管内压强减小，右侧导管中液面上升，可验证铁的吸氧腐蚀，B能完成实验； C．稀硫酸与反应生成，证明酸性，通入溶液生成硅酸沉淀，证明酸性，最高价氧化物对应水化物酸性越强非金属性越强，可证明非金属性，C能完成实验； D．该装置可通过调整水准管使两侧液面相平，读取量气管反应前后的液面差得到的体积，D能完成实验； 故选A。 题型03 钢铁腐蚀的防护 【典例3】下列实验设计或装置能达到实验目的的是 A．图甲：测定过氧化氢分解的化学反应速率 B．图乙：对比与对双氧水分解的催化效率 C．图丙：利用装置探究铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 D．图丁：测定NaOH溶液的pH 【答案】C 【详解】A．图甲的长颈漏斗与空气连通，生成的会从长颈漏斗上口逸出，无法通过注射器准确测量生成气体的体积，不能测定分解的反应速率，应改用分液漏斗，A错误； B．对比和的催化效率时，应遵循单一变量原则，两组实验的阴离子分别为和，无法排除阴离子对反应速率的干扰，不能单纯对比两种阳离子的催化效果，B错误； C．图丙的NaCl溶液为中性环境，若铁钉发生析氢腐蚀，会生成使瓶内压强增大；若发生吸氧腐蚀，会消耗使瓶内压强减小，通过压强传感器采集的压强变化，可探究铁钉的腐蚀类型，能达到实验目的，C正确； D．测定pH时不能将pH试纸直接浸入待测NaOH溶液中，该操作会污染试剂，正确操作是将pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸上，待变色稳定后再与标准比色卡对比读数，D错误； 故选C。 【对练1】研究生铁的锈蚀，下列分析正确的是 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O2 C．③中发生的腐蚀属于铁的析氢腐蚀 D．对比①②③，说明苯能隔绝O2 【答案】A 【详解】A．①中锥形瓶充入且密封，溶液中溶解的含量低，不足以使生铁片发生明显的吸氧腐蚀，对应实验8小时无明显锈蚀，A正确； B．②中生铁片浸在苯中，苯为非电解质，不能构成闭合回路，无法形成原电池，不满足电化学腐蚀条件，未明显锈蚀的原因不是缺少，B错误； C．③中溶液为中性的饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀需要在酸性环境下才能发生，C错误； D．③中苯覆盖在溶液上方，但1小时就观察到明显锈蚀，说明可以透过苯层进入溶液，苯不能隔绝，D错误； 故选A。 【对练2】如图探究金属牺牲阳极法实验。一段时间后，甲、乙烧杯中溶液变红色；分别用胶头滴管取甲、乙中铁极附近的溶液于试管，各滴几滴溶液，前者不产生蓝色沉淀，后者产生蓝色沉淀。下列叙述错误的是 A．溶液变红色原因是 B．甲、乙中负极反应都是 C．甲、乙中均发生吸氧腐蚀 D．其他条件相同，破损后白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)耐腐蚀 【答案】B 【分析】该实验是两组中性条件下的原电池腐蚀体系：甲烧杯是Zn-Fe原电池，乙烧杯是Cu-Fe原电池，电解质为含酚酞的饱和食盐水，发生吸氧腐蚀。 【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。 1．下列各装置能够达到相应实验目的的是 A．用甲装置在铁件表面镀铜 B．用乙装置定量测定中和反应热效应 C．用丙装置研究催化剂对化学反应速率的影响 D．用丁装置减缓水体中钢铁设施的腐蚀 【答案】D 【详解】A．电镀铜时，镀层金属应接外接直流电源正极作阳极，待镀铁件接电源负极作阴极，甲装置中铜接直流电源的负极作阴极，无法实现在铁件表面镀铜，A错误； B．定量测定中和反应热效应时，需用玻璃搅拌器搅拌，且要尽可能减少热量散失，乙装置缺少玻璃搅拌器，会导致测定误差较大，无法完成定量测定，B错误； C．研究催化剂对化学反应速率的影响需控制温度等其他无关变量相同，丙装置中两组实验温度不同（一组常温、一组热水浴），存在温度和催化剂两个变量，无法得出催化剂对反应速率的影响，C错误； D．的活泼性强于，丁装置中作负极被腐蚀，钢铁设施作正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，D正确； 答案选D。 2．海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法错误的是 A．在牺牲阳极法中，光伏系统支撑结构可与相连 B．钢结构生锈时的电极反应式为 C．相比于浪花飞溅区，海洋底泥区钢结构生锈更严重 D．