人教版 选择性必修1 化学反应原理 第三节　金属的腐蚀与防护(01).DOCX

1、第三节第三节金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 【课程标准要求】 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2.了解防止金属腐蚀的措施。 3.能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象，选择并设计防腐蚀措施。 一、金属的腐蚀 1.金属腐蚀 (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)分类：由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般 金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀与电化学腐蚀。 2.化学腐蚀与电化学腐蚀 3.钢铁的电化学腐蚀 由于条件下同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 类别 项目 析氢腐蚀吸氧腐蚀 图形描述 条件水膜酸性较

2、强水膜酸性较弱或呈中性 电极负极Fe2e =Fe2 反应 正极 2H 2e =H2 2H2OO24e =4OH 总反应 Fe2H =Fe2 H2 2Fe2H2O O2=2Fe(OH)2 联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【微自测】 1.判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)Al、Fe、Cu 在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物() (2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成 Fe3 () (3)纯银制品表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同() (4)钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀() 二、金属的防护 1.金属的防护原理 金属的防护主要是从金属与金属接触的物质及

3、两者反应的条件等方面来考虑的。 2.金属防护的措施 (1)改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，例如，在普通钢中加 入铬、镍等制成不锈钢产品。 (2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防 护方法。 在钢铁表面喷涂油漆、矿物油脂或覆盖搪瓷、塑料等。用电镀的方法在钢铁表 面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理，利用阳极氧化处理铝制品的表面， 形成致密的氧化膜而钝化等。 采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜等。 (3)电化学保护法 电化学牺牲阳极外加电流法 保护

4、 依据原电池原理电解池原理 原理 被保护金属作正极(阴极)；活泼 金属作负极(阳极)。阳极要定期 予以更换 将被保护金属与电源的负极相 连作阴极； 另一附加电极与电源 的正极相连作阳极 实例 示意图 【微自测】 2.远洋轮船的船体材料是合金钢，为了避免船体遭受腐蚀，通常在船壳(船底及船 侧)上镶嵌一些金属块 M。下列有关说法错误的是() A.该方法称为牺牲阳极法 B.M 可以是锌、镁、锡等金属 C.船壳主要发生吸氧腐蚀 D.该方法中负极反应为 Mne =Mn 答案B 解析为避免船体遭受腐蚀，通常在船壳上镶嵌锌等比铁更活泼的金属，发生腐 蚀时形成原电池，船体作正极而受到保护，该方法称为牺牲阳极，

5、A 正确；金属 M 可以是锌、镁等比铁活泼的金属，但不能是锡等比铁活泼性弱的金属，B 错误； 海水呈弱碱性，船壳在海水中发生吸氧腐蚀，C 正确；该方法中，M 作负极发生 氧化反应，电极反应式为 Mne =Mn，D 正确。 一、金属电化学腐蚀的类型与条件 【实验探究】 实验 1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支 试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图 1。 实验 2：向 100 mL 烧杯中加入约 50 mL 饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)； 将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒 中。如图 2。 (1)实验 1

6、的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？请分析变化的原因。 提示：实验 1 导气管中的水柱上升，铁钉生锈；铁钉中的 Fe、C 及食盐水三者构 成原电池，发生了电化学腐蚀，导气管中的水柱上升，说明发生了吸氧腐蚀。 (2)实验 2 的检流计指针是否偏转？若向实验 2 中插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶 液，将会观察到什么现象？写出该电极的电极反应式。 提示：检流计指针发生偏转；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞，溶液变红；2H2O O24e =4OH。 (3)若将实验 1 和实验 2 的溶液换成盐酸(均足量)，实验 1 的实验现象是什么？说 明发生的是哪种类型的电化学腐蚀？实验 2 中是否有电流通过？写出两极的

7、电极 反应式。 提示：铁钉表面有气泡冒出，铁钉逐渐溶解直至消失，试管中导管口有气泡冒出； 发生的是析氢腐蚀；有电流通过；正极(碳棒)：2H 2e=H2，负极(铁钉)： Fe2e =Fe2。 【核心归纳】 1.金属化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别 2.解答金属腐蚀类题目的思路 (1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。发生原电池反应引起的腐蚀 为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。 (2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极被腐蚀，较不活泼 的金属为正极被保护。 (3)正确判断介质溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、 中性溶液中发生吸氧腐蚀；

