考点15 金属的电化学腐蚀与防护 2022-2023学年上海市高二化学同步考点归纳与测试（沪科版2020选择性必修1）（原卷版）

考点15金属的电化学腐蚀与防护【核心考点梳理】日常生活中我们经常能看到一些金属腐蚀现象，如铁器生锈、铜器表面产生铜绿，铝表面出现白斑等。金属被腐蚀后，其外形和机械性能会发生很大变化，从而给生产、生活带来非常严重的危害。全世界每年因金属腐蚀而造成的直接经济损失远超地震、水灾、火灾等自然灾害造成的总和。所以，研究金属腐蚀的成因，建立金属的防护措施具有十分重要的现实意义。

一、金属的电化学腐蚀金属腐蚀的本质：是金属或合金被氧化而损耗的过程。(1)化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀，直接被氧化剂氧化，无电流产生；。(2)电化学腐蚀：不纯的金属或合金与周围电解质溶液接触而发生原电池反应产生的腐蚀，相对活泼的金属被氧化，有电流产生．钢铁的电化腐蚀又分为析氢腐蚀（酸性条件下）和吸氧腐蚀（中性或碱性条件下）．钢铁制品在潮湿的空气里易生锈，也是由电化学腐蚀造成的。在潮湿的空气中钢铁表面会形成一个薄层水膜，水膜中溶解了一些来自大气的CO2、SO2等酸性气体，使水膜呈弱酸性，而钢铁里面含有少量的碳。于是构成许多以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池，形成的电化学腐蚀为析氢腐蚀，特征是金属腐蚀后放出氢气。析氢腐蚀：负极：2Fe-4e=2Fe2+，正极：2H++2e=H2↑总反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑第二种钢铁腐蚀的电极反应方程式为吸氧腐蚀，腐蚀的过程中有氧气的参与：吸氧腐蚀：负极：2Fe-4e=2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e=4OH-总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2二、金属的防护一般有三条途径：其一是改变金属内部结构，如制成合金；其二是涂保护层，保持干燥；其三是电化学保护法[牺牲阳极的阴极保护法(被保护金属作负极)；外加电源的阴极保护法(被保护金属接电源的负极)]。强调：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀；同一种金属腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质溶液【核心归纳】金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，例如，钢铁生锈的主要过程为：析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）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【必备知识基础练】港珠澳大桥设计寿命120年，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：2Fe + O2+ 2H2O =

2Fe(OH下列叙述中正确的是(

)A.电子工业中，用三氯化铁溶液腐蚀铜箔印刷线路板，发生的反应属于电化学腐蚀

B.钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大

C.如图所示的装置可防止铁钉生锈

D.电解精炼铜时，阳极和阴极的质量变化相等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【关键能力提升练】

埋在地下的钢管常用如下图所示方法加以保护，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法正确的是(

)A.金属棒X的材料可能为铜 B.金属棒X的材料可能为碳

C.钢管附近土壤的pH可能会上升 D.这种方法称为外加电流的阴极保护法下列说法中，不正确的是A.钢铁发生吸氧腐蚀

B.钢铁发生析氢腐蚀

C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好

D.钢闸门作为阴极而受到保护铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是(

)A.腐蚀过程中铜极上始终只发生：2H++2e−=H2个某同学做了如下实验：下列说法中正确的是(

)装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针偏转A.加热铁片I所在烧杯，电流表指针会发生偏转

B.用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、IV附近溶液，可判断电池的正、负极

C.铁片I、Ⅲ的腐蚀速率相等

D.“电流计指针未发生偏转”，说明铁片I、铁片Ⅱ均未被腐蚀将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：

已知：构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越大(亦即反应越快)。请依据表中数据判断：(1)根据题意判断，最活泼金属为______(填字母序号)，由此也可知下列各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为________________(填序号)。

(2)若滤纸改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是_____金属(填字母序号)，其负极的电极反应为___________________________________，若(2)中滤纸上析出沉淀为9.8 g，则转移电子为_____ mol。

(3)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷(C4H10)气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3【学科素养拔高练】用如图装置可以模拟铁的电化学防护，下列说法不正确的是(

)A.若X为锌棒，幵关K置于B处时，铁电极反应为2H++2e−=H2↑

B.若X为锌棒，幵关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C.若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极反应2H

利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。实验装置实验编号

浸泡液pH氧气浓度随时间的变化①1.0 mol/L N5②0.5 mol/L (N5③1.0 mol/L NaCl7④0.5 mol/L N7下列说法不正确的是(

)A.上述正极反应均为O2+4e−+2H2O=4OH−

B.在不同溶液中，Cl−是影响吸氧腐蚀速率的主要因素下列装置或操作能达到目的是(

)A.装置①探究H2SO4浓度对反应速率的影响

B.装置②可用于测定中和热

C.装置③测定O2的生成速率深埋的铸铁管道易被潮湿土壤中厌氧性硫酸盐还原菌腐蚀造成巨大经济损失，其腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是A.铸铁管道为负极，是电子的流出极

B.正极反应式为SO42−+4H2O+8e电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛．(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择________(填字母)．

a.碳棒

b.锌板

c.铜板(2)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔．图2为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金．①E为该燃料电池的________(填“正”或“负”)极．F电极上的电极反应式为________________________________．②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因________________________________．(3)乙醛酸(HOOC—CHO)是有机合成的重要中间体．工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图3所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸．①N电极上的电极反应式为________________________________________．②若有2 molH+通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为________

甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：

(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=−890kJ⋅mol−1

C2H2(g)+52O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H2=−1300kJ⋅mol−1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=−572kJ⋅mol−1

则2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)△H=______kJ⋅mol−1。

(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行CH4的裂解。

①若用、、和分别表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂，在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图1所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是______(填字母)。

②在