专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护（共84张ppt）

(共84张PPT)
DISANDANYUAN
金属的电化学腐蚀 / 金属的电化学防护 / 课时对点练
金属的腐蚀与防护
专题1
第三单元
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。
内容索引
一、金属的电化学腐蚀
二、金属的电化学防护
课时对点练
金属的电化学腐蚀
一
1.金属腐蚀
氧化
析氢
吸氧
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 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 较活泼的金属被腐蚀
区别 电流产生 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 而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但 更普遍 原电池
无
有
氧化
电化学腐蚀
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 水膜的酸性较强 水膜的酸性较弱或呈中性
负极 __________________ 正极 _________________ _______________________
总反应 _______________________ __________________________
后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O)，反应如下： ， 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 Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(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)铜在酸性条件下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(　　)
正误判断
√
√
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1.金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下图两种腐蚀现象，回答下列问题：
(1)图甲、图乙分别属于电化学腐蚀中的哪类腐蚀？其异同点是什么？
提示　图甲中水膜呈酸性，Fe失电子被腐蚀，H＋在Cu极上得电子生成H2，发生析氢腐蚀；图乙中水膜呈中性或酸性较弱，Fe失电子被腐蚀，O2在C极上得电子生成OH－，发生吸氧腐蚀。两者共同点都是Fe被腐蚀，都发生电子定向移动形成电流；不同点是图甲中水膜酸性较强，发生析氢腐蚀，图乙中水膜酸性较弱或呈中性，发生吸氧腐蚀。
深度思考
(2)图甲中Cu的作用是什么？结合电极反应、电子移动、离子移动等，分析金属被腐蚀的原理。
提示　Cu作正极材料，导电。铜作正极，氢离子在内电路中移向正极，在正极得电子生成氢气；铁作负极，失电子生成亚铁离子，电子从负极经外电路移向正极。
深度思考
(3)图乙中铁生锈最终生成Fe2O3·nH2O，试写出铁发生电化学腐蚀最终转化为Fe2O3·nH2O相关的电极反应式及化学方程式。
提示　负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，然后4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，最后Fe(OH)3脱去一部分水：2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。
深度思考
2.在如图装置中：
(1)电流计指针是否偏转？
提示　偏转。
深度思考
(2)若电流计指针偏转，写出Zn极、C极上的电极反应式。
提示　Zn极：Zn－2e－===Zn2＋；C极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
深度思考
(3)金属锌发生哪种腐蚀？
提示　吸氧腐蚀。
应用体验
1.(2022·福建三明高二月考)将经酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是
A.过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升
B.Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀
C.铁钉在该装置中被腐蚀的速率随时间的延长而加快
D.Ⅰ试管中铁钉发生反应的其中一个电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
√
铁钉在中性氯化钠溶液环境中发生吸氧腐蚀，导致Ⅰ试管中气体压强减小，所以Ⅱ试管中的导管内水柱上升，故A正确；
Ⅰ试管中铁钉发生吸氧腐蚀，该反应是原电池反应，
而不是电解反应，故B错误；
铁钉在该装置中发生吸氧腐蚀，随着氧气量的减少，被腐蚀的速率减慢，故C错误；
Ⅰ试管中铁钉发生吸氧腐蚀，负极反应式为2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故D错误。
2.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)
√
从题图中看出，氧气在正极放电，所以发生了吸氧腐蚀，A项错误；
原电池中，铁为负极，失电子发生氧化反应，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 电子发生转移时，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。
归纳总结
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＋。
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金属的电化学防护
二
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、涂油脂等。
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： 原理
要求：活泼性强的金属作 ，被保护的金属作 。
原电池
阳极(负极)
阴极(正极)
②外加电流的阴极保护法
原理： 原理
要求：被保护的金属设备作为 ，另加惰性电极作为 ，两者都处在 (如
海水)中。
(3)改变金属组成或结构
如把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
电解池
阴极
阳极
电解质溶液
(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)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用(　　)
正误判断
×
√
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×
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)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门上的固体材料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钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？
深度思考
提示　钢闸门接电源负极，这是外加电流的阴极保护法。
(3)题述两种保护方法的原理有何不同？
深度思考
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？
深度思考
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，属于覆盖保护层法，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？
深度思考
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？
深度思考
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组成结构来防止金属腐蚀的。
应用体验
1.下列装置可防止铁棒被腐蚀的是
√
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。
2.如图所示装置中都盛有0.1 mol·L－1NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的顺序是
A.③①④②
B.①②④③
C.②③④①
D.②①④③
√
①铜、锌和NaCl溶液构成原电池，锌作负极，失电子，发生电化学腐蚀，加快锌的腐蚀；
②中构成电解池，锌接电源正极，为电解池的阳极，失电子，加快锌的腐蚀，电解池引起的腐蚀速率大于原电池引起的腐蚀速率；
③中构成电解池，锌接电源负极，为电解池的阴极，得电子，属于金属防护的外加电流的阴极保护法，锌不易被腐蚀；
④为锌的化学腐蚀；腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③。
归纳总结
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。
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课时对点练
题组一　金属的腐蚀
1.(2022·重庆育才中学高二月考)我国每年因为金属腐蚀造成的经济损失非常严重，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是
A.生铁更容易被腐蚀
B.马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈
C.铜器皿在高温环境中变黑
D.电工作业中若将铜、铝导线相连易出现接触不良现象
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生铁是碳铁合金，在潮湿环境中，碳和铁会构成原电池，发生电化学腐蚀，A不符合题意；
