第25讲金属的腐蚀与防护

第二十五讲金属的腐蚀与防护要点集结要点集结知识精讲知识精讲一、金属的腐蚀1．金属的腐蚀是指金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。。2．实质：金属失电子变成阳离子，被氧化，其反应为：Mne=Mn+（M为金属元素）。3．分类：类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)包括非电解质液体(如石油)直接反应而引起的腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应区别有无电流无电流产生有微弱电流产生腐蚀物质金属直接被腐蚀较活泼金属被腐蚀共同点都是金属原子失去电子而被氧化：M－ne－=Mn＋，但电化学腐蚀更普遍，速率更快。

二、钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀腐蚀原理钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图条件水膜酸性较强（pH≤4.3）水膜酸性很弱或呈中性电池反应负极Fe－2e－Fe2＋正极2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－总反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2联系通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍Fe(OH)2最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)：(1)Fe(OH)2→Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(2)Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O：2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。三、金属的防护1．电化学防护法牺牲阳极法外加电流法图示原理原电池原理电解池原理电极负极：活泼性更强的金属正极：被保护的金属阴极：被保护的金属，与电源的负极相连阳极：惰性金属或石墨，与电源的正极相连应用锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块钢铁闸门，地下管道连接电源负极2．其他保护方法（1）改变金属组成和结构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。（2）金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，如喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、镀抗腐蚀金属等。四、金属腐蚀快慢比较(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)>原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。(2)同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中。(3)活动性不同的两金属，活动性差别越大，腐蚀越快。(4)对同一电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。经典例题经典例题题型一：金属腐蚀【例1】(2023秋•延庆区期末)用如图装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是（）A．铁发生的电极反应：Fe﹣3e﹣═Fe3+ B．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响 C．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀 D．试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱【答案】：D【解析】：A．铁为负极，其电极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故A错误；B．炭粉存在，构成原电池，加快铁腐蚀的速率，故B错误；C．导管口产生气泡，是由于反应放热，不能证明铁发生了析氢腐蚀，故C错误；D．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能，导管口产生气泡，试管恢复至室温后，导管末端形成一段稳定的水柱，故D正确；故答案为：D。【例2】(2022秋•朝阳区期末)化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：序号实验Ⅰ实验Ⅱ实验现象铁钉周边出现______色锌片周边未见明显变化铁钉周边出现蓝色铜片周边略显红色下列说法不正确的是（）A．实验Ⅰ中铁钉周边出现红色 B．实验Ⅰ中负极的电极反应式：Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣ D．对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀【答案】：B【解析】：A．实验Ⅰ中铁钉做正极，锌是负极，金属发生吸氧腐蚀，正极铁电极附近发生电极反应为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，显示碱性，遇到酚酞变红色，故A正确；B．