第25講金屬的腐蝕與防護

第二十五講金屬的腐蝕與防護要點集結要點集結知識精講知識精講一、金屬的腐蝕1．金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。。2．實質：金屬失電子變成陽離子，被氧化，其反應為：Mne=Mn+（M為金屬元素）。3．分類：類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬與其表面接觸的一些物質(如O2、Cl2、SO2等)包括非電解質液體(如石油)直接反應而引起的腐蝕不純的金屬與電解質溶液接觸時會發(fā)生原電池反應區(qū)別有無電流無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生腐蝕物質金屬直接被腐蝕較活潑金屬被腐蝕共同點都是金屬原子失去電子而被氧化：M－ne－=Mn＋，但電化學腐蝕更普遍，速率更快。

二、鋼鐵的電化學腐蝕類別項目析氫腐蝕吸氧腐蝕腐蝕原理鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強（pH≤4.3）水膜酸性很弱或呈中性電池反應負極Fe－2e－Fe2＋正極2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－總反應Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍Fe(OH)2最終生成鐵銹(主要成分為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、金屬的防護1．電化學防護法犧牲陽極法外加電流法圖示原理原電池原理電解池原理電極負極：活潑性更強的金屬正極：被保護的金屬陰極：被保護的金屬，與電源的負極相連陽極：惰性金屬或石墨，與電源的正極相連應用鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼安裝鎂合金或鋅塊鋼鐵閘門，地下管道連接電源負極2．其他保護方法（1）改變金屬組成和結構在金屬中添加其他金屬或非金屬制成性能優(yōu)異的合金。如普通鋼加入鎳、鉻制成不銹鋼。（2）金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，如噴油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷、鍍抗腐蝕金屬等。四、金屬腐蝕快慢比較(1)在同一電解質溶液中：電解原理引起的腐蝕(金屬作電解池的陽極)>原電池原理引起的腐蝕(金屬作原電池的負極)>化學腐蝕>應用原電池原理有保護措施的腐蝕>應用電解原理有保護措施的腐蝕。(2)同種金屬的腐蝕在強電解質中>弱電解質中>非電解質中。(3)活動性不同的兩金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。(4)對同一電解質溶液來說，一般電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。經(jīng)典例題經(jīng)典例題題型一：金屬腐蝕【例1】(2023秋?延慶區(qū)期末)用如圖裝置進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列說法正確的是（）A．鐵發(fā)生的電極反應：Fe﹣3e﹣═Fe3+ B．炭粉的存在對鐵腐蝕的速率無影響 C．導管口產(chǎn)生氣泡證明鐵發(fā)生了析氫腐蝕 D．試管恢復至室溫后，導管末端形成一段穩(wěn)定的水柱【答案】：D【解析】：A．鐵為負極，其電極反應式為：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故A錯誤；B．炭粉存在，構成原電池，加快鐵腐蝕的速率，故B錯誤；C．導管口產(chǎn)生氣泡，是由于反應放熱，不能證明鐵發(fā)生了析氫腐蝕，故C錯誤；D．鐵腐蝕過程中，化學能轉化為熱能，導管口產(chǎn)生氣泡，試管恢復至室溫后，導管末端形成一段穩(wěn)定的水柱，故D正確；故答案為：D?！纠?】(2022秋?朝陽區(qū)期末)化學小組研究金屬的電化學腐蝕，實驗如下：序號實驗Ⅰ實驗Ⅱ實驗現(xiàn)象鐵釘周邊出現(xiàn)______色鋅片周邊未見明顯變化鐵釘周邊出現(xiàn)藍色銅片周邊略顯紅色下列說法不正確的是（）A．實驗Ⅰ中鐵釘周邊出現(xiàn)紅色 B．實驗Ⅰ中負極的電極反應式：Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．實驗Ⅱ中正極的電極反應式：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣ D．對比實驗Ⅰ、Ⅱ可知，生活中鍍鋅鐵板比鍍銅鐵板在鍍層破損后更耐腐蝕【答案】：B【解析】：A．實驗Ⅰ中鐵釘做正極，鋅是負極，金屬發(fā)生吸氧腐蝕，正極鐵電極附近發(fā)生電極反應為：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，顯示堿性，遇到酚酞變紅色，故A正確；B．實驗Ⅰ中鐵釘做正極，鋅是負極，發(fā)生失電子的氧化反應：Zn﹣2e﹣═Zn2+，故B錯誤；C．實驗Ⅱ中金屬銅是正極，氧氣發(fā)生得電子的還原反應：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，故C正確；D．鍍鋅鐵板破損后，金屬鋅是負極，金屬鐵是正極，鍍銅鐵板在鍍層破損后，金屬鐵是負極，金屬銅是正極，原電池中正極上的金屬被保護，所以鍍鋅鐵板比鍍銅鐵板在鍍層破損后更耐腐蝕，故D正確；故答案為：B?！纠?】