(新高考)高考化学一轮复习讲测练第17讲电解池金属的腐蚀与防护（讲）解析版

第17讲电解池金属的腐蚀与防护【学科核心素养】变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解原理解决实际问题。证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答电解池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贫献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。【核心素养发展目标】1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。【知识点解读】知识点一电解的原理1.电解和电解池(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。(2)电解池：电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。2.电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)总反应式：CuCl2eq\o(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑(2)电子和离子的移动方向①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3.阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。4.用惰性电极电解电解质溶液的规律4.用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点或反应式电解产物溶液pH变化溶液复原电解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：阴极：4H＋＋4e－===2H2↑阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑H2O2减小水强碱NaOH增大活泼金属的含氧酸盐KNO3不变电解电解质型无氧酸(氢氟酸除外)HCl电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑H2Cl2增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2CuCl2放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电阴极：H2阳极：Cl2增大HCl放氧生酸性不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电阴极：Ag＋＋e－===AgAg阳极：O2减小Ag2O知识点二电解原理的应用1.氯碱工业阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)总反应方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.电镀与电解精炼电镀电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋阴极Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na阳极：6O2－－12e－===3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－===4Al总反应2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑知识点三金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理a.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法——电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。【典例剖析】高频考点一电解规律及电极产物的判断【例1】（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是A．阳极发生将海水中的SKIPIF1<0氧化生成SKIPIF1<0的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的SKIPIF1<0C．阴极生成的SKIPIF1<0应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的SKIPIF1<0等积垢需要定期清理【答案】D【解析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。故选D。【变式探究】（2020·山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A.阳极反应SKIPIF1<0B.电解一段时间后，阳极室的pH未变C.电解过程中，H+由a极区向b极区迁移D.电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量【答案】D【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故BC正确；电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误。【变式探究】(双选)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电顺序都可能在阳极放电，下列分析正确的是()A．C1电极上的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑B．C1电极处溶液首先变棕黄色C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑D．当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移【答案】AC【解析】C1电极与电源的负极相连，做阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，A正确；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，做阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑，故C2电极处溶液首先变棕黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。高频考点二电极反应式的书写与判断【例2】[2019新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。【答案】（4）Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O5.6【解析】（4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3++e−＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；电路中转移1mol电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷4＝0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。【方法技巧】①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。【变式探究】(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性【答案】C【解析】由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。高频考点三电子守恒在电化学计算中的应用【例3】以石墨电极电解200mLCuSO4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e－)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是()A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol·L－1B．忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c(H＋)＝2mol·L－1C．当n(e－)＝0.6mol时，V(H2)∶V(O2)＝3∶2D．向电解后的溶液中加入16gCuO，则溶液可恢复到电解前的浓度【答案】B【解析】电解CuSO4溶液时，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若阴极上没有氢离子放电，则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线，而题图中是折线，说明阴极上还发生反应：2H＋＋2e－===H2↑。当转移0.4mol电子时，Cu2＋恰好完全析出，n(Cu2＋)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，根据铜原子守恒得，c(CuSO4)＝c(Cu2＋)＝eq\f(0.2mol,0.2L)＝1mol·L－1，A项错误；当转移0.4mol电子时，生成n(H2SO4)＝0.2mol，随后相当于电解水，因为忽略溶液体积变化，所以电解后所得溶液中c(H＋)＝eq\f(0.2mol×2,0.2L)＝2mol·L－1，B项正确；当n(e－)＝0.6mol时，发生反应：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5())2Cu＋O2↑＋2H2SO4、2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5())2H2↑＋O2↑，n(H2)＝0.1mol，n(O2)＝0.1mol＋0.05mol＝0.15mol，所以V(H2)∶V(O2)＝0.1mol∶0.15mol＝2∶3，C项错误；因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2，所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度，D项错误。