高中化学苏教版（2019）选择性必修1 专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护

第三单元　金属的腐蚀与防护
[核心素养发展目标]　
1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式，提高科学探究与创新意识。
2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护，树立防止金属腐蚀的意识，培养科学态度与社会责任。
一、金属的电化学腐蚀
1．金属腐蚀
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀
不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
实质与
联系
(1)实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
3.钢铁的电化学腐蚀
类别
项目
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
后续反应
最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O
联系
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失电子被氧化的过程(　　)
(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主(　　)
(3)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀(　　)
(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(　　)
(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈(　　)
(6)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
1．为什么钢铁在干燥的空气中不易腐蚀，在潮湿的空气中却易腐蚀？
提示　钢铁在潮湿的空气中，表面形成一层电解质溶液的水膜，构成原电池，发生电化学腐蚀，增大了腐蚀速率。
2．比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀有何不同？
提示　钢铁表面水膜酸碱性不同，正极反应式不同：
钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；
钢铁表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2时，发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
3．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的相同点是什么？
提示　都是铁作负极，碳作正极，且负极反应式相同，都是铁原子失电子被氧化。
4．在下图装置中：
(1)电流计指针是否偏转？
提示　偏转。
(2)若电流计指针偏转，写出Zn极、C极上的反应式。
提示　Zn极：Zn－2e－===Zn2＋；
C极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
(3)金属锌发生哪种腐蚀？
提示　吸氧腐蚀。
1.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(　　)
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
答案　C
解析　生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液pH都增大，D错误。
2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀
D．此过程中电流从Fe流向Cu
答案　B
解析　铁铆钉吸氧腐蚀的正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。
3.(2020·山西忻州一中高二上期末)如图是钢铁在海水中锈蚀过程的模型，若有0.2
mol电子发生转移，下列说法正确的是(　　)
A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B．有2.8
g铁被腐蚀
C．钢铁表面出现气体
D．消耗气体体积约为1.12
L(标准状况下)
答案　D
解析　从题图中看出，空气中的氧气在正极放电，所以发生了吸氧腐蚀，A项错误；原电池中，铁原子失电子为负极，发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，所以有0.2
mol电子发生转移时，有5.6
g铁被腐蚀，B项错误；铁原子失电子为负极，发生氧化反应生成Fe2＋，所以钢铁表面不会出现气体，C项错误；吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以有0.2
mol
电子发生转移，消耗标准状况下的气体体积约为
mol×22.4
L·mol－1＝1.12
L，D项正确。
金属腐蚀类型的判断方法
(1)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)金属活动性顺序表中氢前面的金属，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能发生吸氧腐蚀。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
二、金属的电化学防护
1．金属防护的原理
金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，应从金属腐蚀的化学反应原理、腐蚀的类型等方面来确定金属防护的具体方法。
2．金属防护的方法
(1)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。
①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。
②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。
(2)电化学保护法
①牺牲阳极的阴极保护法
原理：原电池原理
要求：活泼性强的金属作阳极(负极)，被保护的金属作阴极(正极)。
②外加电流的阴极保护法
原理：电解池原理
要求：被保护的金属设备作为阴极，另加惰性电极作为阳极，两者都处在电解质溶液(如海水)中。
(3)改变金属组成或结构
如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增强了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
(1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理(　　)
(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏，仍可对铁制品起到保护作用(　　)
(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用(　　)
(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
1．防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。
(1)为降低某水库铁闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在铁闸门上的固体材料R采用什么金属？
提示　R活泼性应比铁强且能稳定存在于水溶液中，通常选锌。
(2)图乙所示方案也可降低铁闸门的腐蚀速率，铁闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？
提示　铁闸门接电源负极，这是外加电流的阴极保护法。
(3)上述两种保护方法的原理有何不同？
提示　甲是在被保护设备上装上比它更活泼的金属，被保护金属作原电池的正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。乙是被保护设备与电源的负极相连接，作电解池的阴极，称为外加电流的阴极保护法。
2．在钢铁的表面镀锌属于金属的电化学保护法吗？
提示　不是。电镀虽然是应用电解原理，但对金属的防护来说是在金属的表面增加了保护层，属于涂覆盖层保护法，不属于电化学保护法。
3．马口铁(镀锡铁板)的镀层遭到破坏后，是否还能起到保护铁的作用？白铁皮(镀锌铁板)呢？
提示　马口铁的镀层遭到破坏后，由于镀层金属锡的活泼性比铁弱，当发生电化学腐蚀时，铁将作原电池的负极，会加速金属铁的腐蚀，不能起到保护铁的作用。白铁皮的镀层遭到破坏后，因为镀层金属锌的活泼性比铁强，因此当发生电化学腐蚀时，铁将作原电池的正极，会被保护，可以起到保护铁的作用。
4．不锈钢是采用什么方法来防止金属腐蚀的？
提示　冶炼钢铁时向其中加入一些其他元素，制成合金，是通过改变金属的内部结构来防止金属腐蚀的。
1．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　)