(2023秋?寶安區(qū)期末)金屬被具有一定導電性的涂層覆蓋，當金屬構件(車身、橋梁等)的保護涂層有擦傷或裂縫且在潮濕環(huán)境時，金屬的腐蝕情況如圖所示，下列說法不正確的是（）A．縫隙限制了介質的擴散，導致金屬被腐蝕穿透 B．金屬表面發(fā)生反應O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ C．鋼鐵被腐蝕時，微粒2是電子，微粒1是Fe3+ D．在潮濕的空氣中能生成銅銹【答案】：C【解析】：A．縫隙狹窄，所以限制了介質的擴散，所以導致金屬被腐蝕穿透，故A正確；B．該金屬表面發(fā)生吸氧腐蝕，電極反應式為O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正確；C．鋼鐵被腐蝕時，F(xiàn)e失電子生成Fe2+，所以微粒1是Fe2+，故C錯誤；D．在潮濕的空氣中Cu、CO2、H2O能生成Cu2(OH)2CO3，故D正確；故答案為：C?！纠?】(2021春?海淀區(qū)校級月考)生鐵在pH＝2和pH＝4的鹽酸中發(fā)生腐蝕。在密閉容器中，用壓強傳感器記錄該過程的壓強變化，所得結果如圖所示。下列說法中，正確的是（）A．曲線a記錄的是pH＝4的鹽酸中壓強的變化 B．在弱酸性溶液中，生鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕 C．兩容器中負極反應均為Fe﹣2e﹣═Fe2+ D．曲線b記錄的容器中正極反應是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣【答案】：C【解析】：A．曲線a的壓強隨著反應的進行而逐漸增大，說明發(fā)生析氫腐蝕，發(fā)生析氫腐蝕的條件是酸性較強，則該容器中的鹽酸pH＝2，故A錯誤；B．曲線b的壓強隨著反應的進行而逐漸減小，說明發(fā)生吸氧腐蝕，對應的應是酸性較弱的pH＝4的鹽酸溶液，所以在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕，故B錯誤C．兩個溶液中都發(fā)生電化學腐蝕，鐵均作負極，電極反應式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C正確；D．曲線b的壓強隨著反應的進行而逐漸減小，說明發(fā)生吸氧腐蝕，對應的應是酸性較弱的pH＝4的鹽酸溶液，電解質溶液呈酸性，正極反應為O2+4e﹣+4H+═2H2O，故D錯誤；故答案為：C?！纠?】(2023秋?南充月考)研究小組將混合均勻的鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入一定濃度醋酸溶液，進行鐵的電化學腐蝕實驗，容器中的壓強隨時間的變化曲線如圖2。下列說法正確的是（）A．0﹣t1時壓強增大的原因可能是鐵腐蝕放出熱量 B．鐵被氧化的電極反應式為：Fe﹣3e﹣＝Fe3+ C．碳粉上發(fā)生了氧化反應 D．鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能【答案】：A【解析】：A．根據(jù)PV＝nRT，0﹣t1時壓強增大的原因可能是鐵腐蝕放出熱量使壓強增大，故A正確；B．鐵被氧化生成亞鐵離子，其電極反應式為：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故B錯誤；C．鐵發(fā)生氧化反應，碳粉為正極，發(fā)生還原反應，故C錯誤；D．鐵腐蝕過程中化學能部分轉化為電能，還有轉化成熱能的部分，故D錯誤；故答案為：A?！纠?】(2024?豐臺區(qū)一模)恒溫條件下，用圖1所示裝置研究鐵的電化學腐蝕，測定結果如圖2。下列說法不正確的是（）A．AB段主要發(fā)生析氫腐蝕 B．AD段負極反應式為Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．BC段正極反應式主要為O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ D．DE段溶液pH基本不變，可能的原因：相同時間內(nèi)，2Fe+O2+4H+═2Fe2++2H2O消耗H+的量與4Fe2++O2+10H2O═4Fe(OH)3+8H+產(chǎn)生H+的量基本相同【答案】：C【解析】：A．AB段pH＜7，溶液顯酸性，酸溶液中主要發(fā)生析氫腐蝕，故A正確；B．AD段鐵做原電池負極，失電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B正確；C．BC段溶液顯酸性，正極反應式主要為O2+4e﹣+4H+＝2H2O，故C錯誤；D．DE段溶液pH基本不變，可能的原因：相同時間內(nèi)，發(fā)生反應，電子守恒和離子方程式定量關系得到：2Fe+O2+4H+═2Fe2++2H2O消耗H+的量與4Fe2++O2+10H2O═4Fe(OH)3+8H+產(chǎn)生H+的量基本相同，故D正確；故答案為：C?！纠?】(2023秋?順義區(qū)期末)某小組探究不同pH時鋼鐵的腐蝕，實驗裝置及結果如下。下列說法正確的是（）A．pH＝2.0時，300～400s的反應速率比100～200s的速率快，可能與反應放熱有關 B．pH＝2.5時，碳粉作正極，發(fā)生的主要反應為O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣ C．pH＝4.0時，僅發(fā)生析氫腐蝕 D．當析氫腐蝕為主時，pH越大，反應速率越大【答案】：A【解析】：A．pH＝2.0時，正極電極反應：2H++2e﹣＝H2↑，300～400s的氫離子濃度小于100～200s的氫離子濃度，但氣體壓強增大，可能與反應放熱有關，反應為放熱反應，溫度影響為主，故A正確；B．