8、NH4Cl 溶液、稀 H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。 (4)根据金属活动性顺序分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属活动性顺序中氢前面的金 属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液 中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。 【实践应用】 1.如图所示，拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中，可以看到在贴近金 属条一边的溶液出现粉红色。该金属条可能是() A.镁B.锡 C.铝D.锌 答案B 解析拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中，可以看到在贴近金属条 一边的溶液出现粉红色，说明铁钉发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，另一金属

9、作正极，故另一种金属的活泼性小于铁，B 项符合要求。 2.如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是() A.该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B.正极为 C，发生的反应为氧化反应 C.在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D.正极反应为 O22H2O4e =4OH 答案D 解析钢铁中含有铁和碳，在海水中构成原电池，铁作负极，碳作正极，从图中 可以看出，空气中的 O2参加反应，所以发生了吸氧腐蚀，A 项错误；碳作正极， 发生的反应为还原反应，B 项错误；在酸性条件下，原电池的正极上发生 H 得电 子的还原反应，析出 H2，即在酸性条件下发生析氢腐蚀，C 项错误；发生吸氧腐 蚀时，O2在正极发生得电子

10、的还原反应：O22H2O4e =4OH，D 项正确。 二、金属防护的原理与措施 【核心归纳】 1.金属防护措施方法比较 2.金属的电化学防护方法比较 电化学 防护法 牺牲阳极法外加电流法 原理原电池原理电解原理 措施 被保护的金属作正极(阴极)， 以一种活动性较强的金属作负 极(阳极) 被保护的金属作阴极，惰性电 极作辅助阳极，连上直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、 铁管道装上若干锌块，可保护 钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁 管道等 【实践应用】 1.如下图是金属牺牲阳极法的实验装置，下列有关说法正确的是() A.该装置为电解池 B.本实验牺牲了金属 Fe 来保护金属 Zn C

11、.若加入 K3Fe(CN)6溶液，Fe 电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀 D.远洋货轮上镶嵌的金属 Zn 不需要更换 答案C 解析该装置没有外接电源，所以是原电池而不是电解池，故 A 项错误；锌比铁 活泼，失电子作负极，铁作正极，所以牺牲了锌保护了铁，故 B 项错误；铁被保 护，所以溶液中不会产生 Fe2 ，加入 K3Fe(CN)6溶液后，Fe 电极附近不会产生 带有特征蓝色的沉淀，故 C 项正确；远洋货轮船底镶嵌锌块，其中锌与铁构成原 电池，锌作负极，失电子发生氧化反应，锌被腐蚀，为保护货轮需定期更换，故 D 项错误。 2.(2020漳州高二检测)有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是()

12、 A.可在船壳外刷油漆进行保护 B.可将船壳与电源的负极相连进行保护 C 可在船底安装锌块进行保护 D.在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀 答案D 解析A.在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触，所以在船壳外刷油漆 可以对船壳进行保护，故 A 正确；B.将船壳与电源的负极相连，即船壳为阴极， 阴极材料不易被腐蚀，电解池的阴极金属被保护，故 B 正确；C.在船底安装锌块， 形成原电池，金属锌是负极，被腐蚀，正极材料 Fe 被保护，故 C 正确；D.海水 呈弱碱性，金属会发生吸氧腐蚀，即在海上航行时，船壳主要发生吸氧腐蚀，故 D 错误。 核心体系建构 1.如图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有

13、少量炭粉，装入内壁已分别用氯化 钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两个具支试管中，打开止水夹片刻后，下列有关 该实验的说法合理的是() A.甲装置导管口有气泡，乙装置导管内出现一段液柱 B.甲装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀 C.乙装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D.乙装置导管口有气泡冒出 答案D 解析甲装置中的电解质溶液呈中性，所以发生的是吸氧腐蚀，A、B 两项错误； 乙装置中的电解质溶液呈酸性，发生的是析氢腐蚀，有气体产生，C 项错，D 项 正确。 2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是() A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣易产生铜绿 B.镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁中铁