实验Ⅰ中铁钉做正极，锌是负极，发生失电子的氧化反应：Zn﹣2e﹣═Zn2+，故B错误；C．实验Ⅱ中金属铜是正极，氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，故C正确；D．镀锌铁板破损后，金属锌是负极，金属铁是正极，镀铜铁板在镀层破损后，金属铁是负极，金属铜是正极，原电池中正极上的金属被保护，所以镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确；故答案为：B。【例3】(2023秋•宝安区期末)金属被具有一定导电性的涂层覆盖，当金属构件(车身、桥梁等)的保护涂层有擦伤或裂缝且在潮湿环境时，金属的腐蚀情况如图所示，下列说法不正确的是（）A．缝隙限制了介质的扩散，导致金属被腐蚀穿透 B．金属表面发生反应O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ C．钢铁被腐蚀时，微粒2是电子，微粒1是Fe3+ D．在潮湿的空气中能生成铜锈【答案】：C【解析】：A．缝隙狭窄，所以限制了介质的扩散，所以导致金属被腐蚀穿透，故A正确；B．该金属表面发生吸氧腐蚀，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正确；C．钢铁被腐蚀时，Fe失电子生成Fe2+，所以微粒1是Fe2+，故C错误；D．在潮湿的空气中Cu、CO2、H2O能生成Cu2(OH)2CO3，故D正确；故答案为：C。【例4】(2021春•海淀区校级月考)生铁在pH＝2和pH＝4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，所得结果如图所示。下列说法中，正确的是（）A．曲线a记录的是pH＝4的盐酸中压强的变化 B．在弱酸性溶液中，生铁不能发生吸氧腐蚀 C．两容器中负极反应均为Fe﹣2e﹣═Fe2+ D．曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣【答案】：C【解析】：A．曲线a的压强随着反应的进行而逐渐增大，说明发生析氢腐蚀，发生析氢腐蚀的条件是酸性较强，则该容器中的盐酸pH＝2，故A错误；B．曲线b的压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，对应的应是酸性较弱的pH＝4的盐酸溶液，所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀，故B错误C．两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C正确；D．曲线b的压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，对应的应是酸性较弱的pH＝4的盐酸溶液，电解质溶液呈酸性，正极反应为O2+4e﹣+4H+═2H2O，故D错误；故答案为：C。【例5】(2023秋•南充月考)研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液，进行铁的电化学腐蚀实验，容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是（）A．0﹣t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量 B．铁被氧化的电极反应式为：Fe﹣3e﹣＝Fe3+ C．碳粉上发生了氧化反应 D．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能【答案】：A【解析】：A．根据PV＝nRT，0﹣t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量使压强增大，故A正确；B．铁被氧化生成亚铁离子，其电极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故B错误；C．铁发生氧化反应，碳粉为正极，发生还原反应，故C错误；D．铁腐蚀过程中化学能部分转化为电能，还有转化成热能的部分，故D错误；故答案为：A。【例6】(2024•丰台区一模)恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。下列说法不正确的是（）A．AB段主要发生析氢腐蚀 B．AD段负极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．BC段正极反应式主要为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe+O2+4H+═2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O═4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同【答案】：C【解析】：A．AB段pH＜7，溶液显酸性，酸溶液中主要发生析氢腐蚀，故A正确；B．AD段铁做原电池负极，失电子发生氧化反应，负极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B正确；C．BC段溶液显酸性，正极反应式主要为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，故C错误；D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，发生反应，电子守恒和离子方程式定量关系得到：2Fe+O2+4H+═2Fe2++2H2O消耗H+的量与4Fe2++O2+10H2O═4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同，故D正确；故答案为：C。