pH＝2.5時，碳粉作正極，主要是析氫腐蝕，電極反應：2H++2e﹣＝H2↑，故B錯誤；C．圖象分析可知，pH＝4.0時，氣體壓強減小，原因是發(fā)生了吸氧腐蝕，故C錯誤；D．當析氫腐蝕為主時，pH越大，反應速率越慢，故D錯誤；故答案為：A?！纠?】(2023秋?房山區(qū)期末)某化學小組利用手持技術探究鐵釘在4種溶液中的吸氧腐蝕，下表為得到的相關實驗數(shù)據(jù)。下列說法不正確的是（）實驗裝置編號浸泡液pH氧氣體積分數(shù)隨時間的變化①1.0mol?L﹣1NH4Cl5②0.5mol?L﹣1(NH4)2SO45③1.0mol?L﹣1NaCl7④0.5mol?L﹣1Na2SO47A．鐵釘吸氧腐蝕的負極反應為Fe﹣2e﹣═Fe2+ B．由實驗可知Cl﹣、能加快鐵的吸氧腐蝕速率 C．曲線先陡后平可能是由于生成的氫氧化物增加，阻礙了反應繼續(xù)進行 D．由實驗可知水解產(chǎn)生的H+能減少難溶氫氧化物的生成，酸性越強吸氧腐蝕的速率越大【答案】：D【解析】：A．鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕時，負極上Fe失電子生成Fe2+，正極上O2得電子生成OH﹣，所以負極反應為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故A正確；B．對比NaCl、NH4Cl與氧氣體積分數(shù)隨時間的變化知，NH4Cl能加快鐵的吸氧腐蝕速率；對比NH4Cl、(NH4)2SO4與氧氣體積分數(shù)隨時間的變化知，(NH4)2SO4能加快鐵的吸氧腐蝕速率，由此得出Cl﹣、能加快鐵的吸氧腐蝕速率，故B正確；C．隨著反應的進行，溶液中生成的氫氧化物逐漸增多，曲線逐漸平緩，所以曲線先陡后平可能是由于生成的氫氧化物增加，阻礙了反應繼續(xù)進行，故C正確；D．水解產(chǎn)生的H+能減少難溶氫氧化物的生成，但酸性越強吸氧腐蝕的速率越小，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，故D錯誤；故答案為：D。題型二：金屬的防護【例9】(2023秋?海淀區(qū)校級期末)關于金屬腐蝕與防護的如下各敘述中，正確的是（）A．常溫下潮濕的空氣中，金屬主要發(fā)生化學腐蝕 B．鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應式為Fe﹣3e﹣＝Fe3+ C．馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化 D．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極法【答案】：D【解析】：A．置于潮濕的空氣中的金屬能形成原電池，主要發(fā)生電化學腐蝕，故A錯誤；B．鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極Fe失去電子生成亞鐵離子，電極反應式為：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故B錯誤；C．馬口鐵是鍍錫鐵，鍍層破損后，鐵做負極，被氧化，被腐蝕時首先是鐵被氧化，故C錯誤；D．鋅比鐵活潑，可為原電池的負極被氧化，鐵為正極被保護，為犧牲陽極法，故D正確；故答案為：D?！纠?0】(2022秋?石景山區(qū)期末)下列有關金屬腐蝕和保護的說法，不正確的是（）A．埋在潮濕土壤里的鐵管比在干燥的土壤里更容易被腐蝕 B．犧牲陽極法利用電解原理保護金屬 C．生鐵比純鐵容易生銹 D．鍍銀的鐵制品，鍍層損壞后，露出的鐵表面更容易被腐蝕【答案】：B【解析】：A．鐵管埋在潮濕的土壤中會與周圍的環(huán)境形成原電池，加快鐵管腐蝕，故A正確；B．犧牲陽極法是利用原電池原理保護金屬，故B錯誤；C．生鐵是含碳的鐵合金，容易形成原電池，此時鐵作負極被腐蝕，所以生鐵比純鐵容易生銹，故C正確；D．鍍銀的鐵制品，鍍層損壞后，鍍層、鐵與外界環(huán)境形成原電池，鐵作負極被腐蝕，故D正確；故答案為：B?！纠?1】(2024?梅州一模)城鎮(zhèn)地面下埋有縱橫交錯的金屬管道，在潮濕的土壤中易腐蝕。為了防止這類腐蝕的發(fā)生，某同學設計了如圖所示的裝置。下列說法正確的是（）A．鋼鐵輸水管作為負極 B．金屬鎂是作為犧牲陽極材料 C．該裝置只有一條電線，沒有構成閉合回路 D．這種防腐蝕的方法稱為外加電流法【答案】：B【解析】：A．金屬活潑性：鎂＞鐵，鎂做負極，鋼鐵輸水管作為正極，故A錯誤；B．鎂做負極，被腐蝕，金屬鎂是作為犧牲陽極的材料，屬于犧牲陽極法，故B正確；C．該裝置只有一條電線，還有潮濕的土壤環(huán)境，可以構成閉合回路，故C錯誤；D．這種防腐蝕的方法稱為犧牲陽極法，故D錯誤；故答案為：B?！纠?2】(2023秋?大通縣期末)將金屬X連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。下列有關說法錯誤的是（）A．鋼鐵設施表面因有電子流入而被保護 B．鋼鐵設施的電極反應式為Fe﹣2e﹣═Fe2+ C．形成電化學保護時，金屬X作負極 D．通常情況下，鋼鐵設施在海水中的腐蝕速率比在河水中的快【答案】：B【解析】：A．當鐵管做原電池的正極時被保護，將導線與金屬M相連，X做負極，失去電子沿著導線進入鐵設施表面，因鋼鐵設施累積大量電子而被保護，故A正確；B．陰極其實是原電池的正極，發(fā)生還原反應，該電極反應式為2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣，故B錯誤；C．