铁的金属性强于锡，当马口铁破损后，铁裸露出来，铁和锡构成原电池，铁作负极被氧化，从而发生生锈现象，B不符合题意；
铜器皿在高温条件下和氧气反应生成氧化铜，是化学腐蚀，C符合题意；
铜和铝导线相连，会构成铝铜原电池，铝作负极，加速铝的氧化，D不符合题意。
2.(2022·长沙雅礼中学高二月考)下列关于金属腐蚀的说法正确的是
A.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质：M＋nH2O===M(OH)n＋ H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，该过程有电流产生
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
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金属在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，A错误；
金属的化学腐蚀的实质为M－ne－===Mn＋，是金属直接和氧化剂反应的过程，不产生电流，B错误；
金属的化学腐蚀在酸性或碱性环境下均可进行，如金属铝在盐酸或NaOH溶液中均可发生化学腐蚀，C错误；
在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主，D正确。
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3.某城市环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的平均pH为3.2。在这种环境中铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是
A.此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B.发生电化学腐蚀时的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑
C.在化学腐蚀过程中有微电流产生
D.发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋
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酸雨作用下，铁制品的腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀，以电化学腐蚀为主，A正确；
铁在酸性环境中发生析氢腐蚀，故正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；
化学腐蚀过程中铁与氢离子发生置换反应生成氢气，无微电流产生，C错误；
发生电化学腐蚀时，铁是负极，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D正确。
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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＋
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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。
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5.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↓
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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。
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题组二　金属的电化学防护
6.(2021·长沙高二质检)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
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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；
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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。
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7.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
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A项，镀铜铁的表面一旦破损，会构成原电池，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，正确；
C项，海轮船壳镶嵌锌块，此时铁作为原电池的正极而被保护，不易腐蚀，是采用了牺牲阳极的阴极保护法，正确；
D项，电解氯化钠溶液时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢气体让电解质溶液复原，错误。
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8.海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流的阴极保护法对其进行保护，如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列说法不正确的是
A.钢制管桩应与电源的负极相连
B.通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C.高硅铸铁及钢制管桩周边没有电极反应发生
D.保护电流应该根据环境条件变化进行调整
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被保护的钢制管桩应作为阴极，从而使其表面腐蚀电流降至零或接近零，钢制管桩应与电源的负极相连，故A正确；
通电时，高硅铸铁为惰性辅助阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极经导线流向钢制管桩，故B正确；
高硅铸铁为惰性辅助阳极，可减弱腐蚀的发生，但不能使钢制管桩周边的电极反应完全消失，故C错误；
在保护过程中要使被保护金属电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故D正确。
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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↑
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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项错误；
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若X为锌棒，开关K置于A处时，Fe为电解池的阴极，属于外加电流的阴极保护法，开关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、C项正确。
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10.(2022·福建莆田一中高二检测)下列关于金属腐蚀与防护的说法错误的是
A.图①中的铁钉不易生锈
B.图②中，若将钢闸门与电源的正极
相连，可防止钢闸门被腐蚀
C.图②中，若断开电源，钢闸门将发
生吸氧腐蚀
D.图③中，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀
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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
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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；
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D项，酸雨提供电解质溶液环境，铁钉和铜板分别作负、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。
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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
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装置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；
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装置Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及装置Ⅱ，由于均发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，装置Ⅰ和装置Ⅱ中均生成了气体，左侧液面都会下降，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；
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装置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.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌(该还原菌最佳生存环境在pH为7～8之间)作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法正确的是
