1、八 金属的腐蚀与防护(40 分钟 70 分)一、选择题(本题包括 7 小题，每小题 5 分，共 35 分)1.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()Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为 O22H2O4e=4OHCd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H2e=H2【解析】选 D。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，选项 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
2、电子，发生还原反应，电极反应为 O22H2O4e=4OH，选项 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，选项 C 正确；d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为 O22H2O4e=4OH，选项 D 错误。2下列说法正确的是()A生产和生活中，化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍，危害更大B大多数金属腐蚀的原因是发生氧化还原反应C化学腐蚀的速率随着温度升高而加快D化学腐蚀和电化学腐蚀过程中都产生电流【解析】选 C。电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大，A 项错误；所有金属腐蚀的
3、原因均为发生氧化还原反应，B 项错误；温度升高，化学反应速率增大，C 项正确；化学腐蚀过程中无电流产生，电化学腐蚀过程中有微电流产生，D 项错误。3.利用如图装置进行实验，开始时，a、b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa 管发生吸氧腐蚀，b 管发生析氢腐蚀B一段时间后，a 管液面高于 b 管液面Ca 处溶液的 pH 不变，b 处溶液的 pH 减小Da、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2【解析】选 C。a 管内是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，b 管内是酸性溶液发生析氢腐蚀，A 正确；发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，发生析氢腐蚀时，生成氢气导致
4、气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，一段时间后，a 管液面高于 b 管液面，B 正确；a 处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以 a 处pH 不变，b 处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的 pH 变大，C 错误；a、b 两处构成的原电池中，铁都作负极，因此 a、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2，D 正确。4下列叙述正确的是()锌跟稀硫酸反应制 H2，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率镀层破损后，白口铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极电解精炼铜时，精铜连接电源负极，发生还原反应钢
5、铁表面常易腐蚀生成 Fe2O3nH2O 酸雨后易发生析氢腐蚀、炒锅存留盐液时易发生吸氧腐蚀为了降低水库铁闸门被腐蚀的速率，在铁闸门上焊接金属铜A全部 BCD【解析】选 B。锌跟稀硫酸反应制 H2，加入少量硫酸铜溶液，锌置换出铜形成铜锌原电池，能加快反应速率，说法正确；镀层破损后，白口铁(镀锌的铁)中形成原电池，锌活泼作负极、铁为正极被保护；镀层破损后，马口铁(镀锡的铁)中，铁活泼作负极被腐蚀且更易腐蚀，锡为正极，说法错误；电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极，镀层金属作阳极，说法正确；电解精炼铜时，精铜作阴极连接电源负极，阴极上发生还原反应，说法正确；钢铁表面常因吸附一层电解质薄膜而容易发生电化学
6、腐蚀，铁作负极被氧化生成亚铁离子，之后转变为 Fe2O3nH2O，说法正确；酸雨后吸附在钢铁表面的电解质溶液酸性较强，故易发生析氢腐蚀；炒锅存留盐液时电解质溶液呈中性，易发生吸氧腐蚀，说法正确；为了降低水库铁闸门被腐蚀的速率，在铁闸门上焊接比铁活泼的金属例如锌，这是牺牲阳极的阴极保护法，说法错误；则 说法正确。5如图所示方法中，地下铁管腐蚀最快的是()【解析】选 A。图 A 铁管作阳极，腐蚀速度加快；图 B 中铁管作阴极，被保护，不被腐蚀；图 C 中形成原电池，铁比锡活泼作负极，腐蚀速度加快；图 D 中形成原电池，锌作负极，铁管作正极，正极金属被保护，不被腐蚀，而电解原理引起的腐蚀速率大于原电
7、池原理引起的腐蚀速率，故 A 的腐蚀速率最快。6(2021苏州高二检测)国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是()A.由图示的金属腐蚀情况说明了 Sn 元素的金属性强于 Fe 元素B由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为 Fe3e=Fe3D为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”煅烧【解析】选 D。A.由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe2e=Fe2，说明 Sn 元素
8、的金属性弱于 Fe 元素，故 A 错误；B.对比甲乙腐蚀程度，乙被腐蚀的比甲多，说明乙所处环境离子浓度大，所以乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，故 B 错误；C.由图可知，两种环境下都是铁被腐蚀，电极反应式：Fe2e=Fe2，故 C 错误；D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用比铁活泼性强的金属锌块打“补丁”煅烧，故 D 正确。7炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含 NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是()A.腐蚀过程中，负极是 CBFe 失去电子经电解质溶液转移给 CC正极的电极反应式为 4OH4e=2H2OO2D每生成 1
9、mol 铁锈(Fe2O3xH2O)理论上消耗标准状况下的 33.6 L O2【解析】选 D。该原电池中，Fe 易失电子作负极、C 作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子发生还原反应，负极反应式为 Fe2e=Fe2、正极反应式为 O24e2H2O=4OH。从以上分析可以知道原电池反应，铁作负极被腐蚀，碳作正极，A 错误；原电池中电子沿外导线从负极流向正极，不能通过电解质溶液，电解质溶液中是离子的定向移动形成闭合回路，B 错误；正极电极反应是溶液中氧气得到电子发生还原反应，电极反应 O24e2H2O=4OH，C 错误；负极反应式为 Fe2e=Fe2、正极反应式为 O24e2H2O=4