【例7】(2023秋•顺义区期末)某小组探究不同pH时钢铁的腐蚀，实验装置及结果如下。下列说法正确的是（）A．pH＝2.0时，300～400s的反应速率比100～200s的速率快，可能与反应放热有关 B．pH＝2.5时，碳粉作正极，发生的主要反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣ C．pH＝4.0时，仅发生析氢腐蚀 D．当析氢腐蚀为主时，pH越大，反应速率越大【答案】：A【解析】：A．pH＝2.0时，正极电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，300～400s的氢离子浓度小于100～200s的氢离子浓度，但气体压强增大，可能与反应放热有关，反应为放热反应，温度影响为主，故A正确；B．pH＝2.5时，碳粉作正极，主要是析氢腐蚀，电极反应：2H++2e﹣＝H2↑，故B错误；C．图象分析可知，pH＝4.0时，气体压强减小，原因是发生了吸氧腐蚀，故C错误；D．当析氢腐蚀为主时，pH越大，反应速率越慢，故D错误；故答案为：A。【例8】(2023秋•房山区期末)某化学小组利用手持技术探究铁钉在4种溶液中的吸氧腐蚀，下表为得到的相关实验数据。下列说法不正确的是（）实验装置编号浸泡液pH氧气体积分数随时间的变化①1.0mol•L﹣1NH4Cl5②0.5mol•L﹣1(NH4)2SO45③1.0mol•L﹣1NaCl7④0.5mol•L﹣1Na2SO47A．铁钉吸氧腐蚀的负极反应为Fe﹣2e﹣═Fe2+ B．由实验可知Cl﹣、能加快铁的吸氧腐蚀速率 C．曲线先陡后平可能是由于生成的氢氧化物增加，阻碍了反应继续进行 D．由实验可知水解产生的H+能减少难溶氢氧化物的生成，酸性越强吸氧腐蚀的速率越大【答案】：D【解析】：A．铁钉发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子生成Fe2+，正极上O2得电子生成OH﹣，所以负极反应为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A正确；B．对比NaCl、NH4Cl与氧气体积分数随时间的变化知，NH4Cl能加快铁的吸氧腐蚀速率；对比NH4Cl、(NH4)2SO4与氧气体积分数随时间的变化知，(NH4)2SO4能加快铁的吸氧腐蚀速率，由此得出Cl﹣、能加快铁的吸氧腐蚀速率，故B正确；C．随着反应的进行，溶液中生成的氢氧化物逐渐增多，曲线逐渐平缓，所以曲线先陡后平可能是由于生成的氢氧化物增加，阻碍了反应继续进行，故C正确；D．水解产生的H+能减少难溶氢氧化物的生成，但酸性越强吸氧腐蚀的速率越小，铁钉发生析氢腐蚀，故D错误；故答案为：D。题型二：金属的防护【例9】(2023秋•海淀区校级期末)关于金属腐蚀与防护的如下各叙述中，正确的是（）A．常温下潮湿的空气中，金属主要发生化学腐蚀 B．铁发生析氢腐蚀的负极反应式为Fe﹣3e﹣＝Fe3+ C．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 D．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极法【答案】：D【解析】：A．置于潮湿的空气中的金属能形成原电池，主要发生电化学腐蚀，故A错误；B．铁发生析氢腐蚀时，负极Fe失去电子生成亚铁离子，电极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B错误；C．马口铁是镀锡铁，镀层破损后，铁做负极，被氧化，被腐蚀时首先是铁被氧化，故C错误；D．锌比铁活泼，可为原电池的负极被氧化，铁为正极被保护，为牺牲阳极法，故D正确；故答案为：D。【例10】(2022秋•石景山区期末)下列有关金属腐蚀和保护的说法，不正确的是（）A．埋在潮湿土壤里的铁管比在干燥的土壤里更容易被腐蚀 B．牺牲阳极法利用电解原理保护金属 C．生铁比纯铁容易生锈 D．镀银的铁制品，镀层损坏后，露出的铁表面更容易被腐蚀【答案】：B【解析】：A．铁管埋在潮湿的土壤中会与周围的环境形成原电池，加快铁管腐蚀，故A正确；B．牺牲阳极法是利用原电池原理保护金属，故B错误；C．生铁是含碳的铁合金，容易形成原电池，此时铁作负极被腐蚀，所以生铁比纯铁容易生锈，故C正确；D．镀银的铁制品，镀层损坏后，镀层、铁与外界环境形成原电池，铁作负极被腐蚀，故D正确；故答案为：B。【例11】(2024•梅州一模)城镇地面下埋有纵横交错的金属管道，在潮湿的土壤中易腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是（）A．钢铁输水管作为负极 B．金属镁是作为牺牲阳极材料 C．该装置只有一条电线，没有构成闭合回路 D．这种防腐蚀的方法称为外加电流法【答案】：B【解析】：A．金属活泼性：镁＞铁，镁做负极，钢铁输水管作为正极，故A错误；B．镁做负极，被腐蚀，金属镁是作为牺牲阳极的材料，属于牺牲阳极法，故B正确；C．该装置只有一条电线，还有潮湿的土壤环境，可以构成闭合回路，故C错误；D．这种防腐蚀的方法称为牺牲阳极法，故D错误；故答案为：B。【例12】(2023秋•大通县期末)将金属X连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法错误的是（）A．钢铁设施表面因有电子流入而被保护 B．钢铁设施的电极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．形成电化学保护时，金属X作负极 D．通常情况下，钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中的快【答案】：B【解析】：A．