14、的腐蚀速率更慢 C.轮船的船体水位线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极法 D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面上镀上一层铬 答案C 解析黄铜(铜锌合金)制作的铜锣发生腐蚀时，铜作正极而受到保护，不易产生 铜绿，A 错误；镀层破损后，镀锡铁中金属铁为负极，易被腐蚀，而镀锌铁中铁 是正极，被保护，故镀锡铁中铁的腐蚀速率更快，B 错误；轮船的船体水位线以 下装锌块，由于 Zn 比 Fe 活泼，发生腐蚀时，Zn 作负极被腐蚀，船体作正极而受 到保护，属于牺牲阳极法，C 正确；不锈钢是把铬、镍等加入普通钢中制成的合 金，具有较强的抗腐蚀能力，并非在钢铁表面镀上了铬，D 错误。 3.利用如图所

15、示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 为碳棒，开关 K 置于 N 处，为外加电流法，可减缓铁的腐蚀 B.若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，X 极发生氧化反应 C.若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，为牺牲阳极法，可减缓铁的腐蚀 D.若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁极发生氧化反应 答案D 解析D 错误，若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，形成原电池，铁电极是正极， 发生还原反应。 4.请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。 在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图所示。 (1)图中 A 电极对应的金属是_(写元素名称)，B

16、 电极的电极反应式是 _。 (2)镀层破损后，镀铜铁和镀锌铁更容易被腐蚀的是_。 答案(1)铜Cu2 2e=Cu (2)镀铜铁 解析(1)题图是要在铁件的表面镀铜，故铜作阳极，铁作阴极，即 B 极为铁，发 生还原反应，电极反应式为 Cu2 2e=Cu；A 极为铜，发生氧化反应，电极反 应式为 Cu2e =Cu2。(2)铁比铜活泼，形成原电池时，铁为负极，铜为正极， 而锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被氧化，镀层 破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀。 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.下列对钢铁制品采取的措施不能防止钢铁腐蚀的是() A.保持表面干燥B.表面镀

17、锌 C.表面形成烤蓝D.表面镶嵌铜块 答案D 解析A.保持钢铁制品表面干燥，使金属不具备生锈的条件，能防止或减缓钢铁 腐蚀；B.在钢铁制品表面镀一层金属锌，采用的是牺牲阳极的阴极保护法，能防 止或减缓钢铁腐蚀；C.烤蓝能使钢铁制品与氧气和水隔绝，可以防止钢铁制品生 锈；D.在钢铁制品表面镶嵌铜块，铁比铜的金属活动性强，形成的原电池中，金 属铁作负极，可以加快腐蚀速率。 2.桥梁主要的防腐方法有钢梁上安装铝片；使用高性能富锌(富含锌粉)底漆； 使用高附着性防腐涂料；预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是() A.钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为 Fe3e =Fe3 B.防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极

18、，失去电子 C.防腐涂料可以防水、隔离 O2，降低吸氧腐蚀速率 D.方法只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除 答案A 解析钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为 Fe2e =Fe2，故 A 错误；铝、锌 的金属活动性大于铁，作原电池的负极，防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失 去电子，故 B 正确；防腐涂料可以防水、隔离 O2，降低吸氧腐蚀速率，故 C 正 确；钢铁防腐只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除，故 D 正确。 3.以下现象与电化学腐蚀无关的是() A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D.银质奖牌久置后表面变暗

19、答案D 解析电化学腐蚀是形成原电池，从而加速金属的腐蚀。A、B、C 选项均构成了 原电池；D 选项，银质奖牌久置变暗，是银与空气中的成分反应的结果，发生的 是化学腐蚀。 4.如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液， 各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是() A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高 C.两试管中相同的电极反应式为 Fe2e =Fe2 D.a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 答案B 解析B 错误，食盐水呈中性，a 试管中生铁块发生吸氧腐蚀，气体压强减小； 氯化铵溶液呈酸性，b 试管中生铁块发生