A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属
B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀
C．铁与电源正极连接可实现电化学保护
D．阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法
答案　A
解析　A项，四氧化三铁的致密保护膜可防止腐蚀，正确；B项，由于金属活动性：Zn>Fe>Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性更强的Zn，Fe被保护，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误。
2．下列装置可防止铁棒被腐蚀的是(　　)
答案　B
解析　在B装置形成的原电池里，锌为负极，失去电子被氧化；铁为正极，被保护，不易生锈。
3．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(　　)
A．④>②>③>①
B．②>①>③>④
C．④>②>①>③
D．③>②>④>①
答案　C
解析　当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>②>①>③。
金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
题组一　金属的腐蚀
1．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C
B．Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．C作正极，O2在C表面上发生还原反应
答案　D
解析　A项，铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误、D正确。
2．如图所示，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氯化钠的琼脂热溶液，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(　　)
A．a中铁钉附近呈现红色
B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应
D．b中铝条附近有气泡产生
答案　B
解析　a中铁比铜活泼，铁作负极，发生氧化反应，铜作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此A、C不正确；b中铝比铁活泼，铝作负极，发生氧化反应，铁作正极，发生还原反应，电极反应式分别为负极：4Al－12e－===4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此B正确，D不正确。
3．埋在地下的铸铁输油管道，在下列情况下被腐蚀得最慢的是(　　)
A．在潮湿疏松的碱性土壤中
B．在干燥致密的酸性土壤中
C．将输油管道与电源负极相连
D．在输油管道接口处包上铜皮
答案　C
解析　在潮湿、疏松的土壤中，铸铁管道与氧气和水充分接触，发生吸氧腐蚀，容易生锈，故A不符合题意；在呈酸性的土壤中，发生析氢腐蚀，腐蚀速率快，故B不符合题意；铁与电源负极相连，作阴极被保护，铁不易生锈，故C符合题意；铜皮与铁、水、氧气同时接触，构成原电池，活泼金属铁作负极，加快腐蚀速率，故D不符合题意。
4．用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图所示：
分析图像，以下结论错误的是(　　)
A．溶液pH≤2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(y－x＝b－a)
D．两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋
答案　C
解析　由压强变化图像可知pH＝2时，压强增大，说明生成氢气，发生析氢腐蚀，pH＝4时，压强减小，说明消耗氧气，发生吸氧腐蚀，两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋，A、B、D项正确；由斜率可知消耗氧气的速率比生成氢气的速率快，C项错误。
5．(2020·合肥一中期末)宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。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．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2
mol
Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48
L
D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
答案　C
解析　根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；潮湿环境中的Cl－与正极生成物氢氧根离子和负极生成物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。
题组二　金属的电化学防护
6．(2021·湖北鄂州市高二期末)下列关于钢铁的防护方法，说法不正确的是(　　)
A．图①所示方法是外加电流的阴极保护法，石墨棒作阳极
B．图②所示方法是牺牲阳极的阴极保护法，镁作负极，钢铁输水管作正极
C．图③所示方法是化学防护法，不属于电化学防护法
D．图④所示方法是覆盖保护层法，不属于电化学防护法
答案　C
解析　A项，图①中石墨棒与正极相连，作阳极，铁管道作阴极，是外加电流的阴极保护法，正确；B项，Mg与钢铁输水管道相连，Mg比Fe活泼，形成原电池时，镁作负极，钢铁输水管作正极，是牺牲阳极的阴极保护法，正确；C项，Zn比铁活泼，形成原电池时，Zn作负极，铁管道作正极，是牺牲阳极的阴极保护法，属于电化学防护法，错误；D项，喷油漆是覆盖保护层法，不属于电化学防护法，正确。
7．(2021·安徽省临泉第一中学高二期末)下列有关电化学原理的说法错误的是(　　)
A．镀铜铁镀层破损铁的腐蚀速率加快
B．可将河道中的钢铁闸门与外加直流电源的负极相连以保护其不受腐蚀
C．为保护海轮的船壳，利用牺牲阳极的阴极保护法，常在船壳上镶入锌块
D．用惰性电极电解足量NaCl溶液，一段时间后再加入一定量的NaCl，溶液能与原来溶液完全一样
答案　D
解析　A项，镀铜铁的表面一旦破损，构成原电池，Fe为负极，则铁腐蚀速率加快，正确；B项，钢铁闸门与外加直流电源的负极相连作阴极被保护，所以可将河道中的钢铁闸门与外加直流电源的负极相连以保护其不受腐蚀，正确；C项，海轮外壳镶嵌锌块，此时铁作为原电池的正极金属而被保护，不易腐蚀，是采用了牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以加氯化氢气体让电解质溶液复原，错误。
8．我国有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，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
答案　C
解析　锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
9．下列对如图所示的实验装置的判断错误的是(　　)
A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
答案　D
解析　若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流的阴极保护法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池的负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确；若X为锌棒，K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流的阴极保护法，K置于B处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。
10．(2020·大庆调研)埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。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的材料可能为钠
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
答案　C
解析　图中没有外加电源，故为牺牲阳极的阴极保护法，D项错误；X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜、钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项正确。
题组三　金属腐蚀快慢的比较
11．相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)
答案　C