当铁管做原电池的正极时被保护，将导线与金属M相连，X做负极，失去电子沿着导线进入铁设施表面，因钢铁设施累积大量电子而被保护，故A正确；B．阴极其实是原电池的正极，发生还原反应，该电极反应式为2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，故B错误；C．该装置为原电池，是牺牲阳极法，活泼的金属X做负极，故C正确；D．海水中有大量的盐，电解质溶液导电性强，金属更容易腐蚀，所以钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中的快，故D正确；故答案为：B。【例13】(2024•红桥区二模)某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是（）A．装置A利用的是牺牲阳极法 B．取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀 C．向c处滴加几滴酚酞溶液，变红 D．在d处上方放置湿润的淀粉﹣KI试纸，试纸变蓝【答案】：B【解析】：A．通过以上分析知，装置A利用的是牺牲阳极法，故A正确；B．装置A中Fe电极上氧气得电子和水反应生成OH﹣，没有Fe2+生成，所以取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀，故B错误；C．c处电极上水得电子生成H2和OH﹣，溶液呈碱性，所以向c处滴加几滴酚酞溶液，变红，故C正确；D．d处氯离子放电生成氯气，氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘，淀粉遇碘变蓝色，所以在d处上方放置湿润的淀粉﹣KI试纸，试纸变蓝，故D正确；故答案为：B。【例14】(2024•浙江)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。如图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﹣+2H2O＝4OH﹣ 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【答案】：B【解析】：A．分析可知图1中牺牲的阳极失电子发生氧化反应，图2中，阳极材料为辅助阳极，本身不失去电子，故A错误；B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中氢离子放电，海水中溶解的氧气也会竞争放电，可发生反应：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正确；C．图2中，外加电流法，理论上只要能对抗铁闸门表面的腐蚀电流即可，当铁闸门表面的腐蚀电流为0时保护效果最好，腐蚀电流随着环境变化而变化，若外加电压保持恒定不变，不能抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，故C错误；D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了铁的反应，铁闸门不发腐蚀，牺牲阳极和辅助阳极均发生了氧化反应，故D错误；故答案为：B。【例15】(2023秋•东城区校级期末)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．制成不锈钢【答案】：A【解析】：A．此为外加电流法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连，故A错误；B．镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，故B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，故C正确；D．制成不锈钢可以起到防护作用，故D正确；故答案为：A。【例16】(2022秋•海淀区校级期中)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)。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法错误的是（）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．将Zn换成Cu，可用①的方法判断Fe比Cu活泼 D．验证Zn保护Fe时不能用①的方法【答案】：C【解析】：A．①②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有亚铁离子，可能的原因为K3[Fe(CN)6]将Fe氧化，故A正确；B．②中铁没有被腐蚀，而③铁腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，故B正确；C．实验①可说明铁被氧化，说明方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，则换成铜，也不能证明金属的活泼性，故C错误；D．如铁不纯，也可形成原电池反应而被氧化，加入K3[Fe(CN)6]可在铁的表面生成蓝色沉淀，则验证Zn保护Fe时不能用①的方法，应用②的方法，故D正确；故答案为：C。【例17】(2022春•成都期中)金属的防腐蚀措施有利于延长金属的使用寿命，图1和图2是两种防腐蚀措施的示意图。下列说法错误的是（）A．图1是牺牲阳极法的示意图，锌块作负极 B．图1中，钢闸门上发生的电极反应为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ C．图2中，高硅铸铁处发生还原反应 D．图2中的钢闸门连接直流电源的负极【答案】：C【解析】：A．