20、析氢腐蚀，由于生成 H2导致气体压强增 大，故红墨水柱两边的液面变为左高右低。 5.研究青铜器(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。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正 确的是() A.青铜器发生吸氧腐蚀，图中 c 作负极，被氧化 B.正极发生的电极反应为 O24e 2H2O=4OH C.若生成 0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗的 O2体积为 4.48 L D.环境中的 Cl 与电极产物生成 a 的离子方程式为 2Cu2 3OH Cl =Cu2(OH)3Cl 答案C 解析根据题图可知，青铜器发生吸氧腐蚀，Cu

21、作负极被氧化，A 正确；氧气在 正极得电子生成氢氧根离子，电极反应为 O24e 2H2O=4OH，B 正确；未 指明气体所处状况，无法计算体积，C 错误；Cl 与正极反应产物和负极反应产物 作用生成多孔粉状锈 Cu2(OH)3Cl2，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子， 所以该离子反应为 2Cu2 3OHCl=Cu2(OH)3Cl，D 正确。 6.图的目的是精炼铜，图的目的是保护钢闸门。下列说法正确的是() A.图中 b 为纯铜，电解过程中质量减轻，发生的反应为 Cu2 2e=Cu B.图中 SO 2 4向 a 极移动，但不放电 C.图中如果 a、b 间用导线连接时，钢闸门作正极 D.图中

22、如果 a、b 间连接直流电源利用外加电流法保护钢闸门时，则 X 必须用 锌 答案C 解析粗铜的精炼中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以 a 为纯铜，b 为粗铜，A 错误；电解时，电解质溶液中阴离子向阳极移动，所以硫酸根离子向 b 极移动， B 错误；牺牲阳极法中，被保护的金属作原电池正极，图中如果 a、b 间用导线 连接，钢闸门作正极，C 正确；外加电流法中，被保护的钢闸门连接原电池负极， 所以图中如果 a、b 间连接电源，钢闸门作阴极，但 X 不一定用锌，D 错误。 7.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将 其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按图装置进行实验。数分钟后观察

23、，下列现象不可 能出现的是() A.B 中导管里形成一段水柱 B.锌被腐蚀 C.金属片剪口处溶液变红 D.B 中导管产生气泡 答案D 解析在中性食盐水中，镀锌铁片发生吸氧腐蚀，Fe 作正极，O2得电子生成 OH ，所以正极附近酚酞溶液变红，导气管末端上升一段水柱，故 A、C 正确；Zn 作负极，失去电子生成 Zn2 ，被腐蚀，故 B 正确；镀锌铁片在中性溶液中发生吸 氧腐蚀，不发生析氢腐蚀，所以 B 中导管不可能产生气泡，故 D 错误。 8.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是() A.钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀 B.在如图所示环境中，铁被腐蚀速率： C.铁制品应保存在温度较高的

24、地方 D.钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应是 Fe3e =Fe3 答案B 解析钢管与铜管露天堆放在一起，铁为负极，易被腐蚀，A 错误；金属腐蚀速 率顺序：电化学腐蚀化学腐蚀有保护措施的腐蚀，I 中金属铁作原电池的负极， 中金属铁作原电池的正极，所以腐蚀速率：，B 正确；高温下金属铁 和氧气的反应速率会加快，铁制品应该放在低温干燥环境中保存，C 错误；在钢 铁发生电化学腐蚀时，负极反应是 Fe2e =Fe2，D 错误。 9.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀， 其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是() A.铁管道发生的是吸氧腐蚀 B.输送暖气的管道也易发生此类

25、腐蚀 C.这种情况下，土壤的 pH 增大 D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀 答案C 解析由题图可知，负极反应为 Fe2e =Fe2，正极反应为 SO2 45H2O8e =HS 9OH。铁管道的腐蚀过程中，氧气并未参与反应，所以不是吸氧腐蚀， 故 A 错误；硫酸盐还原菌在高温下易变性，失去催化活性，则输送暖气的管道不 易发生此类腐蚀，故 B 错误；由正、负极的电极反应可知，铁管道腐蚀过程中， OH 浓度增大，土壤 pH 增大，故 C 正确；管道上刷富铜油漆，形成 CuFe 原电 池，Fe 作负极，会加快管道的腐蚀，故 D 错误。 10.用压强传感器探究生铁(FeC)在 pH2 和 pH4