該裝置為原電池，是犧牲陽極法，活潑的金屬X做負極，故C正確；D．海水中有大量的鹽，電解質溶液導電性強，金屬更容易腐蝕，所以鋼鐵設施在海水中的腐蝕速率比在河水中的快，故D正確；故答案為：B?！纠?3】(2024?紅橋區(qū)二模)某實驗小組利用如圖裝置探究電化學法保護鐵制品的原理。反應一段時間后，下列說法錯誤的是（）A．裝置A利用的是犧牲陽極法 B．取a處溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有藍色沉淀 C．向c處滴加幾滴酚酞溶液，變紅 D．在d處上方放置濕潤的淀粉﹣KI試紙，試紙變藍【答案】：B【解析】：A．通過以上分析知，裝置A利用的是犧牲陽極法，故A正確；B．裝置A中Fe電極上氧氣得電子和水反應生成OH﹣，沒有Fe2+生成，所以取a處溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀，故B錯誤；C．c處電極上水得電子生成H2和OH﹣，溶液呈堿性，所以向c處滴加幾滴酚酞溶液，變紅，故C正確；D．d處氯離子放電生成氯氣，氯氣具有氧化性，能氧化碘離子生成碘，淀粉遇碘變藍色，所以在d處上方放置濕潤的淀粉﹣KI試紙，試紙變藍，故D正確；故答案為：B?！纠?4】(2024?浙江)金屬腐蝕會對設備產(chǎn)生嚴重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關。如圖為兩種對海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：下列說法正確的是（）A．圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子 B．圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面可發(fā)生反應：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣ C．圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對鋼閘門的防護效果 D．圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學反應【答案】：B【解析】：A．分析可知圖1中犧牲的陽極失電子發(fā)生氧化反應，圖2中，陽極材料為輔助陽極，本身不失去電子，故A錯誤；B．圖2中，外加電壓偏高時，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中氫離子放電，海水中溶解的氧氣也會競爭放電，可發(fā)生反應：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正確；C．圖2中，外加電流法，理論上只要能對抗鐵閘門表面的腐蝕電流即可，當鐵閘門表面的腐蝕電流為0時保護效果最好，腐蝕電流隨著環(huán)境變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，不能抵消腐蝕電流，不利于提高對鋼閘門的防護效果，故C錯誤；D．圖1、圖2中，當鋼閘門表面的腐蝕電流為零時，說明從犧牲陽極或外加電源傳遞過來的電子阻止了鐵的反應，鐵閘門不發(fā)腐蝕，犧牲陽極和輔助陽極均發(fā)生了氧化反應，故D錯誤；故答案為：B?！纠?5】(2023秋?東城區(qū)校級期末)下列鐵制品防護的裝置或方法中，不正確的是（）A．外加電流B．犧牲陽極C．表面鍍銅D．制成不銹鋼【答案】：A【解析】：A．此為外加電流法，被保護金屬鋼制管樁應與電源負極相連，故A錯誤；B．鎂比鐵活潑，此為犧牲陽極法，故B正確；C．鐵上鍍銅，鐵質鍍件接電源負極，銅接電源正極，硫酸銅作電鍍液，故C正確；D．制成不銹鋼可以起到防護作用，故D正確；故答案為：A。【例16】(2022秋?海淀區(qū)校級期中)驗證犧牲陽極法，實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍色沉淀下列說法錯誤的是（）A．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化 B．對比②③，可以判定Zn保護了Fe C．將Zn換成Cu，可用①的方法判斷Fe比Cu活潑 D．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法【答案】：C【解析】：A．①②相比較，可知鐵棒表面被氧化，但溶液中沒有亞鐵離子，可能的原因為K3[Fe(CN)6]將Fe氧化，故A正確；B．②中鐵沒有被腐蝕，而③鐵腐蝕，可說明鐵連接鋅后，鋅保護了鐵，故B正確；C．實驗①可說明鐵被氧化，說明方法存在缺陷，不能比較金屬的活潑性，則換成銅，也不能證明金屬的活潑性，故C錯誤；D．如鐵不純，也可形成原電池反應而被氧化，加入K3[Fe(CN)6]可在鐵的表面生成藍色沉淀，則驗證Zn保護Fe時不能用①的方法，應用②的方法，故D正確；故答案為：C?！纠?7】(2022春?成都期中)金屬的防腐蝕措施有利于延長金屬的使用壽命，圖1和圖2是兩種防腐蝕措施的示意圖。下列說法錯誤的是（）A．圖1是犧牲陽極法的示意圖，鋅塊作負極 B．圖1中，鋼閘門上發(fā)生的電極反應為O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ C．圖2中，高硅鑄鐵處發(fā)生還原反應 D．圖2中的鋼閘門連接直流電源的負極【答案】：C【解析】：A．該裝置構成原電池，Zn易失電子作負極，鋼閘門作正極被保護，屬于犧牲陽極法，故A正確；B．該裝置構成原電池，Zn易失電子作負極，鋼閘門作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故B正確；C．