该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，钢闸门作正极被保护，属于牺牲阳极法，故A正确；B．该装置构成原电池，Zn易失电子作负极，钢闸门作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正确；C．该装置构成电解池，高硅铸铁作阳极、钢闸门作阴极，阳极上失电子发生氧化反应，故C错误；D．该装置构成电解池，被保护的金属钢闸门做阴极，连接电源负极，故D正确；故答案为：C。【例18】(2020秋•丰台区期中)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列2种腐蚀现象回答下列问题：（1）图1，被腐蚀的金属为______，其腐蚀类型属于______(填字母)。图2，金属腐蚀类型属于______(填字母)。A．化学腐蚀 B．电化学腐蚀 C．析氢腐蚀 D．吸氧腐蚀（2）图1中Cu的作用是_____________，结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理______________________________________________________________。（3）图2中铁的生锈过程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3•nH2O，将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整：正极反应为___________________________，负极反应为___________________，总反应为_________________________________。（4）下列防止铁制品生锈的措施合理的是______。A．在铁闸门表面涂油漆B．在地下铁管道上安装若干镁合金C．将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化【答案】：见解析【解析】：（1）根据图1集合原电池原理可知，Fe的活动性大于Cu，则Fe作原电池负极被腐蚀，Cu作原电池正极，该腐蚀类型属于电化学腐蚀，由于水膜中溶有SO2，SO2与H2O反应生成H2SO3使水膜呈酸性，属于析氢腐蚀，图2中，碱性环境下氧气参与电极反应，故为电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，故答案为：Fe；BC；BD；（2）由（1）知Cu作原电池正极，不参与电极反应，但Fe与Cu组合成电化学腐蚀可加快Fe被腐蚀的速率，故Cu的作用是正极材料、导电，Cu作正极，H+在内电路中移向正极，得到电子，生成H2，铁作负极，在外电路中失去电子，电子向负极移向正极，金属Fe被腐蚀成亚铁离子，故答案为：正极材料、导电；H+在内电路中移向正极，得到电子，生成H2，铁作负极，在外电路中失去电子，电子向负极移向正极，金属Fe被腐蚀成亚铁离子；（3）由图2可知铁的生锈过程为金属的吸氧腐蚀，正极在碱性环境下吸收氧气，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，负极为Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe(OH)2，总反应为：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，故答案为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；Fe﹣2e﹣＝Fe2+；2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2；（4）根据金属腐蚀的三大要点(与O2、H2O、酸溶液)分析，A．在铁闸门表面涂油漆，可防止铁闸门与O2接触，故A正确；B．在地下铁管道上安装若干镁合金，利用牺牲阳极法防止铁生锈，故B正确；C．将铁罐与浓硫酸等强氧化剂接触，使之发生钝化，可在Fe罐表面形成一层特殊的氧化膜保护层，防止Fe继续被腐蚀，故C正确；故答案为：ABC。【例19】(2023秋•通州区期末)铁的腐蚀与防护和生产生活密切相关。Ⅰ.生铁的腐蚀如图1实验装置中，U形管内为红墨水，a、b试管中分别盛有氯化铵溶液和食盐水，各加入生铁片，一段时间后，红墨水柱两边的液面变为左低右高。（1）猜测a试管中生铁发生______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。（2）b试管中正极上发生的电极反应为___________________________________。Ⅱ.生铁防护一电镀法i．用电解的方法制备CuSO4电镀液，如图2所示。（3）与直流电源a端相连的电极材料是______(填“铜片”或“石墨”)。（4）将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验，发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高，结合化学用语解释pH升高的原因是___________________________________________________。ii．测定CuSO4溶液的浓度。实验操作为：准确量取V1mL待测液于锥形瓶中，调节溶液pH＝3～4，加入过量的KI，用amol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2mL。上述过程中反应的离子方程式：2Cu2++4I﹣═2CuI(白色)↓+I2，2S2+I2═2I﹣+S4。（5）CuSO4溶液的浓度是____________mol/L(用含a、V1、V2的代数式表示)。ⅱi．