26、的醋酸溶液中发生腐蚀得到 的图像如图。以下结论不正确的是() A.曲线表示生铁发生析氢腐蚀，Fe 被氧化 B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C.曲线对应的容器中正极反应式是 O22H2O4e =4OH D.两溶液中负极反应式均为 Fe3e =Fe3 答案D 解析根据压强与时间关系图可知，pH2 的醋酸溶液中压强随着反应的进行逐 渐增大，说明曲线表示生铁发生析氢腐蚀，Fe 作负极被氧化生成 Fe2 ；A、B、 C 正确，根据压强与时间关系图可知，pH4 的醋酸溶液中压强随着反应的进行 而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀。正极上氧气放电，电极反应式为 O22H2O 4e =4OH；D 错误，两溶液中

27、都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式均 为 Fe2e =Fe2。 11.用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是() 选项连接 电极材料分析 ab AK1K2石墨铁模拟铁的吸氧腐蚀 BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极法 CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水 DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流法 答案D 解析a 是石墨，b 是铁，K1、K2连接时，形成原电池，食盐水呈中性，铁发生 吸氧腐蚀，A 正确；a 是锌，b 是铁，K1、K2连接时，形成原电池，Zn 比 Fe 活 泼，Zn 作负极被腐蚀，Fe 作正极受到保护，故可模拟钢铁防护中牺牲阳极法，B 正确；K1、K3连接时，形成电解池，

28、a 是石墨，作电解池的阳极，可模拟电解饱 和食盐水，C 正确；K1、K3连接时，形成电解池，a 是铁，作电解池的阳极而被 腐蚀，故模拟钢铁防护中外加电流法，应将铁连接电源的负极，D 错误。 12.近年来，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，下列说法正确的是() A.阳极电极反应式为 Zn2e =Zn2 B.阴极电极反应式为 4OH 4e=O22H2O C.该装置为牺牲阳极法 D.绝缘子表面产生的 OH 向阴极移动 答案A 解析由题图可知是电化学防腐，而且有外加电源。加锌环的铁帽为阳极，湿润 的绝缘子作阴极，水是电解质。阳极应是锌放电，电极反应

29、式为 Zn2e =Zn2 ，A 项正确；阴极是水电离出的氢离子放电生成氢气，B 项错误；只有断电时， 才是牺牲锌保护铁的牺牲阳极法，C 项错误；电解池中阴离子移向阳极，即 OH 向阳极移动，D 项错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.钢铁很容易生锈而被腐蚀， 每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分 之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。 (1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_(填字母)。 (2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下。 请回答： 铁件应与电源的_极相连(填“正”或“负”)，B 电极的电极反应式是 _。 若电镀前 A、B 两金属片质量

30、相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量， 二者质量差为 10.24 g，则电镀时电路中通过的电子为_ mol。 电镀结束后 CuSO4溶液的浓度_(填“变大”“变小”或“不变”)。 镀层破损后，铁不易被腐蚀的是_(填字母)。 A.镀铜铁B.镀锌铁C.镀锡铁。 答案(1)BD (2)负Cu2 2e=Cu 0.16不变B 解析(1)铁为活泼金属，当为原电池负极时，易被腐蚀；当铁为原电池的正极或 外接电源的负极时，可防止腐蚀。(2)电镀时，镀层金属为阳极，镀件金属为阴极， 则在铁件的表面镀铜时，铜为阳极，铁件为阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电 镀过程中两电极变化的质量相同， 并且电解质溶液浓度不

31、变； 形成原电池反应时， 活泼金属为负极，不活泼金属为正极，不易被腐蚀。 14.(1)图 1 是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 该电化学腐蚀称为_。 图中 A、B、C、D 四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。 (2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图 2 防腐示意图，并作相应标 注。 (3)航母舰体材料为合金钢。 舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。 航母用钢可由低硅生铁冶炼而成.则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质 为_。 答案(1)吸氧腐蚀B (2) (3)吸氧腐蚀CaCO3或 CaO 解析(1)由题图可看出，在海水中，该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，在 A