海水的pH一般在8.0~8.5，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是吸氧腐蚀 【答案】C 【详解】A．牺牲阳极法中需连接比铁活泼的金属作为被牺牲的阳极，活泼性强于，可保护作为阴极的光伏系统支撑结构，A正确； B．钢结构生锈时铁作负极，失去电子生成亚铁离子，电极反应式为，B正确； C．钢铁的吸氧腐蚀速率与氧气浓度正相关，浪花飞溅区氧气浓度远高于海洋底泥区，因此浪花飞溅区钢结构生锈更严重，C错误； D．海水pH为8.0~8.5，呈弱碱性，中性、弱碱性环境下金属的腐蚀主要为吸氧腐蚀，D正确； 故答案选C。 3．下列实验原理及装置不能达到实验目的的是 A．图甲：铁钉镀锌 B．图乙：探究锌与硫酸铜溶液反应过程中有电子转移 C．图丙：用图丙装置可制得消毒剂NaClO同时减少的逸出 D．图丁：利用外加电流法可防止钢闸门被海水腐蚀 【答案】D 【详解】A．铁钉镀锌时，待镀铁钉作阴极接电源负极，镀层锌作阳极接电源正极，电解液需含，图甲装置符合电镀要求，A不符合题意； B．图乙为带盐桥的铜锌原电池，锌为负极失电子，电子经导线流向铜极，电流表发生偏转，可证明锌与硫酸铜溶液反应过程中有电子转移，B不符合题意； C．图丙电解溶液，下方石墨接电源正极作阳极，生成Cl2；上方石墨接电源负极作阴极，生成NaOH。阳极产生的Cl2向上移动，可与阴极生成的NaOH充分接触反应生成NaClO，同时能减少Cl2逸出，C不符合题意； D．外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门接外接电源负极作阴极被保护，图中钢闸门接电源正极作阳极，会加速钢闸门的腐蚀，不能达到实验目的，D符合题意； 故选D。 4．下列实验操作、现象和所得到的结论均正确的是 选项 操作 现象 结论 A 在一块除去铁锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水，静置 溶液边缘出现红色 铁片上发生了吸氧腐蚀 B 往2支试管中各加入1 mL乙酸乙酯，再分别加入等体积等浓度的稀硫酸和NaOH溶液 NaOH溶液中酯层消失的快 碱的催化效果比酸的催化效果好 C 向KI溶液中加入溶液，萃取分液后，向水层滴入KSCN溶液 溶液变成血红色 与所发生的反应为可逆反应 D 取两支试管各加入酸性溶液，向第一支加入草酸溶液和水，第二支加入草酸溶液 第一支试管中褪色时间长 其他条件不变，反应物浓度增大，化学反应速率加快 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．中性条件下铁片发生吸氧腐蚀，正极反应为，生成的使酚酞变红，操作、现象和结论均正确，A正确； B．除作催化剂外，还会中和乙酸乙酯水解生成的乙酸，促进水解平衡正向移动，酯层消失快不只是催化作用的结果，不能说明碱的催化效果比酸好，B错误； C．实验中的物质的量远大于，过量，反应后仍有大量剩余，滴加溶液一定会变红，无法证明反应可逆，C错误； D．酸性与草酸反应的计量关系为，两支试管中均过量，第一支试管的无法完全褪色，不能验证浓度对反应速率的影响，D错误； 故选A。 5．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。下列说法错误的是 A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为 C．断电时，保持干燥可以减缓腐蚀速度 D．断电时，不能防止铁帽被腐蚀 【答案】D 【详解】A．通电时锌环连接电源正极，作阳极，阳极发生失电子的氧化反应，A正确； B．通电时阴极上水电离出的得电子生成，对应电极反应为，B正确； C．断电后保持干燥，无法形成电解质溶液，难以发生电化学腐蚀，可减缓腐蚀速率，C正确； D．断电时锌的活泼性强于铁，二者构成原电池时锌作负极、铁作正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，可防止铁帽被腐蚀，D错误； 故选D。 6．世界沿海各国已经把海洋开发上升到国家战略高度，海上钢铁构筑物的防腐也尤为重要。两种钢闸门防腐措施如图所示，下列说法错误的是 A．图a箭头所示为电子流动方向，图b箭头所示也为电子流动方向 B．金属A和金属B均发生氧化反应 C．金属A换为惰性电极也可达到防腐效果 D．金属B可选用比铁活泼的金属，如：、、等 【答案】D 【详解】A．图a为外加电流法，电子从电源负极流向阴极（钢闸门），阳极（金属A）失电子流回电源正极，箭头为电子流动方向；图b为牺牲阳极法，金属B为负极，失电子经导线流向正极（钢闸门），箭头也为电子流动方向，A正确； B．