生铁片上电镀铜已知：Cu2+放电的速率缓慢且平稳，有利于得到致密、细腻的镀层。（6）生铁片应与电源的______相连。（7）向CuSO4溶液中加入过量氨水，发生反应Cu2++4NH3⋅H2O⇌[Cu(NH3)4]2++4H2O，制得铜氨溶液，可使镀层更加致密、细腻。原因是__________________________________________________。【答案】：见解析【解析】：（1）a试管中盛有氯化铵溶液，为酸性环境，则生铁发生析氢腐蚀，故答案为：析氢；（2）b试管中盛有食盐水，为中性环境，发生吸氧腐蚀，则正极上发生的电极反应为，故答案为：；（3）电解池中阴离子向阳极移动，则与直流电源a端相连的电极为阳极，电解的方法制备CuSO4电镀液，则阳极材料是铜片，故答案为：铜片；（4）将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验，发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高，结合化学用语解释pH升高的原因是替换为Na2SO4后，阴极区发生反应，阴极区c(OH﹣)＞c(H+)，OH﹣也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH升高，故答案为：替换为Na2SO4后，阴极区发生反应，阴极区c(OH﹣)＞c(H+)，OH﹣也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH升高；（5）反应的关系式为：2CuSO4～I2～2S2，则CuSO4溶液的浓度是mol/L＝mol/L，故答案为：；（6）生铁片上电镀铜，生铁片为镀件，为阴极，则生铁片应与电源的负极相连，故答案为：负极；（7）向CuSO4溶液中加入过量氨水，发生反应Cu2++4NH3⋅H2O⇌[Cu(NH3)4]2++4H2O，制得铜氨溶液，可使镀层更加致密、细腻的原因是降低Cu2+的浓度，使得Cu2+放电速率减缓，同时通过平衡的移动补充放电消耗的Cu2+，使其浓度保持相对稳定，达到放电速率平稳的作用，故答案为：降低Cu2+的浓度，使得Cu2+放电速率减缓，同时通过平衡的移动补充放电消耗的Cu2+，使其浓度保持相对稳定，达到放电速率平稳的作用。课后练习课后练习【练1】(2023秋•东城区期末)关于金属的腐蚀和防护，下列说法不正确的是（）A．有盐水残留的铁锅易生锈 B．铜板上的铁铆钉易被氧化生锈 C．在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命 D．利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阳极【答案】：D【解析】：A．铁锅中的Fe、C和盐水构成原电池，Fe易失电子作负极，加速被腐蚀，所以有盐水残留的铁锅易生锈，故A正确；B．Fe、Cu和电解质溶液构成原电池，Fe易失电子作负极，加速被腐蚀，所以铜板上的铁铆钉易被氧化生锈，故B正确；C．Mg、Fe和电解质溶液构成原电池，Mg易失电子作负极、Fe作正极，则Fe被保护，所以在某些钢制暖气片内放置镁棒，目的是延长暖气片使用寿命，故C正确；D．作电解池阳极的金属加速被腐蚀，利用外加电流法保护钢闸门时，应将钢闸门作为阴极，故D错误；故答案为：D。【练2】(2023秋•海淀区校级期中)下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，不正确的是（）ABCD铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀连接锌棒后，电子由锌流向铁管道阴极的电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+【答案】：D【解析】：A．铜板打上铁铆钉形成的原电池中，金属铜板做原电池的正极，正极是被保护的电极，所以铜板更不易被腐蚀，故A正确；B．暖气片表面刷油漆可将金属和空气中的氧气以及水蒸气隔绝，防止金属腐蚀，故B正确；C．连接锌棒后，形成原电池，金属锌是负极，电子从负极流向正极，即电子由锌流向铁管道，故C正确；D．电解池的阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，废铁是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故D错误；故答案为：D。【练3】(2023秋•房山区校级期中)下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是（）A．铝不易与氧气发生反应，具有很强的抗腐蚀能力 B．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 C．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 D．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程【答案】：A【解析】：A．Al属于亲氧元素，极易和空气中的O2反应生成致密的氧化铝薄膜而具有很强的抗腐蚀能力，故A错误；B．钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，所以钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀，故B正确；C．中性或弱酸性条件下，金属发生吸氧腐蚀，酸性环境下，金属发生析氢腐蚀，则电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，故C正确；D．