1、金属的腐蚀与防护 (40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1(2021济南高二检测)下列关于金属防护的方法不正确的是()A对健身器材涂油漆以防止生锈B对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C用牺牲锌块的方法来保护船身D在自行车的钢圈上镀上一层铬来防锈【解析】选B。“机械转动部位”应涂油脂防锈，不宜刷油漆。2. (2021邢台高二检测)如图所示，将拴有金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到靠近金属条的溶液出现粉红色。则该金属条可能是() A铜B镁C铝D锌【解析】选A。由题给现象可知，该金属条上发生反应2H2OO24e=4OH，则该金属条为正极
2、，负极为Fe，故正极为比铁活泼性弱的金属。3. (双选)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稀醋酸溶液，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为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe3e=Fe3Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【解析】选B、C。a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错；两试管中铁均为负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，故C项错误。4(2021肇庆高二检测)如图所示，
3、将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生【解析】选B。a、b均构成原电池，a中Fe为负极，铜丝为正极，发生O22H2O4e=4OH，故a中铜丝处变红，b中Al为负极，Fe为正极，附近有OH生成，故B项正确。5支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强
4、制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【解析】选C。通过外加电流阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀，从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，A项正确；通电后高硅铸铁为阳极，发生氧化反应，电子流出通过外电路流向钢管桩，B项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极反应的实质是海水中Cl的电解，高硅铸铁并不是损耗阳极材料，只起传递电流的作用，C项错误；可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流，D项正确。6. (双选)(2021长沙高二检测)铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是() A正极的电极反应为2H2e=H
5、2B此过程中还涉及的反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中铜被腐蚀D此过程中电子从Fe流向Cu【解析】选A、C。吸氧腐蚀的电极反应：负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O22H2O4e=4OH，溶液中发生反应：Fe22OH=Fe(OH)2，Fe(OH)2继续被氧化：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。【加固训练】家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不发生的化学反应是()A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2C2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe3【解
6、析】选D。家用炒菜锅中Fe、C构成原电池的两极。用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑是因为在潮湿的环境中铁发生电化学腐蚀。负极：Fe2e=Fe2，正极：2H2OO24e=4OH，总反应：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2不稳定又被空气中的氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3，反应化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，Fe(OH)3能分解生成铁锈。A、B、C正确。7(2021武汉高二检测)下列防腐措施中，属于电化学保护法的是()A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B在金属中加入一些铬或镍制成金属合金C在轮船的船壳水线以下部分，装上一定数量的锌锭D金
7、属表面喷漆【解析】选C。金属的电化学保护法包括两种：一是牺牲阳极保护法(利用原电池原理)；二是外加电流阴极保护法(利用电解池原理)。【加固训练】(双选)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部金属不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D镀锌铁皮发生析氢腐蚀时，锌作负极【解析】选B、D。钢管与电源的正极相连，钢管作阳极，加快了钢管的腐蚀，A错误；铁钝化后，表面生成了致密的氧化膜，内部金属不易被腐蚀，B正确；钢管与铜管堆放在一起，易形成原电池，加快了钢管的腐蚀，C错误；镀锌铁皮发生腐蚀时，锌失去电子作负极，D正确。8(
8、2021临汾高二检测)随着全球经济的不断发展，汽车的使用越来越普及，已经成为现代社会重要的交通工具。但是汽车腐蚀已经成为当今社会不可避免的问题，汽车腐蚀不仅造成巨大的经济损失、物质和能源浪费，而且还会造成环境污染和交通事故。汽车腐蚀主要是构成汽车的钢材的腐蚀。在空气中，如图所示的四种情况里，铁的腐蚀速率最快的是()【解析】选D。A是原电池，铁是负极；B也是原电池，锌是负极，铁被保护；C是电解池，铁是阴极，被保护；D也是电解池，铁是阳极。根据防腐效果由好到差的顺序为：外加电流阴极保护法防腐牺牲阳极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐可知，答案选D。【互动探究】(1)试写出A选项中的电极
9、反应的总方程式。提示：A选项相当于钢铁发生的吸氧腐蚀，所以总反应方程式为4Fe3O26H2O=4Fe(OH)3。(2)D选项是原电池还是电解池？写出铁电极发生的电极反应。提示：电解池。电极反应式：Fe2e=Fe2。9. (双选)下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是() A若X为碳棒，开关K置于B处可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀C若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极保护法D若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为：2H2e=H2【解析】选A、D。若X为碳棒，开关K置于B处，铁作原电池的负极，能加快铁的腐蚀，A项不正确；若X为碳棒，开关K置于B处
10、，铁作原电池的负极，电极反应为：Fe2e=Fe2，D项不正确；若X为锌棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属于外加电流阴极保护法，若X为锌棒，开关K置于B处时，铁作原电池的正极，属牺牲阳极保护法，B项和C项均正确。10(2020江苏高考)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。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A.阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B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【解析】选C。A项，该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的可能是O2或是溶液中的H，错误；B项，M比Fe活