10、OH，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，被氧气氧化生成氢氧化铁，离子反应方程式为 Fe22OH=Fe(OH)2、化学方程式为 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，每生成 1 mol 铁锈(Fe2O3xH2O)，Fe 为 2 mol，根据铁元素守恒计算：2FeO22Fe(OH)24e，根据上述反应关系可知，2 mol Fe 参加反应消耗氧气 1 mol，生成 Fe(OH)2 为 2 mol，再根据4Fe(OH)2O2 关系可知，消耗 2 mol Fe(OH)2，消耗氧气为 0.5 mol，理论上消耗标准状况下的氧气体积(10.5)mol22.4 Lmol133
11、.6 L，D 正确。【加固训练】(2021北京海淀区高二检测)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2 进一步被氧气氧化为 Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图，下列说法正确的是()A铁片发生还原反应而被腐蚀B铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2OO24e=4OHD铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀【解析】选 D。铁作负极，发生失电子的氧化反应，故 A 错误；铁片腐蚀最严重区域是负极区域，在正极附近生
12、成铁锈，故 B 错误；铁作负极，发生失电子的氧化反应，即 Fe2e=Fe2，故 C 错误；在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，故 D 正确。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 35 分)8(15 分)小芳同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈请你根据有关实验现象，填写相应内容：(1)甲试管内液面上升，则发生了_(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为负极：_，正极：_。(2)乙试管内液面下降，则发生了_(
13、填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为负极：_，正极：_。【解析】(1)甲试管内液面上升，则试管内气体减少，则发生了吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程式为 2Fe4e=2Fe2，石墨作正极，正极上发生还原反应，吸氧腐蚀时正极反应式为 O22H2O4e=4OH；(2)乙试管内液面下降，则试管内气体增加，则发生了析氢腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程式为 Fe2e=Fe2，石墨作正极，正极上发生还原反应，析氢腐蚀时正极反应式为 2H 2e=H2。答案：(1)吸氧 2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH(2)析氢 Fe2e=Fe2 2H2e=H29(20 分)对金属制品进行抗
14、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：以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。(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)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护，若 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于_处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学保护法称为_。【解析】(1)活泼金属铝作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极的电极反应式为 2Al3H2O6e=Al2O36H。(2)镀铜时阴极上铜离子放电，因此用铜作
15、阳极可补充溶液中消耗的 Cu2，保持溶液中 Cu2浓度恒定。(3)若 X 为碳棒，则只能用外加电流的阴极保护法，此时开关 K 应置于 N 处，铁与电源的负极相连作阴极被保护。若 X 为 Zn，K 置于 M 处，构成原电池，锌是负极，铁是正极，铁被保护，其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)2Al3H2O6e=Al2O36H(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的 Cu2，保持溶液中 Cu2浓度恒定(3)N 牺牲阳极的阴极保护法(20 分钟 30 分)一、选择题(本题包括 2 小题，每小题 5 分，共 10 分)10如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置，下列有关说法正确的是()A.该装置为
16、电解池B本实验牺牲了金属 Fe 来保护金属 ZnC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【解析】选 C。该装置没有外接电源，所以是原电池而不是电解池，A 说法错误；锌比铁活泼，失电子作负极，铁作正极，为牺牲了锌保护了铁，B 说法错误；铁被保护，所以溶液中不会产生亚铁离子，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，C 说法正确；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，D 说法错误。11下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图
17、 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【解析】选 B。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，形成原电池，Zn 作负极，Cu Zn 合金作正极，Cu Zn 合金腐蚀速率减小，B 正确；图 c 中接通开关，Zn 作负极，发生析氢腐蚀，Zn 腐蚀加快，Pt 上产生气泡加快，C 错；图 d 中，Zn MnO2
18、 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 的氧化作用引起的，D错误。二、非选择题(本题包括 1 小题，共 20 分)12(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。为防止金属 Fe 被腐蚀，可以采用上述_(填装置序号)装置原理进行防护；装置中总反应的离子方程式为_。(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S 转化为 Ag，食盐水的作用为_。【解析】(1)装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；装置为原电池，锌为负极，被腐蚀，铁作正极被保护；装置为电解池，铁作阴极被保护；装置发生的是电解饱和食盐水的反应，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得电子发生还原反应，总的离子反应为 2Cl2H2O=电解2OHCl2H2；(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S 转化为 Ag，利用原电池原理，用铝置换出银，食盐水的作用是作电解质溶液，形成原电池；答案：(1)2Cl2H2O=电解2OHCl2H2(2)作电解质溶液(或导电)