A.输送暖气的管道更容易发生此类腐蚀
B.正极反应： ＋9H＋＋8e－===HS－＋4H2O
C.这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
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硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效果，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故A不符合题意；
在pH为7～8的弱碱性环境中，原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为 ＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，故B不符合题意；
腐蚀在硫酸盐还原菌作用下进行，Fe腐蚀的最终产物中Fe元素的化合价不会呈＋3价，故C不符合题意；
管道上刷富锌油漆，构成Zn－Fe原电池，Fe为正极，可以通过牺牲Zn来延缓管道的腐蚀，故D符合题意。
14.(2022·福建厦门一中高二月考)下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是
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操作

现象 一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红；
②中……
A.NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B.①中变红是因为发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
D.①和②中发生的氧化反应均可表示为M－2e－===M2＋(M代表锌或铁)
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操作

现象 一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红；
②中……
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构成原电池的条件之一是形成闭合回路，①和②实验中，NaCl的琼脂水溶液作用是形成闭合回路，即NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路，故A正确；
中性或碱性条件下，①中Zn、Fe和热的NaCl的琼脂水溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以铁钉裸露在外的附近区域变红，故B错误；
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②中NaCl的琼脂水溶液、Cu、Fe构成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以铁钉裸露在外的附近区域Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜丝附近区域酚酞遇到碱变红，故C正确；
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①中Zn和②中Fe作负极，均失去2e－生成＋2价的阳离子(Zn2＋和Fe2＋)，发生氧化反应，所以①和②中发生的氧化反应可表示为M－2e－===M2＋(M代表锌或铁)，故D正确。
15.一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
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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：__________________。
②碳棒上：________________________。
(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，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。
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2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
吸氧
析氢
锌(或其他比Fe活泼的金属)
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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，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.(2021·无锡高二月考)研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。
(1)图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有________(填字母)。
A.用纯氧气代替具支试管内空气
B.用酒精灯加热具支试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末
D.将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水
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ACD
用纯氧气代替具支试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A项正确；
用酒精灯加热具支试管提高温度，导管一端会产生气泡，不能更快、更清
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晰地观察到水柱上升，B项错误；
将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末，可以增大反应物的接触面积，反应速率加快，C项正确；
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换成更细的导管，水中滴加红墨水，细导管上升的高度大于玻璃导管，且使用红墨水能更清晰地观察到水柱上升，D项正确
(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐_____(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为____________。
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时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
减慢
氧气的浓度
液柱高度变化与铁钉腐蚀的速率成正比，1～3 min、3～5 min、5～7 min、7～9 min内液柱上升高度分别为1.3 cm、0.9 cm、0.7 cm、0.5 cm，可知铁钉腐蚀的速率逐渐减慢。铁钉腐蚀的本质是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，具支试管内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐减小。
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时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
(3)为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：
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实验操作 实验现象 实验结论
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液 a点附近溶液出现红色 a点电极反应为________________
_________
一段时间后再滴加2～3滴铁氰化钾溶液 b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O
===4OH－
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液，观察到a点附近溶液出现红色，说明a点附近有OH－生成，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
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(4)设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1～t2 s之间主要发生_____(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是______
____________________________。
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吸氧
容器内
压强和氧气的体积分数都降低
由图丁可知，O～t1 s内锥形瓶内压强增大，但氧气的体积分数减小，则0～t1 s内发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，以析氢腐蚀为主，随着反应的进行，容器内气体的压强降低，醋酸不断被消耗，溶液的酸性减弱，容器内主要发生吸氧腐蚀。
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(5)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应：_______________________________。
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