該裝置構成電解池，高硅鑄鐵作陽極、鋼閘門作陰極，陽極上失電子發(fā)生氧化反應，故C錯誤；D．該裝置構成電解池，被保護的金屬鋼閘門做陰極，連接電源負極，故D正確；故答案為：C?！纠?8】(2020秋?豐臺區(qū)期中)金屬腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中普遍存在，依據(jù)下列2種腐蝕現(xiàn)象回答下列問題：（1）圖1，被腐蝕的金屬為______，其腐蝕類型屬于______(填字母)。圖2，金屬腐蝕類型屬于______(填字母)。A．化學腐蝕 B．電化學腐蝕 C．析氫腐蝕 D．吸氧腐蝕（2）圖1中Cu的作用是_____________，結合電極反應、電子移動、離子移動等，分析金屬被腐蝕的原理______________________________________________________________。（3）圖2中鐵的生銹過程：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3?nH2O，將Fe轉變?yōu)镕e(OH)2的反應補充完整：正極反應為___________________________，負極反應為___________________，總反應為_________________________________。（4）下列防止鐵制品生銹的措施合理的是______。A．在鐵閘門表面涂油漆B．在地下鐵管道上安裝若干鎂合金C．將鐵罐與濃硫酸等強氧化劑接觸，使之發(fā)生鈍化【答案】：見解析【解析】：（1）根據(jù)圖1集合原電池原理可知，F(xiàn)e的活動性大于Cu，則Fe作原電池負極被腐蝕，Cu作原電池正極，該腐蝕類型屬于電化學腐蝕，由于水膜中溶有SO2，SO2與H2O反應生成H2SO3使水膜呈酸性，屬于析氫腐蝕，圖2中，堿性環(huán)境下氧氣參與電極反應，故為電化學腐蝕中的吸氧腐蝕，故答案為：Fe；BC；BD；（2）由（1）知Cu作原電池正極，不參與電極反應，但Fe與Cu組合成電化學腐蝕可加快Fe被腐蝕的速率，故Cu的作用是正極材料、導電，Cu作正極，H+在內(nèi)電路中移向正極，得到電子，生成H2，鐵作負極，在外電路中失去電子，電子向負極移向正極，金屬Fe被腐蝕成亞鐵離子，故答案為：正極材料、導電；H+在內(nèi)電路中移向正極，得到電子，生成H2，鐵作負極，在外電路中失去電子，電子向負極移向正極，金屬Fe被腐蝕成亞鐵離子；（3）由圖2可知鐵的生銹過程為金屬的吸氧腐蝕，正極在堿性環(huán)境下吸收氧氣，電極反應式為：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，負極為Fe﹣2e﹣+2OH﹣＝Fe(OH)2，總反應為：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，故答案為：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；Fe﹣2e﹣＝Fe2+；2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2；（4）根據(jù)金屬腐蝕的三大要點(與O2、H2O、酸溶液)分析，A．在鐵閘門表面涂油漆，可防止鐵閘門與O2接觸，故A正確；B．在地下鐵管道上安裝若干鎂合金，利用犧牲陽極法防止鐵生銹，故B正確；C．將鐵罐與濃硫酸等強氧化劑接觸，使之發(fā)生鈍化，可在Fe罐表面形成一層特殊的氧化膜保護層，防止Fe繼續(xù)被腐蝕，故C正確；故答案為：ABC?！纠?9】(2023秋?通州區(qū)期末)鐵的腐蝕與防護和生產(chǎn)生活密切相關。Ⅰ.生鐵的腐蝕如圖1實驗裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管中分別盛有氯化銨溶液和食鹽水，各加入生鐵片，一段時間后，紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋摺＃?）猜測a試管中生鐵發(fā)生______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕。（2）b試管中正極上發(fā)生的電極反應為___________________________________。Ⅱ.生鐵防護一電鍍法i．用電解的方法制備CuSO4電鍍液，如圖2所示。（3）與直流電源a端相連的電極材料是______(填“銅片”或“石墨”)。（4）將進口處較濃硫酸替換為Na2SO4溶液進行實驗，發(fā)現(xiàn)得到的CuSO4溶液pH比替換前升高，結合化學用語解釋pH升高的原因是___________________________________________________。ii．測定CuSO4溶液的濃度。實驗操作為：準確量取V1mL待測液于錐形瓶中，調(diào)節(jié)溶液pH＝3～4，加入過量的KI，用amol/LNa2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液V2mL。上述過程中反應的離子方程式：2Cu2++4I﹣═2CuI(白色)↓+I2，2S2+I2═2I﹣+S4。（5）CuSO4溶液的濃度是____________mol/L(用含a、V1、V2的代數(shù)式表示)。ⅱi．生鐵片上電鍍銅已知：Cu2+放電的速率緩慢且平穩(wěn)，有利于得到致密、細膩的鍍層。（6）生鐵片應與電源的______相連。（7）向CuSO4溶液中加入過量氨水，發(fā)生反應Cu2++4NH3?H2O?