金属腐蚀时失电子生成阳离子，则金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，故D正确；故答案为：A。【练4】(2023秋•福州期中)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【答案】：A【解析】：A．该装置为外加电流法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连，故A错误；B．镁比铁活泼，该装置为为牺牲阳极法，故B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，故C正确；D．铁表面刷油漆，起到防护作用，以隔绝空气和水，故D正确；故答案为：A。【练5】(2024•湖北模拟)防止钢铁腐蚀有利于节约资源、现采用如图所示的两种阴极保护法，其中高硅铸铁是惰辅助阳极。下列说法错误的是（）A．当K位于N时，该防护方法为牺牲阳极法 B．当K位于M时，钢铁桥墩表面有大量电子 C．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 D．保护电流应该根据环境条件变化进行调整【答案】：C【解析】：A．当K位于N时，该装置是原电池，该防护方法为牺牲阳极法，故A正确；B．当K位于M时，该装置是电解池，钢铁桥墩表面有大量电子，起到保护作用，故B正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，故C错误；D．保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故D正确；故答案为：C。【练6】(2024•揭阳二模)某同学进行以下实验：操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法正确的是（）A．腐蚀过程中有H2生成 B．边缘处红色说明：Fe﹣3e﹣═Fe3+ C．反应后中心区域溶液的pH＞7 D．反应过程中化学能完全转化为电能【答案】：C【解析】：A．弱酸性和中性溶液中Fe发生吸氧腐蚀，饱和食盐水溶液呈中性，所以生铁片发生吸氧腐蚀，故A错误；B．Fe发生吸氧腐蚀，Fe电极反应式为Fe﹣2e﹣＝Fe2+，极反应式为2H2O+4e﹣+O2＝4OH﹣，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红色，所以边缘处为红色，故B错误；C．生铁片发生吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O+4e﹣+O2＝4OH﹣，溶液呈碱性，pH＞7，故C正确；D．发生吸氧腐蚀过程中放热，所以化学能不完全转化为电能，故D错误；故答案为：C。【练7】(2023秋•沈阳期末)在生产生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是（）A．生铁浸泡在食盐水中易发生析氢腐蚀 B．在船舶外壳安装锌块，利用了牺牲阳极法 C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是Fe﹣3e﹣＝Fe3+ D．将钢铁闸门与电源正极相连的防腐措施属于外加电流法【答案】：B【解析】：A．食盐水显中性，生铁浸泡在中性溶液中易发生吸氧腐蚀，故A错误；B．在船舶外壳安装锌块，锌比铁活泼作负极，利用了牺牲阳极法，故B正确；C．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是铁失去电子形成亚铁离子，Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C错误；D．钢铁闸门应与电源负极相连通过还原反应保护，属于外加电流保护法，不是正极，故D错误；故答案为：B。【练8】(2023秋•蓝田县期末)模拟电化学腐蚀及防护的装置如图所示，下列有关说法正确的是（）A．若a、b用导线连接，则铁片主要发生析氢腐蚀 B．若a、b不用导线连接，则d处比c处更易产生铁锈 C．若a、b分别连接电源的正、负极，则会加快铁片的腐蚀 D．若a、b用导线连接，将石墨换成铜棒，则铁片的腐蚀会减慢【答案】：C【解析】：A．若a、b用导线连接，该装置构成原电池，弱酸性或中性条件下铁发生吸氧腐蚀，在强酸条件下发生析氢腐蚀，所以铁片在海水中主要发生吸氧腐蚀，故A错误；B．若a、b不用导线连接，铁片发生吸氧腐蚀，且氧气浓度越大，铁片越容易生锈，氧气浓度：c点大于d点，所以在c处比d处更易产生铁锈，故B错误；C．若a、b分别连接电源正极、负极，则Fe为阳极、石墨为阴极，则会加快铁片的腐蚀，故C正确；D．若a、b用导线连接，将石墨换成铜棒，铁片仍然作负极，Fe片腐蚀速率不会减慢，故D错误；故答案为：C。【练9】(2023秋•东莞市期末)下列关于金属的腐蚀与防护说法正确的是（）A．图①中越靠底部铁棒腐蚀越严重 B．图②中往Fe电极区滴入2滴K3[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀 C．图③中使M成为原电池的正极，从而保护了钢铁输水管 D．图④中外接电源使钢铁表面腐蚀电流接近于零，从而保护了钢铁【答案】：D【解析】：A．铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，插入海水中的铁棒，越靠近底端氧气的浓度越小，则腐蚀越轻，故A错误；B．锌作负极，铁作正极，铁电极附近不会产生亚铁离子，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6]溶液，溶液不变蓝，故B错误；C．原电池的正极被保护，则金属M应该做负极，M的活泼性要比铁强，故C错误；D．图④中钢铁闸门外接电源负极，使钢铁表面腐蚀电流接近于零，从而保护了钢铁，故D正确；故答案为：D。