解析　A项，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B项，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；D项，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；C项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。
12．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　)
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．装置Ⅰ左侧液面比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
答案　B
解析　Ⅱ中铁钉与铜丝相连，金属活动性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C选项正确；Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及Ⅱ，由于均发生了2H＋＋2e－===H2↑，Ⅰ和Ⅱ中均生成了气体，液面都会下降，装置Ⅱ的左侧液面比装置Ⅰ的左侧液面低，A选项正确，B选项错误；Ⅲ中浓硫酸吸水，从而使铁钉处在干燥空气中几乎不被腐蚀，D选项正确。
13．下列装置图有关说法正确的是(　　)
A．装置①中K键闭合时，片刻后CuSO4溶液中c(Cl－)增大
B．装置①中K键闭合时，片刻后可观察到滤纸a附近变红色
C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>只闭合K2>都断开
D．装置③中当铁制品上析出1.6
g铜时，电源负极输出的电子数为0.025NA
答案　B
解析　装置①中K键闭合后，形成原电池，锌为负极，铜为正极，原电池中阴离子向负极移动，则Cl－向ZnSO4溶液移动，A项错误；装置①中K键闭合时，a极为阴极，阴极氢离子放电同时生成氢氧根离子，所以a附近变红色，B项正确；Fe作阳极被腐蚀，作阴极被保护，所以铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，C项错误；装置③中铁制品上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，析出1.6
g铜即0.025
mol，则电源负极输出的电子数为0.05NA，D项错误。
14．(2020·浙江诸暨中学高二期中)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)，铁片腐蚀过程中发生的总反应为2Fe＋2H2O＋O2===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。下列说法正确的是(　　)
A．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴中的Cl－向b区迁移
D．铁腐蚀严重的区域，生锈也严重
答案　B
解析　液滴下的铁为负极，失电子发生氧化反应而被腐蚀，故A项错误；液滴边缘是正极区，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B项正确；放电时，Cl－向负极(a区)移动，故C项错误；铁腐蚀在负极区发生，生锈在正极区发生，所以铁腐蚀严重的区域，生锈不严重，故D项错误。
15．(2020·北京高二期中)一种钢铁锈蚀原理示意图如图，下列说法不正确的是(　　)
A．缺氧区：Fe－2e－===Fe2＋
B．富氧区：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2
D．隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈
答案　C
解析　由钢铁锈蚀原理示意图可知，铁发生了吸氧腐蚀。缺氧区，铁发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A正确；富氧区，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；由题图可知，Fe失去的电子通过金属导体传递给富氧区的O2，电子不能在电解质溶液中自由移动，C不正确；隔绝氧气或电解质溶液后，就不能形成原电池，所以均可有效防止铁生锈，D正确。
16.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。
(1)请写出有关电极反应式：
①铁棒上的电极反应式：____________________________________________________
__________________________________________________________________________。
②碳棒上的电极反应式：____________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(2)该图所表示的是______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，则可将碳棒改为______棒。
答案　(1)①2Fe－4e－===2Fe2＋　②O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)吸氧　(3)析氢　锌(或其他比Fe活泼的金属)
解析　电解质是氯化钠，溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，负极反应式是2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，此时发生析氢腐蚀；若用牺牲阳极的阴极保护法保护铁棒不被腐蚀溶解，此时构成的原电池中铁棒作正极，负极是比铁活泼的金属，因此可将碳棒改为锌棒。
17．如图所示，a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1
mol·L－1的稀硫酸。
(1)C中Cu极的电极反应式为____________________。
(2)B中Zn极的电极反应式为____________________，Fe极附近溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)A、B、C中铁被腐蚀的速率最快的是____________。
答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)Zn－2e－===Zn2＋　增大
(3)C
解析　(1)装置C中，Cu、Fe、稀H2SO4构成原电池，其中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－
===Fe2＋，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)装置B中，Zn、Fe、海水构成原电池，其中负极(Zn)：2Zn－4e－===2Zn2＋，正极(Fe)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故Fe极附近c(OH－)增大，pH增大。
(3)C中铁作原电池的负极，腐蚀速率加快；B中铁作原电池的正极，被保护；经比较，铁被腐蚀的快慢顺序为C>A>B。
18.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炭粉置于锥形瓶底部，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。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号
实验目的
炭粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2所示。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，炭粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________________
________________________________________________________。
(3)该小组对图2中O～t1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：_____________________________________________________________________。
答案　(1)2.0　炭粉含量的影响
(2)吸氧　如图
还原　2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(3)反应放热，温度升高
解析　(1)对比编号①，编号②中炭粉的质量与编号①相同，醋酸的浓度与编号①不同，所以铁粉的质量应与编号①相同，即2.0
g；编号③中炭粉质量与编号①不同，铁粉质量和醋酸浓度均与编号①相同，显然编号③目的是探究炭粉含量的影响。
(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：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
(3)O～t1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。