11、泼，M将电子转移至Fe处，错误；C项，Fe表面有M传过来的电子，则O2或H得到的电子不是Fe失去的电子，故Fe被保护，正确；D项，海水中存在电解质溶液，所以更容易发生电化学腐蚀，错误。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)11(2021石家庄高二检测)根据如图装置，回答下列问题。(1)C中Fe极的电极反应式为_。(2)B中Fe极的电极反应式为_，Cu极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_。【解析】(1)装置C中ZnFe稀硫酸构成原电池，其中Zn作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe作正极，电极反应式为2H2e=H2。(2)装
12、置B中，CuFe海水构成原电池，其中负极(Fe)：2Fe4e=2Fe2，正极(Cu)：2H2OO24e=4OH。该装置本质上是发生的吸氧腐蚀，故Cu极附近c(OH)增大，pH增大。铁被腐蚀的快慢顺序为BAC。答案：(1)2H2e=H2(2)2Fe4e=2Fe2增大 BAC (20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)12. (双选)(2021临沂高二检测)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是() A液
13、滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Fe2e=Fe2【解析】选B、D。由题中信息可知，液滴边缘应为正极区，电极反应为O22H2O4e=4OH，液滴下的铁构成了负极区，发生氧化反应，Cl向负极区即a区移动，故A、C两项错误、B项正确；铁、铜、NaCl溶液构成原电池，铁为负极发生氧化反应而被腐蚀，电极反应：Fe2e=Fe2，故D项正确。【加固训练
14、】(2018北京高考)验证牺牲阳极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的 3% NaCl 溶液)。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不正确的是()A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼【解析】选D。根据实验的现象可知，在酸化的3%NaCl溶液中Fe电极未溶解，根据实验的现象可知，Fe在酸化的3%NaCl溶液生成了Fe2，两者对照，可以判定Zn保护了Fe，A正确；根据实验取出Fe附近的溶液，滴加K3Fe(CN)6溶液，无明显变化，可知Fe电极附近未生成Fe2
15、，而实验中Fe表面变蓝，说明K3Fe(CN)6可能将Fe氧化，B、C正确；将Zn换成Cu，用的方法K3Fe(CN)6可将Fe氧化，Fe表面也会生成蓝色沉淀，不能根据电化学原理判断Fe比Cu活泼。13(2021牡丹江高二检测)用压强传感器探究生铁在pH2和pH4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下。分析图象，以下结论错误的是()A溶液pH2时，生铁发生析氢腐蚀B在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D两溶液中负极反应均为Fe2e=Fe2【解析】选C。根据pH2时锥形瓶中气体压强与时间的关系知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该装置中发生了析氢腐蚀，可推知溶液pH
16、2时，生铁发生析氢腐蚀，故A项正确；pH4时锥形瓶中气体压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生了吸氧腐蚀，故B项正确；根据压强与时间的关系图知，pH2的溶液和pH4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，故C项错误；两溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，负极反应式均为Fe2e=Fe2，故D项正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)14. (2021济南高二检测)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
17、(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二。假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_。【解析】(1)对比编号，编号中碳粉的质量与编号相同，醋酸的浓度与编号不同，所以铁粉的质量应与编
18、号相同，即2.0 g；编号中碳粉质量与编号不同，铁粉质量和醋酸浓度均与编号相同，显然编号目的是探究碳粉含量的影响。(2)t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明容器中气体减少，所以铁发生的是吸氧腐蚀。在铁发生吸氧腐蚀的过程中，铁为负极，发生氧化反应，形成Fe2；碳为正极，发生还原反应：2H2OO24e=4OH。(3)0t1时压强增大，应从两方面考虑，一是生成气体，二是温度升高，则由假设一内容可得假设二应是此反应是放热反应，温度升高。答案：(1)编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影响(2)吸氧如图还原2H2OO24e=4OH(3)反应放热，温度升高【加固训练】某探究小组用铁钉被
19、腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂：材质相同的无锈铁钉数个，食盐水、碳酸水、植物油各多量，实验温度为298 K、308 K，每次实验取用铁钉的数量相同。液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T/K试管内取用液体实验目的298食盐水()实验和探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响()实验和_探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响()实验和_探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响 (2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是_(填字母)。A在铁门、铁窗表面涂上油漆B自行车各部件因有防护涂层或电
20、镀等防腐措施，所以不需要停放在能遮雨的地方C家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减少铁闸门的腐蚀速率【解析】(1)()探究不同电解质对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298 K)，改变电解质(选用碳酸水)。()探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电解质不变(仍为食盐水)，改变温度(选308 K)。()探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298 K)，改变试管内液体(选植物油)。(2)A项涂油漆保护铁门、铁窗，使铁门、铁窗与周围物质隔开，正确；自行车放在遮雨的地方、家用铁制厨具擦干放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，B错误，C正确；D项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。答案：(1)实验编号T/K试管内取用液体实验目的()()(只要与前面、对应即可)298碳酸水308食盐水298植物油 (2)AC