[Cu(NH3)4]2++4H2O，制得銅氨溶液，可使鍍層更加致密、細膩。原因是__________________________________________________?！敬鸢浮浚阂娊馕觥窘馕觥浚海?）a試管中盛有氯化銨溶液，為酸性環(huán)境，則生鐵發(fā)生析氫腐蝕，故答案為：析氫；（2）b試管中盛有食鹽水，為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，則正極上發(fā)生的電極反應為，故答案為：；（3）電解池中陰離子向陽極移動，則與直流電源a端相連的電極為陽極，電解的方法制備CuSO4電鍍液，則陽極材料是銅片，故答案為：銅片；（4）將進口處較濃硫酸替換為Na2SO4溶液進行實驗，發(fā)現(xiàn)得到的CuSO4溶液pH比替換前升高，結合化學用語解釋pH升高的原因是替換為Na2SO4后，陰極區(qū)發(fā)生反應，陰極區(qū)c(OH﹣)＞c(H+)，OH﹣也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區(qū)，導致CuSO4溶液pH升高，故答案為：替換為Na2SO4后，陰極區(qū)發(fā)生反應，陰極區(qū)c(OH﹣)＞c(H+)，OH﹣也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區(qū)，導致CuSO4溶液pH升高；（5）反應的關系式為：2CuSO4～I2～2S2，則CuSO4溶液的濃度是mol/L＝mol/L，故答案為：；（6）生鐵片上電鍍銅，生鐵片為鍍件，為陰極，則生鐵片應與電源的負極相連，故答案為：負極；（7）向CuSO4溶液中加入過量氨水，發(fā)生反應Cu2++4NH3?H2O?[Cu(NH3)4]2++4H2O，制得銅氨溶液，可使鍍層更加致密、細膩的原因是降低Cu2+的濃度，使得Cu2+放電速率減緩，同時通過平衡的移動補充放電消耗的Cu2+，使其濃度保持相對穩(wěn)定，達到放電速率平穩(wěn)的作用，故答案為：降低Cu2+的濃度，使得Cu2+放電速率減緩，同時通過平衡的移動補充放電消耗的Cu2+，使其濃度保持相對穩(wěn)定，達到放電速率平穩(wěn)的作用。課后練習課后練習【練1】(2023秋?東城區(qū)期末)關于金屬的腐蝕和防護，下列說法不正確的是（）A．有鹽水殘留的鐵鍋易生銹 B．銅板上的鐵鉚釘易被氧化生銹 C．在某些鋼制暖氣片內(nèi)放置鎂棒，目的是延長暖氣片使用壽命 D．利用外加電流法保護鋼閘門時，應將鋼閘門作為陽極【答案】：D【解析】：A．鐵鍋中的Fe、C和鹽水構成原電池，F(xiàn)e易失電子作負極，加速被腐蝕，所以有鹽水殘留的鐵鍋易生銹，故A正確；B．Fe、Cu和電解質溶液構成原電池，F(xiàn)e易失電子作負極，加速被腐蝕，所以銅板上的鐵鉚釘易被氧化生銹，故B正確；C．Mg、Fe和電解質溶液構成原電池，Mg易失電子作負極、Fe作正極，則Fe被保護，所以在某些鋼制暖氣片內(nèi)放置鎂棒，目的是延長暖氣片使用壽命，故C正確；D．作電解池陽極的金屬加速被腐蝕，利用外加電流法保護鋼閘門時，應將鋼閘門作為陰極，故D錯誤；故答案為：D。【練2】(2023秋?海淀區(qū)校級期中)下列關于電化學腐蝕、防護與利用的說法中，不正確的是（）ABCD銅板打上鐵鉚釘后，銅板不易被腐蝕暖氣片表面刷油漆可防止金屬腐蝕連接鋅棒后，電子由鋅流向鐵管道陰極的電極反應式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+【答案】：D【解析】：A．銅板打上鐵鉚釘形成的原電池中，金屬銅板做原電池的正極，正極是被保護的電極，所以銅板更不易被腐蝕，故A正確；B．暖氣片表面刷油漆可將金屬和空氣中的氧氣以及水蒸氣隔絕，防止金屬腐蝕，故B正確；C．連接鋅棒后，形成原電池，金屬鋅是負極，電子從負極流向正極，即電子由鋅流向鐵管道，故C正確；D．電解池的陰極上是電解質中的陽離子發(fā)生得電子的還原反應，廢鐵是陽極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Fe﹣2e﹣═Fe2+，故D錯誤；故答案為：D。【練3】(2023秋?房山區(qū)校級期中)下列與金屬腐蝕有關的說法中，不正確的是（）A．鋁不易與氧氣發(fā)生反應，具有很強的抗腐蝕能力 B．鋼鐵在潮濕空氣中生銹屬于電化學腐蝕 C．電化學腐蝕一般可分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕 D．金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化的過程【答案】：A【解析】：A．Al屬于親氧元素，極易和空氣中的O2反應生成致密的氧化鋁薄膜而具有很強的抗腐蝕能力，故A錯誤；B．鋼鐵在潮濕的空氣中易形成原電池，所以鋼鐵在潮濕空氣中生銹屬于電化學腐蝕，故B正確；C．中性或弱酸性條件下，金屬發(fā)生吸氧腐蝕，酸性環(huán)境下，金屬發(fā)生析氫腐蝕，則電化學腐蝕一般可分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕，故C正確；D．金屬腐蝕時失電子生成陽離子，則金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化的過程，故D正確；故答案為：A?！揪?】(2023秋?福州期中)下列鐵制品防護的裝置或方法中，不正確的是（）A．外加電流B．犧牲陽極C．表面鍍銅D．表面刷油漆【答案】：A【解析】：A．該裝置為外加電流法，被保護金屬鋼制管樁應與電源負極相連，故A錯誤；B．鎂比鐵活潑，該裝置為為犧牲陽極法，故B正確；C．