【练10】(2023秋•杭州期末)化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如图：实验ⅠⅡ装置现象锌片附近处颜色无变化，裸露在外的铁钉附近处出现红色。铜片附近处出现红色，裸露在外的铁钉附近处出现蓝色下列说法正确的是（）A．实验Ⅰ和Ⅱ中铁钉均为负极 B．实验Ⅰ和Ⅱ中均发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ＞实验Ⅱ C．一段时间后，实验1铁钉附近也出现了蓝色，可能是K3[Fe(CN)6]氧化了单质Fe D．一段时间后，实验Ⅰ和实验Ⅱ中均出现红褐色【答案】：C【解析】：A．实验Ⅰ中铁做正极，Ⅱ中铁钉为负极，故A错误；B．实验Ⅰ和Ⅱ中均发生吸氧腐蚀，实验Ⅰ中铁做正极，Ⅱ中铁钉为负极，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ＜实验Ⅱ，故B错误；C．实验Ⅰ电化学腐蚀过程中不能生成亚铁离子，则一段时间后，实验1铁钉附近也出现了蓝色，可能是K3[Fe(CN)6]氧化了单质Fe，故C正确；D．实验Ⅰ中铁钉做正极，锌是负极，锌失电子生成锌离子，金属发生吸氧腐蚀，正极铁电极附近发生电极反应为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，不会生成氢氧化铁红褐色的沉淀；实验Ⅱ中铁为负极，失电子生成亚铁离子，正极为铜，氧气得电子生成氢氧根离子，亚铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，再被氧气氧化生成氢氧化铁，红褐色沉淀，故D错误；故答案为：C。【练11】(2023秋•南开区期末)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用如图所示的方法对其进行保护，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关叙述中正确的是（）A．这种电化学保护法是牺牲阳极法 B．通电后外电路的电子被强制流向高硅铸铁 C．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零 D．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的【答案】：C【解析】：A．该装置属于电解池，所以该方法为外加电流法，故A错误；B．通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故B错误；C．被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，故C正确；D．高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极周边发生氧化反应，电极不损耗，故D错误；故答案为：C。【练12】(2023秋•重庆期末)下列关于金属腐蚀和防腐的说法不正确的是（）A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀 B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀 C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀 D．改变金属的内部结构，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀【答案】：A【解析】：A．海上舰艇的腐蚀主要为吸氧腐蚀，是电化学腐蚀，故A错误；B．锌块比铁活泼，会先被腐蚀，可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极法防止金属腐蚀，故B正确；C．金属腐蚀的条件是与空气和水接触，刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确；D．改变金属的内部结构可以防止金属腐蚀，将金属做成合金可有效防止金属被腐蚀，故D正确；故答案为：A。【练13】(2023秋•鄂尔多斯期末)如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）A．②①③④ B．④③①② C．④②①③ D．③②④①【答案】：A【解析】：根据图知，②③装置是原电池，在②中，金属铁做负极，③中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，所以②＞③，④装置是电解池，其中金属铁为阴极，被保护，①中金属铁发生吸氧腐蚀，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，所以腐蚀速率是：②①③④。故答案为：A。【练14】(2023秋•郑州月考)某学习小组按如图的两组装置来探究钢铁的腐蚀情况。下列相关说法错误的是（）A．两组装置中负极均为左池的铁片 B．图Ⅰ中将石墨电极换成锌棒，可减缓铁片被腐蚀 C．若向图Ⅱ两池中滴加酚酞溶液，铁片Ⅰ附近出现红色 D．图Ⅱ中氧气浓度差异会导致电流计示数不同【答案】：C【解析】：A．图1中铁、碳构成原电池，铁为负极；图Ⅱ中，右池通入氧气，氧气得电子发生还原反应，所以右池铁片为正极、左池铁片为负极，两组装置中负极均为左池的铁片，故A正确；B．图Ⅰ中将石墨电极换成锌棒，构成原电池，锌为负极、铁为正极，可减缓铁片被腐蚀，故B正确；C．图Ⅱ中铁片Ⅰ是负极，发生反应Fe﹣2e﹣＝Fe2+，铁片Ⅱ是正极，发生反应O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，若向图Ⅱ两池中滴加酚酞溶液，铁片Ⅱ附近出现红色，故C错误；D．图Ⅱ中氧