【方法技巧】电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。【变式探究】按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。(1)甲槽电解的是200mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为_____mol·L－1，CuSO4的物质的量浓度为______mol·L－1。②t2时所得溶液的pH＝________。(2)乙槽为200mLCuSO4溶液，乙槽内电解的总离子方程式：_____________________：①当C极析出0.64g物质时，乙槽溶液中生成的H2SO4为________mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入________(填字母)。A．Cu(OH)2B．CuOC．CuCO3D．Cu2(OH)2CO3②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为________。【解析】(1)①A、B、C、D均为惰性电极Pt，甲槽电解NaCl和CuSO4的混合液，阳极上离子放电顺序为Cl－＞OH－＞SOeq\o\al(2－,4)，阴极上离子放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋，开始阶段阴极上析出Cu，阳极上产生Cl2，则题图2中曲线Ⅰ代表阴极产生气体体积的变化，曲线Ⅱ代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，由曲线Ⅱ可知，Cl－放电完全时生成224mLCl2，根据Cl原子守恒可知，溶液中c(NaCl)＝eq\f(0.01mol×2,0.2L)＝0.1mol·L－1；阴极上发生的反应依次为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，由曲线Ⅱ可知Cu2＋放电完全时，阳极上产生224mLCl2和112mLO2，则电路中转移电子的物质的量为0.01mol×2＋0.005mol×4＝0.04mol，据得失电子守恒可知n(Cu2＋)＝0.04mol×eq\f(1,2)＝0.02mol，故混合液中c(CuSO4)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1。②0～t1时间内相当于电解CuCl2，电解反应式为CuCl2eq\o(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑，t1～t2时间内相当于电解CuSO4，而电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋，则生成H＋的物质的量为0.005mol×4＝0.02mol，则有c(H＋)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，故溶液的pH＝1。(2)电解CuSO4溶液时，Cu2＋在阴极放电，水电离的OH－在阳极放电，电解的总离子方程式为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋。①C极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，析出0.64gCu(即0.01mol)时，生成H2SO4的物质的量也为0.01mol。电解CuSO4溶液时，阴极析出Cu，阳极上产生O2，故可向电解质溶液中加入CuO、CuCO3等使电解质溶液完全复原。②加入0.2molCu(OH)2相当于加入0.2molCuO和0.2molH2O，则电解过程中转移电子的物质的量为0.2mol×2＋0.2mol×2＝0.8mol，即0.8NA个电子。【答案】(1)①0.10.1②1(2)2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋①0.01BC②0.8NA高频考点四电解原理的应用【例4】（2021·广东高考）钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的SKIPIF1<0均增大B．生成SKIPIF1<0，Ⅰ室溶液质量理论上减少SKIPIF1<0C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D．电解总反应：SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2OSKIPIF1<02Co+O2↑+4H+。由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2OSKIPIF1<02Co+O2↑+4H+，故D正确；故选D。【变式探究】(2020·全国卷Ⅱ节选)(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许________离子通过，氯气的逸出口是________(填标号)。(2)(2020·全国卷Ⅱ节选)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：①阴极上的反应式为_____________________________________________________。②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为________。【解析】(1)结合题图电解装置，可知阴极上水电离出的H＋得电子生成H2，Na＋从左侧通过离子膜向阴极移动，即该装置中的离子膜只允许Na＋通过；电解时阳极上Cl－失去电子，Cl2在a出口逸出。(2)①结合图示可知CO2在阴极发生还原反应生成CO，即阴极上的反应式为CO2＋2e－=CO＋O2－。②设生成C2H4和C2H6的物质的量分别为2mol和1mol，则反应中转移电子的物质的量为4mol×2＋2mol×1＝10mol，根据碳原子守恒，可知反应的CH4为6mol；则由CO2→CO转移10mol电子，需消耗5molCO2，则反应中消耗CH4和CO2的体积比为6∶5。【答案】(1)Na＋a(2)①CO2＋2e－=CO＋O2－②6∶5【变式探究】[2019·北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。【答案】（2）K12H2O+2e−=H2↑+2OH−连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−；③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e−+H2O⇌Ni(OH)2+OH−，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。【举一反三】[2019·江苏卷]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。【答案】（2）①CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+HCO3−+2e−HCOO−+CO32−②阳极产生O2，pH减小，HCO3−浓度降低；K+部分迁移至阴极区【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3−＋2e−=HCOO−＋CO32−，或CO2＋H＋＋2e−=HCOO−；②阳极反应式为2H2O−4e−=O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3−反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低。高频考点五金属腐蚀与防护【例5】（2020·江苏卷）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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A.阴极的电极反应式为SKIPIF1<0B.金属M的活动性比Fe的活动性弱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】C【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；故选C。【方法技巧】判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。【变式探究】(2019·上海卷)关于右图装置，叙述错误的是()A．石墨电极反应O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀C．加入少量的NaCl，会加快Fe的腐蚀D．加入HCl，石墨电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑【答案】A【解析】A．钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，石墨作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，错误；B.铁发生的是吸氧腐蚀，鼓入少量的空气，增加了氧气的量，加快腐蚀，正确；C