32、、B、C、 D 四个区域中，生成铁锈最多的是 B 区，因为 B 区能接触到 O2。(2)铜的化学性 质比石墨活泼，所以应用外加电流法保护铜，即石墨作阳极，铜作阴极。(3)为降 低生铁中硅的含量，即降低 SiO2含量，可加入 CaCO3或 CaO，使其在高温下与 之反应即可。 15.关于铁生锈的机理有人提出如下 4 个步骤： Fe2e =Fe2 H e=H 4HO2=2H2O 4Fe2 O2(42x)H2O=2Fe2O3xH2O8H 试回答下列问题。 (1)根据以上机理，判断下列说法正确的是_(填字母，下同)。 A.以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀 B.从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原

33、剂 C.反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化 D.从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀 (2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，采取的下列措施正确的有_。 A.给铁件铆上一些锌板 B.给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C.在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D.在铁件表面涂上一层较厚的沥青 (3)质量为 1000 g 的某铁件已在水下生锈， 若已知整个锈蚀过程中有 6 mol 电子发 生转移，则参加反应的 O2在标准状况下的体积为_ L，生锈后铁件的质量 为_ g(已知铁锈 Fe2O3xH2O 中 x 的值为 1)。 答案(1)C(2)AD(3)33.61 066 解析(1

34、)根据反应机理，将方程式进行以下处理：482可 得，4Fe3O22xH2O=2Fe2O3xH2O，为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔 绝 O2或采取牺牲阳极法等。 (3)由 4Fe3O22H2O=2Fe2O3H2O 得关系式如下： V(O2)322.4 L6 mol 12 mol 33.6 L，m6 mol132 g 12 mol 66 g，生锈后铁件的质量 为 1 000 g66 g1 066 g。 阶段重点突破练(七) 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.下列化学用语或说法正确的是() A.用铁作阳极电解熔融 Al2O3生产金属铝 B.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e

35、 =4OH C.粗铜(含 Zn、Fe、Ag、Au 等杂质)精炼中产生的阳极泥的成分只有 Au D.用石墨作电极电解饱和食盐水：2H Cl=电解 Cl2H2 答案B 解析电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极，则在阳极放电的是金属铁， 电极被损耗，不符合生产实际，A 错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电 子发生还原反应，电极反应为 2H2OO24e =4OH，B 正确；粗铜(含 Zn、 Fe、Ag、Au 等杂质)作阳极.阳极泥的成分为比铜不活泼的金属和非金属，所以阳 极泥的成分为 Ag、Au 等，C 错误；用石墨作电极电解饱和食盐水生成氢氧化钠、 氯气和氢气，离子方程式为 2Cl 2H2O=

36、电解 Cl2H22OH ，D 错误。 2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是() A.图 a 中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B.图 b 中，开关由 M 改置于 N 时，CuZn 合金的腐蚀速率减小 C.图 c 中，接通开关时 Zn 腐蚀速率增大，Zn 上放出气体的速率也增大 D.图 d 中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2的氧化作用引起的 答案B 解析图 a 中应该是与溶液液面接触处最易腐蚀， 因为与氧气接触面积大， A 错； 图 b 中，开关置于 N 处，CuZn 合金作正极，腐蚀速率减小，B 对；图 c 中接 通开关，Zn 作负极，发生析氢腐蚀，Zn 极腐蚀加快，

37、Pt 极产生气泡加快，C 错； 图 d 中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀，Zn 是负极，发生氧化反应，因而主要是 由 Zn 的还原作用引起的，D 错。 3.下列有关电化学装置完全正确的是() 答案C 解析与电源负极相连的为阴极，铜的精炼中粗铜作阳极，A 错误；铁上镀银， 铁应作阴极，银作阳极，硝酸银溶液作电解质溶液，B 错误；铁作电解池的阴极， 被保护，C 正确；应将 Zn 插入 ZnSO4溶液，Cu 插入 CuSO4溶液，才能构成原电 池，D 错误。 4.用滴有酚酞和氯化钠溶液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断不正确 的是() A.b 极附近有气泡冒出 B.d 极附近出现红色 C.a、