金属A作电解池阳极，失电子发生氧化反应，金属B作原电池负极，失电子发生氧化反应，二者均发生氧化反应，B正确； C．外加电流法中，阳极仅需起到导电作用，换为惰性电极时，海水中的阴离子在阳极失电子发生氧化反应，钢闸门仍作阴极被保护，可达到防腐效果，C正确； D．性质过于活泼，会直接与海水剧烈反应，无法用作牺牲阳极的材料，D错误； 故选D。 7．钢铁被称为“工业的骨骼”，在工业原材料构成中的主导地位难以被取代。下列有关钢铁的说法错误的是 A．生铁比纯铁更容易被腐蚀 B．当镀层破损时，白口铁(镀锌)比马口铁(镀锡)更容易被腐蚀 C．外加电流保护海堤钢闸门，用惰性电极与电源正极连接，钢闸门与电源负极连接 D．普通钢中加入镍、铬，通过改变金属材料的组成，制成不锈钢 【答案】B 【详解】A．生铁中含有碳等杂质，可与铁形成原电池发生电化学腐蚀，因此生铁比纯铁更容易被腐蚀，A正确； B．白口铁(镀锌)镀层破损后，锌比铁活泼作负极，铁被保护；马口铁(镀锡)镀层破损后，铁比锡活泼作负极，铁的腐蚀速率加快，因此白口铁比马口铁更难被腐蚀，B错误； C．外加电流保护法中，被保护的钢闸门应与电源负极相连作阴极，惰性电极与电源正极相连作辅助阳极，C正确； D．普通钢中加入镍、铬等元素改变金属组成，可制得耐腐蚀的不锈钢，D正确； 故选B。 8．平陆运河青年枢纽船闸地处咸淡水交汇区，腐蚀威胁严峻，工程团队在迎水面部位采用双相不锈钢并在人字钢门上辅以阴极保护技术，同时，船闸混凝土中掺加了聚丙烯腈防裂纤维。下列说法不正确的是 A．双相不锈钢属于合金 B．迎水面钢筋主要发生吸氧腐蚀 C．聚丙烯腈防裂纤维属于有机高分子材料 D．若采用外加电流法保护人字门，应将人字门与直流电源的正极相连 【答案】D 【详解】A．不锈钢是铁与碳、铬等元素熔合形成的具有金属特性的物质，双相不锈钢属于合金，A正确； B．咸淡水交汇区的水溶液接近中性，钢筋在中性或弱酸性环境下主要发生吸氧腐蚀，B正确； C．聚丙烯腈是丙烯腈通过加聚反应得到的高分子聚合物，属于有机高分子材料，C正确； D．外加电流阴极保护法中，被保护的金属需与直流电源负极相连作阴极被保护，若人字门与电源正极相连，其会作为阳极失电子，加快腐蚀速率，D错误； 故选D。 9．下列说法错误的是     A．图中锂电池在充电时，电极M与直流电源的负极相连 B．辅助电极可选用石墨 C．铁制器件表面镀铜时，铁制器件与电源的正极相连 D．气体压强传感器显示压强变小，说明铁发生了吸氧腐蚀 【答案】C 【详解】A．由图可知，放电时向N极移动，可知放电时M为负极，N为正极，充电时原电池的负极需与直流电源负极相连作阴极，A正确； B．该装置为外加电流的阴极保护法，辅助电极为阳极，需选用惰性不溶性电极，石墨性质稳定、可导电，满足要求，B正确； C．铁制器件表面镀铜时，铁为镀件，应作阴极与电源负极相连，使在其表面得电子生成Cu镀层，若铁与电源正极相连，铁会失电子发生氧化反应溶解，无法完成镀铜，C错误； D．铁发生吸氧腐蚀时会消耗装置内的，气体总物质的量减少导致压强减小，若发生析氢腐蚀会生成使压强增大，因此压强变小说明铁发生了吸氧腐蚀，D正确； 故选C。 10．西周国宝何尊为Cu-Sn青铜礼器，器内铭文记载有最早的“中国”文字。文物埋藏于含氯离子的潮湿黄土层（呈弱碱性）中，会患上“青铜病”，生成具有自催化破坏能力的粉状有害锈Cu2(OH)3Cl，腐蚀过程在器物表面形成大量微型原电池。 下列说法错误的是 A．负极反应为Cu-2e-=Cu2+，铜单质因发生氧化反应而被腐蚀 B．土壤中Cl-向负极迁移，参与有害锈蚀物Cu2(OH)3Cl的生成 C．正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．文物保护可采用外加电流阴极保护法，将何尊与电源负极相连 【答案】C 【详解】A．负极失电子发生氧化反应，电极反应为，铜单质被腐蚀，A正确； B．原电池中阴离子向负极迁移，土壤中移向负极，与、正极生成的结合生成，B正确； C．土层呈弱碱性，青铜器发生吸氧腐蚀，正极反应为，选项给出的为析氢腐蚀的正极反应，不符合弱碱性环境的反应事实，C错误； D．外加电流阴极保护法中，将被保护的何尊与电源负极相连，作阴极可抑制铜失电子被氧化，D正确； 故选C。 11．下列说法不正确的是 A．同温同压下，在光照和点燃条件下的相同 B．工业上常采用电解熔融金属氯化物来冶炼活泼金属单质(如钠、镁、铝等) C．镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)比白铁(镀锌的铁)更易被腐蚀 D．钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同 【答案】B 【详解】A．反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应条件无关，同温同压下在光照和点燃条件下的相同，A正确； B．工业上可通过电解熔融氯化钠、氯化镁分别冶炼钠、镁，但氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电，冶炼铝需电解熔融氧化铝，不能通过电解熔融氯化物得到铝，B错误； C．金属活动性，镀层破损后，马口铁中铁作负极被腐蚀，白铁中铁作正极被保护，因此马口铁比白铁更易被腐蚀，C正确； D．钢铁发生电化学腐蚀时，水膜酸性较强时发生析氢腐蚀，正极得电子生成，水膜酸性较弱或呈中性时发生吸氧腐蚀，正极得电子发生还原反应，二者主要区别是水膜酸性不同导致正极反应不同，D正确； 故选B。 12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：脱脂碱洗槽液水洗除灰电解溶液耐蚀铝材废电解液。 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_____________（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_____________（选填字母）。 a． b． c． d． (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_____________。 (3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 ①若为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关应置于_____________处（填“M”或“N”），该电化学防护法称为_____________； ②若为锌棒，为减缓铁的腐蚀，开关应置于_____________处（填“M”或“N”），该电化学防护法称为_____________。 (4)港珠澳大桥设计寿命为120年，科学家对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是 。 A．防腐原理主要是避免发生反应： B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池 C．采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 【答案】(1) 2Al＋2OH-＋6H2O=＋3H2↑ b (2)补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定 (3) N 外加电流的阴极保护法 M   牺牲阳极的阴极保护法 (4)C 【详解】（1）铝材表面的氧化铝薄膜被碱溶解后，内部裸露的单质铝与氢氧化钠溶液发生反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，产生气泡，离子方程式为 ；碱洗槽液中含有大量的 ，为了将其以沉淀形式回收，应通入 气体，反应生成 沉淀，且 过量时沉淀不会溶解；若加入强酸如 ，酸过量会导致生成的沉淀重新溶解，故选b； （2）电镀铜时，阴极发生还原反应析出铜，不断消耗溶液中的 ，若用活性电极铜作阳极，阳极上的铜发生氧化反应生成 进入溶液，从而补充消耗的 ，保持电镀液浓度基本不变；若用惰性电极石墨作阳极，阳极会析出氧气，溶液中 浓度会不断降低，影响电镀效果； （3）①若X为碳棒，铁比碳活泼，若开关K置于M处形成原电池，铁作负极会加速腐蚀；因此必须将开关K置于N处，使铁连接外加直流电源的负极，作为阴极受到保护，该方法称为外加电流的阴极保护法； ②若X为锌棒，锌比铁活泼，将开关K置于M处形成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极受到保护，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法； （4）A．钢铁在潮湿环境中主要发生吸氧腐蚀，正负极产物结合生成氢氧化亚铁，防腐主要是避免该反应发生，A正确； B．喷涂环氧树脂涂层可以隔绝空气和水，破坏原电池形成的条件，从而防止腐蚀，B正确； C．外加电流的阴极保护法中，辅助阳极通常使用废钢铁或石墨等惰性材料即可，不需要使用镁、锌等活泼金属（镁、锌通常用于牺牲阳极的阴极保护法），C错误； D．