鐵上鍍銅，鐵質鍍件接電源負極，銅接電源正極，硫酸銅作電鍍液，故C正確；D．鐵表面刷油漆，起到防護作用，以隔絕空氣和水，故D正確；故答案為：A?！揪?】(2024?湖北模擬)防止鋼鐵腐蝕有利于節(jié)約資源、現(xiàn)采用如圖所示的兩種陰極保護法，其中高硅鑄鐵是惰輔助陽極。下列說法錯誤的是（）A．當K位于N時，該防護方法為犧牲陽極法 B．當K位于M時，鋼鐵橋墩表面有大量電子 C．高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發(fā)揮作用的 D．保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整【答案】：C【解析】：A．當K位于N時，該裝置是原電池，該防護方法為犧牲陽極法，故A正確；B．當K位于M時，該裝置是電解池，鋼鐵橋墩表面有大量電子，起到保護作用，故B正確；C．高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，所以高硅鑄鐵不損耗，故C錯誤；D．保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整，故D正確；故答案為：C?！揪?】(2024?揭陽二模)某同學進行以下實驗：操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水放置一段時間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”。其邊緣處為紅色，中心區(qū)域為藍色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法正確的是（）A．腐蝕過程中有H2生成 B．邊緣處紅色說明：Fe﹣3e﹣═Fe3+ C．反應后中心區(qū)域溶液的pH＞7 D．反應過程中化學能完全轉化為電能【答案】：C【解析】：A．弱酸性和中性溶液中Fe發(fā)生吸氧腐蝕，飽和食鹽水溶液呈中性，所以生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A錯誤；B．Fe發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e電極反應式為Fe﹣2e﹣＝Fe2+，極反應式為2H2O+4e﹣+O2＝4OH﹣，溶液呈堿性，酚酞遇堿變紅色，所以邊緣處為紅色，故B錯誤；C．生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應式為2H2O+4e﹣+O2＝4OH﹣，溶液呈堿性，pH＞7，故C正確；D．發(fā)生吸氧腐蝕過程中放熱，所以化學能不完全轉化為電能，故D錯誤；故答案為：C?！揪?】(2023秋?沈陽期末)在生產(chǎn)生活中，金屬腐蝕會帶來嚴重的經(jīng)濟損失。下列說法正確的是（）A．生鐵浸泡在食鹽水中易發(fā)生析氫腐蝕 B．在船舶外殼安裝鋅塊，利用了犧牲陽極法 C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反應是Fe﹣3e﹣＝Fe3+ D．將鋼鐵閘門與電源正極相連的防腐措施屬于外加電流法【答案】：B【解析】：A．食鹽水顯中性，生鐵浸泡在中性溶液中易發(fā)生吸氧腐蝕，故A錯誤；B．在船舶外殼安裝鋅塊，鋅比鐵活潑作負極，利用了犧牲陽極法，故B正確；C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反應是鐵失去電子形成亞鐵離子，F(xiàn)e﹣2e﹣＝Fe2+，故C錯誤；D．鋼鐵閘門應與電源負極相連通過還原反應保護，屬于外加電流保護法，不是正極，故D錯誤；故答案為：B?！揪?】(2023秋?藍田縣期末)模擬電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示，下列有關說法正確的是（）A．若a、b用導線連接，則鐵片主要發(fā)生析氫腐蝕 B．若a、b不用導線連接，則d處比c處更易產(chǎn)生鐵銹 C．若a、b分別連接電源的正、負極，則會加快鐵片的腐蝕 D．若a、b用導線連接，將石墨換成銅棒，則鐵片的腐蝕會減慢【答案】：C【解析】：A．若a、b用導線連接，該裝置構成原電池，弱酸性或中性條件下鐵發(fā)生吸氧腐蝕，在強酸條件下發(fā)生析氫腐蝕，所以鐵片在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕，故A錯誤；B．若a、b不用導線連接，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，且氧氣濃度越大，鐵片越容易生銹，氧氣濃度：c點大于d點，所以在c處比d處更易產(chǎn)生鐵銹，故B錯誤；C．若a、b分別連接電源正極、負極，則Fe為陽極、石墨為陰極，則會加快鐵片的腐蝕，故C正確；D．若a、b用導線連接，將石墨換成銅棒，鐵片仍然作負極，F(xiàn)e片腐蝕速率不會減慢，故D錯誤；故答案為：C。【練9】(2023秋?東莞市期末)下列關于金屬的腐蝕與防護說法正確的是（）A．圖①中越靠底部鐵棒腐蝕越嚴重 B．圖②中往Fe電極區(qū)滴入2滴K3[Fe(CN)6]，產(chǎn)生藍色沉淀 C．圖③中使M成為原電池的正極，從而保護了鋼鐵輸水管 D．圖④中外接電源使鋼鐵表面腐蝕電流接近于零，從而保護了鋼鐵【答案】：D【解析】：A．鐵的吸氧腐蝕中，氧氣的濃度越大，其腐蝕速率越快，插入海水中的鐵棒，越靠近底端氧氣的濃度越小，則腐蝕越輕，故A錯誤；B．鋅作負極，鐵作正極，鐵電極附近不會產(chǎn)生亞鐵離子，往Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6]溶液，溶液不變藍，故B錯誤；C．