38、c 极上都发生氧化反应 D.甲中的铁比乙中的铁更易被腐蚀 答案A 解析题图甲构成原电池，题图乙为电解池，b 极是正极，电极反应为 2H2OO2 4e =4OH，所以无气泡冒出，A 错误；题图乙中 d 极上电极反应为 2H2O 2e =H22OH，d 极附近溶液呈碱性，酚酞遇碱变红，B 正确；a 是原电池 的负极，发生氧化反应，c 是电解池的阳极，发生氧化反应，所以 a、c 极上都发 生氧化反应，C 正确；甲中的铁是原电池的负极被腐蚀，而乙中的铁是电解池的 阴极被保护，所以甲中的铁比乙中的铁更易被腐蚀，D 正确。 5.按下图装置实验，若 x 轴表示流入阴极的电子的物质的量，则 y 轴可表示()

39、c(Ag ) c(AgNO3)a 棒的质量b 棒的质量 溶液的 pH A.B. C.D. 答案D 解析该电解池中阳极反应式为 Age =Ag，阴极反应式为 Age=Ag， 所以随着电解的进行，c(Ag )不变，c(AgNO3)不变，溶液的 pH 不变。 6.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：2FeO22H2O=2Fe(OH)2 B.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.采用外加电流法保护时需外接镁、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C 解析铁为活泼的金

40、属，在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀，发生的主要反应有 2FeO22H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3等，A 正确；钢 构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以隔绝空气、水等防止形成原电池，防止铁发生 电化学腐蚀，B 正确；外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极法，采用外加电流 法时需外接电源，C 错误；不锈钢具有较强的抗腐蚀性，采用不锈钢材料做钢构 件可以防止或减缓电化学腐蚀，D 正确。 7.如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，b 极附近溶液呈红色， 则下列说法正确的是() A.X 是正极，Y 是负极，CuSO4溶液的 pH 逐渐减小 B.X 是正极，

41、Y 是负极，CuSO4溶液的 pH 保持不变 C.X 是负极，Y 是正极，CuSO4溶液的 pH 逐渐减小 D.X 是负极，Y 是正极，CuSO4溶液的 pH 保持不变 答案A 解析b 极附近溶液呈红色，说明 NaCl 溶液中的氢离子放电，溶液中的氢氧根离 子浓度增大，溶液显碱性，则 b 极为电解池的阴极，Y 为电源的负极，X 为电源 的正极，电解硫酸铜溶液，Pt 为阳极，Cu 为阴极，在阳极上氢氧根离子失电子， 所以氢离子浓度增大，溶液 pH 减小。 8.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是() A.d 为石墨，铁片腐蚀加快 B.d 为石墨，石墨上电极反应式为 O22H2

42、O4e =4OH C.d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d 为锌块，铁片上电极反应式为 2H 2e=H2 答案D 解析由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为负极，失 去电子被氧化变为 Fe2 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被 还原，比没有形成原电池时的速率快，A 正确；d 为石墨，由于是中性电解质， 所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应式为 O2 2H2O4e =4OH，B 正确；若 d 为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn 为原电池的负极，Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁片不易被腐 蚀，C 正确；d 为锌

43、块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上 发生的电极反应为 O22H2O4e =4OH，D 错误。 9.工业上电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和 阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为 21，下列 说法正确的是() A.b 电极反应式：2H2O4e =O24H B.离子交换膜 d 为阳离子交换膜 C.丁为硫酸，丙为氢氧化钠 D.a 电极连接直流电源的正极作阳极 答案C 解析根据气体甲与气体乙的体积比约为 21 可知， 气体甲为氢气， 气体乙为氧 气，b 电极为阳极，电极反应为 2H2O4e =O24H，故 A 错误；电解池中， 阴离

44、子向阳极移动，则离子交换膜 d 为阴离子交换膜，故 B 错误；SO 2 4移向阳 极室，在阳极室得到硫酸，H 在阴极上放电，电极反应为 2H2O2e=H2 2OH ，同时 Na也移向阴极室，则在阴极室得到氢氧化钠，所以产物丁为硫酸， 产物丙为氢氧化钠，故 C 正确；根据上述分析，a 电极是阴极，与直流电源负极 相连，故 D 错误。 10.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下图 a 所示装置，图 a 的 铁棒末段分别连上一块 Zn 片和 Cu 片，并静置于含有 K3Fe(CN)6及酚酞的混合 凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如下图 b 所示)发生了变化。已知：Fe2 KFe(C