不锈钢通过改变金属内部结构（加入铬、镍等），能有效减缓电化学腐蚀，D正确； 故选C。 13．回答下列问题： (1)盐桥中琼脂吸附KCl饱和溶液，电池工作时，将移向______（填“溶液”或“溶液”）。Zn电极发生的反应是____________。 (2)下图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题。 ①若起始时甲、乙、丙3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____________。 ②通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越______（填“高”或“低”）钢铁越易腐蚀。 ③乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为____________。 (3)以为电池材料设计的一种电化学装置如图。当闭合和、打开时，装置处于充电状态；当打开和、闭合时，装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的解离为和并分别向两侧迁移。 ①闭合充电时，锌电极上发生的反应为____________。 ②闭合放电时，每还原，理论上有______向______移动（填“碳锰电极”或“锌电极”或“双极膜”）。 【答案】(1) 溶液 (2) 乙 高 (3) 2 碳锰电极 【详解】（1）在铜锌原电池中，活泼金属锌作负极，铜作正极。原电池工作时，盐桥中的阳离子（）向正极区移动，即移向溶液。 锌电极失去电子发生氧化反应，电极反应式为。 （2）①甲装置中铁粉在氯化钠溶液中发生吸氧腐蚀；乙装置中铁粉和碳粉混合，在电解质溶液中形成大量微小原电池，加速了吸氧腐蚀的速率；丙装置中乙醇为非电解质，几乎不发生电化学腐蚀。因此乙装置消耗氧气最快，试管内压强减小最明显，导管中液面上升最高。 ②对比甲、乙两装置，乙中含有碳粉，腐蚀速率更快，说明钢铁中碳的含量越高，越容易发生电化学腐蚀。 ③乙装置中发生中性条件下的吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为。 （3）①闭合充电时，右侧装置相当于电解池，锌电极与光伏电源负极相连作阴极，发生还原反应。结合图示放电时的反应可知，充电时得到电子恢复为，电解质环境为碱性，电极反应式为。 ②闭合放电时，装置为原电池。左侧碳锰电极上转化为，发生还原反应，作正极。每还原，锰元素化合价由+4降至+2，转移电子。原电池内部阳离子向正极移动，因此双极膜解离出的向碳锰电极移动，根据电荷守恒，理论上移动的物质的量为。 14．钢铁容易生锈，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液（显酸性）和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。a试管中铁发生的是________（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，正极的电极反应式为________________________________________________________________________________。 (2)钢铁表面常电镀一层铬（）达到防腐蚀的目的，这是由于铬具有优良的抗腐蚀性能。电镀时，把待镀的金属制品与直流电源的________极（填“正”或“负”）相连。 (3)利用如图装置，可以模拟铁的电化学保护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应与________相连（填“电源”或“M”），该电化学保护法称为________________________。 (4)若使用电解法提纯粗镓，原理如图所示。 ①粗镓与电源________（填“正”或“负”）极相连。 ②镓在阳极溶解生成的与溶液反应生成，在阴极放电的电极反应式为________________________________________________________________________________________。 