原電池的正極被保護，則金屬M應該做負極，M的活潑性要比鐵強，故C錯誤；D．圖④中鋼鐵閘門外接電源負極，使鋼鐵表面腐蝕電流接近于零，從而保護了鋼鐵，故D正確；故答案為：D。【練10】(2023秋?杭州期末)化學小組研究金屬的電化學腐蝕，實驗如圖：實驗ⅠⅡ裝置現(xiàn)象鋅片附近處顏色無變化，裸露在外的鐵釘附近處出現(xiàn)紅色。銅片附近處出現(xiàn)紅色，裸露在外的鐵釘附近處出現(xiàn)藍色下列說法正確的是（）A．實驗Ⅰ和Ⅱ中鐵釘均為負極 B．實驗Ⅰ和Ⅱ中均發(fā)生吸氧腐蝕，且鐵釘腐蝕速度實驗Ⅰ＞實驗Ⅱ C．一段時間后，實驗1鐵釘附近也出現(xiàn)了藍色，可能是K3[Fe(CN)6]氧化了單質Fe D．一段時間后，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中均出現(xiàn)紅褐色【答案】：C【解析】：A．實驗Ⅰ中鐵做正極，Ⅱ中鐵釘為負極，故A錯誤；B．實驗Ⅰ和Ⅱ中均發(fā)生吸氧腐蝕，實驗Ⅰ中鐵做正極，Ⅱ中鐵釘為負極，且鐵釘腐蝕速度實驗Ⅰ＜實驗Ⅱ，故B錯誤；C．實驗Ⅰ電化學腐蝕過程中不能生成亞鐵離子，則一段時間后，實驗1鐵釘附近也出現(xiàn)了藍色，可能是K3[Fe(CN)6]氧化了單質Fe，故C正確；D．實驗Ⅰ中鐵釘做正極，鋅是負極，鋅失電子生成鋅離子，金屬發(fā)生吸氧腐蝕，正極鐵電極附近發(fā)生電極反應為：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，不會生成氫氧化鐵紅褐色的沉淀；實驗Ⅱ中鐵為負極，失電子生成亞鐵離子，正極為銅，氧氣得電子生成氫氧根離子，亞鐵離子與氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，再被氧氣氧化生成氫氧化鐵，紅褐色沉淀，故D錯誤；故答案為：C?！揪?1】(2023秋?南開區(qū)期末)海港、碼頭的鋼制管樁會受到海水的長期侵襲，常用如圖所示的方法對其進行保護，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關敘述中正確的是（）A．這種電化學保護法是犧牲陽極法 B．通電后外電路的電子被強制流向高硅鑄鐵 C．通電后使鋼制管樁表面的腐蝕電流接近零 D．高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發(fā)揮作用的【答案】：C【解析】：A．該裝置屬于電解池，所以該方法為外加電流法，故A錯誤；B．通電后，惰性高硅鑄鐵作陽極，海水中的氯離子等在陽極失電子發(fā)生氧化反應，電子經(jīng)導線流向電源正極，再從電源負極流出經(jīng)導線流向鋼管樁，故B錯誤；C．被保護的鋼管樁應作為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零，避免或減弱電化學腐蝕的發(fā)生，故C正確；D．高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，陽極周邊發(fā)生氧化反應，電極不損耗，故D錯誤；故答案為：C?！揪?2】(2023秋?重慶期末)下列關于金屬腐蝕和防腐的說法不正確的是（）A．海上艦艇的腐蝕主要為金屬的化學腐蝕 B．可以在船舶外殼裝上鋅塊，用犧牲陽極法防止金屬腐蝕 C．刷防銹漆，使金屬與空氣、水等物質隔離，可防止金屬被腐蝕 D．改變金屬的內(nèi)部結構，將金屬做成合金可有效防止金屬被腐蝕【答案】：A【解析】：A．海上艦艇的腐蝕主要為吸氧腐蝕，是電化學腐蝕，故A錯誤；B．鋅塊比鐵活潑，會先被腐蝕，可以在船舶外殼裝上鋅塊，用犧牲陽極法防止金屬腐蝕，故B正確；C．金屬腐蝕的條件是與空氣和水接觸，刷防銹漆，使金屬與空氣、水等物質隔離，可防止金屬被腐蝕，故C正確；D．改變金屬的內(nèi)部結構可以防止金屬腐蝕，將金屬做成合金可有效防止金屬被腐蝕，故D正確；故答案為：A?！揪?3】(2023秋?鄂爾多斯期末)如圖所示，各燒杯中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為（）A．②①③④ B．④③①② C．④②①③ D．③②④①【答案】：A【解析】：根據(jù)圖知，②③裝置是原電池，在②中，金屬鐵做負極，③中金屬鐵作正極，做負極的腐蝕速率快，所以②＞③，④裝置是電解池，其中金屬鐵為陰極，被保護，①中金屬鐵發(fā)生吸氧腐蝕，金屬腐蝕的快慢：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防護腐蝕措施的腐蝕，所以腐蝕速率是：②①③④。故答案為：A?！揪?4】(2023秋?鄭州月考)某學習小組按如圖的兩組裝置來探究鋼鐵的腐蝕情況。下列相關說法錯誤的是（）A．兩組裝置中負極均為左池的鐵片 B．圖Ⅰ中將石墨電極換成鋅棒，可減緩鐵片被腐蝕 C．若向圖Ⅱ兩池中滴加酚酞溶液，鐵片Ⅰ附近出現(xiàn)紅色 D．圖Ⅱ中氧氣濃度差異會導致電流計示數(shù)不同【答案】：C【解析】：A．圖1中鐵、碳構成原電池，鐵為負極；圖Ⅱ中，右池通入氧氣，氧氣得電子發(fā)生還原反應，所以右池鐵片為正極、左池鐵片為負極，兩組裝置中負極均為左池的鐵片，故A正確；B．圖Ⅰ中將石墨電極換成鋅棒，構成原電池，鋅為負極、鐵為正極，可減緩鐵片被腐蝕，故B正確；C．圖Ⅱ中鐵片Ⅰ是負極，發(fā)生反應Fe﹣2e﹣＝Fe2+，鐵片Ⅱ是正極，發(fā)生反應O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，若向圖Ⅱ兩池中滴加酚酞溶液，鐵片Ⅱ附近出現(xiàn)紅色，故C錯誤；D．圖Ⅱ中氧