45、N)63=KFeFe(CN)62(蓝色)。则下列说法错误的是( ) A.甲区发生的电极反应式：Fe2e =Fe2 B.乙区产生 Zn2 C.丙区呈现红色 D.丁区呈现蓝色 答案A 解析铁棒末端连上 Zn 片时，Zn 片端(乙区)作负极，乙区的电极反应式为 Zn 2e =Zn2；铁棒另一端(甲区)作正极，甲区的电极反应式为 O22H2O4e =4OH ，A 项错误；乙区的电极反应式为 Zn2e=Zn2，因此乙区产生 Zn2 ，B 项正确；铁棒末端连上 Cu 片时，Cu 片端(丙区)作正极，丙区的电极反应式 为 O22H2O4e =4OH， 溶液呈碱性， 使酚酞变红， C 项正确； 铁棒另一端(丁

46、 区)作负极，丁区的电极反应式为 Fe2e =Fe2，遇 K3Fe(CN)6呈现蓝色，D 项正确。 11.Kolbe 法制取乙烯的装置如图所示，电极 a 上的产物为乙烯和碳酸根离子。下 列说法正确的是() A.该装置将化学能转化为电能 B.图中为阳离子交换膜 C.阴极周围溶液的 pH 不断减小 D.每生成 1 mol 乙烯，电路中转移 2 mol 电子 答案D 解析该装置是电解池，将电能转化为化学能，A 错误；电极 a 是阳极，电极反 应式为4OH 2e=CH2=CH22CO2 32H2O，阴极反 应式为 2H2O2e =2OHH2，则右侧阴极区产生的 OH要透过离子交换膜 进入左侧，并参与阳

47、极反应，故应是阴离子交换膜，B 错误；阴极区周围溶液中 c(OH )逐渐增大，溶液的 pH 不断增大，C 错误；由阳极反应式可知，生成 1 mol 乙烯时，电路中转移 2 mol 电子，D 正确。 12. H3BO3(一元弱酸)可以通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图 所示，下列叙述错误的是() A.M 室发生的电极反应为 2H2O4e =O24H B.N 室中：a%b% C.b 膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D.理论上每生成 1 mol 产品，阴极室可生成标准状况下 5.6 L 气体 答案D 解析M 室为阳极室，发生氧化反应，电极反应为 2H2O4e =

48、O24H，A 正确；N 室为阴极室，溶液中水电离出的 H 得电子发生还原反应，生成 H2，促 进水的电离，溶液中 OH 浓度增大，则 a%b%，B 正确；M 室中的 H穿过阳膜 扩散至产品室， 原料室中的 B(OH) 4穿过阴膜扩散至产品室， 二者反应生成 H3BO3 和 H2O，则 b 膜为阴膜，C 正确；M、N 室电极反应分别为 2H2O4e =O2 4H 、2H2O2e=H22OH，M 室生成 1 mol H、N 室生成 0.5 mol H2，H B(OH) 4=H3BO3H2O，则理论上每生成 1 mol 产品，阴极室生成的气体在 标准状况下的体积是 11.2 L，D 错误。 二、非选

49、择题(本题包括 3 小题) 13.(2020全国卷)(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)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)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： 阴极上的反应式为 _。 若生成的乙烯和乙烷的体积比为21， 则消耗的CH4和CO2体积比为_。 (3)(2018全国卷)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 写出电解时阴极的电极反应式： _。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_， 其迁移方向是_。 答案(1)Na a(2)CO22e

50、 =COO2 65(3)2H2O2e =2OH H2K a 到 b 解析(1)电解精制食盐水，阳极阴离子 Cl 失电子发生氧化反应生成 Cl2，由 a 口 逸出；阴极 H 得电子发生还原反应生成 H2，Na透过离子膜向阴极移动，离子膜 防止 OH 透过与阳极生成的 Cl2 反应，也防止 H2和 Cl2混合而发生爆炸。(2)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， 由图知阴极：CO22e =COO2，生成的乙烯和乙烷的体积比为 21 的阳极 反应： 6CH45O2 10e=2C2H4C2H65H2O， 根据电荷守恒知道消耗的 CH4 和 CO2体积比为