【答案】(1) 析氢 (2)负 (3) 电源 外加电流的阴极保护法（或外接电源的阴极保护法） (4) 正 【详解】（1）a试管中盛有氯化铵溶液，溶液显酸性，生铁在酸性条件下发生析氢腐蚀；生铁中的碳作正极，溶液中的氢离子在正极得电子生成氢气，电极反应式为； （2）电镀时，为了在待镀金属制品表面沉积镀层金属，待镀的金属制品应作电解池的阴极，与直流电源的负极相连； （3）若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，铁必须作电解池的阴极受到保护，因此开关K应与电源相连；这种利用外加直流电源保护金属的方法称为外加电流的阴极保护法（或外接电源的阴极保护法）； （4）①电解法提纯粗镓（电解精炼）时，粗镓应作阳极，发生氧化反应，故与电源的正极相连； ②阴极发生还原反应，得电子生成单质镓（）。由于电解液为溶液，呈碱性，根据电荷守恒和原子守恒，阴极的电极反应式为。 15．生产、生活中无时无刻都在发生氧化还原反应。请回答下列问题： (1)标准状况下， 在中完全燃烧生成和，放出389.7 kJ能量，请写出表示标准燃烧热的热化学方程式：_______________。 (2)吸氧腐蚀是一种常见的金属电化学腐蚀现象，请依据示意图回答下列问题。 ①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越_______________(填“轻微”或“严重”)。 ②图b铁棒上的接触导线与N相连时，Fe电极发生的电极反应式为_______________；当铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率_______________(填“减小”或“增大”)。 (3)铁制品在海洋环境中，表面会因为发生氧化还原反应而生成凝结物。 ①无氧环境中，文物中的Fe与海水中的在细菌作用下形成FeS等含铁凝结物。写出Fe与反应生成FeS和的离子方程式：_______________。 ②有氧环境中，海水中的铁质文物表面形成FeOOH等凝结物。铁在盐水中腐蚀的可能原理如图所示。 依据原理设计如下实验：向NaCl溶液中加入 溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞，将混合液滴到生铁片上。预测该实验的现象为_______________。 ③含氯FeOOH在NaOH溶液中多次浸泡后可以进行脱氯，检验用NaOH溶液反复浸泡后的FeOOH是否脱氯完全的实验方法是：_______________。 【答案】(1) (2) 轻微 增大 (3) 液滴中央（生铁片中部）出现蓝色沉淀，液滴边缘（外围）变红 取最后一次浸泡后的上层清液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，说明已脱氯完全 【详解】（1）标准状况下气体摩尔体积为 22.4 L/mol，6.72 L÷22.4 L/mol=0.30 mol。0.30 mol C2H2 完全燃烧放出 389.7 kJ 能量，则 1 mol C2H2 完全燃烧放出的热量为 389.7 kJ÷0.30 mol=1299 kJ/mol。标准燃烧热要求可燃物为 1 mol 且生成稳定的气态 CO2 和液态 H2O，故热化学方程式为。 （2）①图a中铁棒在海水（中性）中发生吸氧腐蚀；铁棒发生吸氧腐蚀需要参与，越靠近烧杯底部，海水中溶解的浓度越低，吸氧腐蚀的速率越慢，因此腐蚀轻微。 ②图b为 Zn、Fe、Cu 在稀盐酸中构成的原电池。接触导线与N（锌）相连时，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极（阴极），铁电极上氢离子得电子被还原：。由N改置于M（铜）时，铁比铜活泼，铁变为负极被氧化，铁的腐蚀速率增大。 （3）①硫酸根中硫元素由+6价被还原为FeS中的−2价，1个硫酸根得到 8 个电子；铁由 0 价被氧化为 +2 价，1 个 Fe 失去 2 个电子。按得失电子守恒，4 个 Fe 失去的电子总数与 1 个硫酸根得到的电子数相等；再按原子守恒和电荷守恒补入 H2O 和氢氧根，配平得离子方程式：。 ②铁在 NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀。生铁片中部（裂缝处）溶解氧少，作原电池的负极，电极反应为；边缘溶解氧多，作正极（阴极），电极反应为。生成的亚铁离子与铁氰化钾作用产生蓝色沉淀，生成的氢氧根使酚酞变红，故现象为液滴中央出现蓝色沉淀、液滴边缘变红。 ③脱氯即除去 FeOOH 中残留的氯离子。实验方法为：取最后一次浸泡后的上层清液，加入足量稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，说明已脱氯完全。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $