考点2 金属的防护
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。
1．改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。
2．在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理
要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块
实验探究一
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成
有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
实验探究二：
培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
实验 装置
现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红
结论 铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀
(2)外加电流法
原理：电解池原理
要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连
应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。
1．（2022·辽宁抚顺·高二期末）关于化学原理的应用，下列说法不正确的是
A．用热的纯晠溶液清洗油污，因为油污可与纯碱在加热条件下直接反应
B．配制饱和溶液时，可将固体溶于较浓的盐酸再加水稀释
C．实验室利用的水解反应制取，方程式为。为得到较多的，操作时可将缓慢加入大量水中，反应后期还要加入少量氨水
D．为了减少钢管因锈蚀造成的损失，某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管：M为比铁活泼的金属，金属棒M与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零
【答案】A
【解析】A．纯碱水解显碱性，碳酸钠水解生成氢氧化钠和碳酸氢钠，油脂与NaOH溶液发生水解反应，并不是油污与纯碱在加热条件下直接反应，故A错误；
B．溶于较浓盐酸可抑制铁离子的水解，再加水稀释可配制稀溶液，故B正确；
C．操作时要将SbCl3徐徐加入大量水中，反应后期还要加入少量氨水，可使生成物浓度降低，平衡正向移动，且反应生成HCl，加入氨气，发生中和反应，平衡正向移动，利于生成Sb2O3，故C正确；
D．为了减少钢管的损失，金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属M做负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管做正极被保护，金属棒比钢管活泼，故钢管被保护，几乎不再被腐蚀，故其腐蚀电流的速率接近于0，故D正确；
2．（2022·湖北·高二阶段练习）硫酸盐还原菌SRB在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。对于该反应机理相关信息分析错误的是
①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀；
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的；
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O；
④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-=Fe2+；
⑤当1mol 在SRB的作用下转化为硫离子时，理论上正极反应会消耗8 mol水
A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．②③⑤
【答案】A
【解析】①高温下容易使蛋白质发生变性，因此升高温度不有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀，①错误；
②根据示意图可判断硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的，②错误；
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成FeS，③错误；
④电化学腐蚀中负极铁失去电子，电极反应为 Fe-2e-=Fe2+，④正确；
⑤当1mol 在SRB的作用下转化为硫离子时需要8mol[H]，1mol水能产生1mol[H]，所以理论上正极反应会消耗8 mol水，⑤正确；
3．（2022·浙江温州·高二期中）表面皿都中装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉(图A)和缠有锌片的铁钉(图B)放置其中，如图所示，一段时间后b处和c处出现变红现象
已知：和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀。下列说法不正确的是
A．发生氧化反应的是a处和d处
B．图A中a处出现蓝色沉淀
C．b处和c处电极反应式为
D．对铁钉腐蚀起防护作用的是图B
【答案】C
【分析】一段时间后b处和c处出现变红现象，说明b、c处生成氢氧根离子即b、c处发生还原反应。
【解析】A．根据前面分析b、c处发生还原反应，则说明发生氧化反应的是a处和d处，故A正确；
B．a处是铁失去电子变为亚铁离子，和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀，因此图A中a处出现蓝色沉淀，故B正确；
C．根据前面分析b、c处发生还原反应即b处和c处电极反应式为，故C错误；
D．A中铁为负极，铜为正极，对铁有腐蚀性，而B中铁为正极，锌为负极，因此对铁钉腐蚀起防护作用的是图B，是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确。
4．（2022·重庆巴蜀中学高二期末）下列有关钢铁的电化学腐蚀及防护描述正确的是
A．可利用右图装置保护钢闸门
B．镀层破坏后，白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)的腐蚀速率更快
C．阴极保护法中的牺牲阳极法和外加电流法都要采用轴助阳极，两种方法中的辅助阳极上发生的电极反应类型相同
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为： Fe-3e-=Fe3+
【答案】C
【解析】A．该装置为电解池，钢闸门连接电源正极做电解池的阳极，铁失电子生成亚铁离子，加速腐蚀，不能保护钢闸门，A错误；
B．镀层破坏后，白铁(镀锌铁)中锌的活泼性比铁的强，铁做正极被保护，马口铁(镀锡铁)中铁的活泼性比锡强，铁做负极被腐蚀，则马口铁的腐蚀速率更快，B错误；
C．牺牲阳极法是原电池原理，将被保护的金属作为正极，被保护，外加电流法是电解池原理，将被保护的金属作为阴极，被保护，都是发生还原反应，C正确；
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极铁单质失去电子生成亚铁离子，负极的反应式：Fe-2e-=Fe2+，D错误；
5．（2022·江苏徐州·高二期末）“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是
A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+
B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2
C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3
D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连
【答案】D
【分析】在Fe原电池反应引起的腐蚀中，Fe为负极，失去电子发生氧化反应产生Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；在合金中另外一种金属上溶解的O2得到电子发生还原反应产生OH-，Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化产生Fe(OH)3，Fe(OH)3部分失去水分变为铁锈Fe2O3 xH2O。
【解析】A．Fe易失电子作负极，另外的金属电极为正极，负极上Fe失电子生成Fe2+，则电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，A错误；
B．温度和压强未知，气体摩尔体积无法确定，所以无法计算氧气的物质的量，B错误；
C．铁合金腐蚀时先生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3 xH2O，所以最终产物为Fe2O3 xH2O，C错误；
D．为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属作电解池阴极，所以应该将金属连接原电池的负极，D正确；
6．（2022·河南·高二阶段练习）金属腐蚀会造成巨大的经济损失，甚至引起安全事故。某同学为探究铁钉腐蚀的条件，设计了如图①②③三组实验。一段时间后，该同学观察到的现象是①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉不生锈。下列说法错误的是
A．①中发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁钉中的炭作正极
B．①中铁钉发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C．此实验得出的结论：铁钉生锈需要和水以及空气接触
D．②所用的水要经过煮沸处理，植物油可以用CCl4代替
【答案】D
【解析】A． ①中不纯的铁钉、水和氧气环境中，铁发生的腐蚀电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁活泼为负极、铁钉中的炭不活泼作正极，A正确；
B． ①中铁钉发生电化学腐蚀时，正极上氧气得到电子被还原，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；
C．与①相比②中植物油隔绝了氧气、③中碱石灰吸收了水分，一段时间后，该同学观察到的现象是①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉不生锈，则说明①中铁发生腐蚀②③中铁未发生腐蚀，则此实验得出的结论：铁钉生锈需要和水以及空气接触，C正确；
D． ②所用的水要经过煮沸处理以除去溶解氧，但植物油密度小于水、CCl4密度大于水，故植物油不可以用CCl4代替，D错误；
7．（2022·云南·玉溪师范学院附属中学高二期末）钢铁在自然界中的腐蚀比较普遍。
(1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_____腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的____(填“正”或“负”)极相连。
(2)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中的正极反应式为____。
(3)铁器深埋地下，也会发生严重的电化学腐蚀，原因是一种称为硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，将土壤中的还原为S2-，试写出该电化学腐蚀的正极反应式____。
(4)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，该电化学防护法称为____。
【答案】(1) 吸氧腐蚀 负
(2)ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-
(3)+8e-+4H2O=S2-+8OH-
(4) N 牺牲阳极的阴极保护法
【解析】（1）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；原电池中的正极和电解池中的阴极得到电子，被保护，所以为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的负极相连；故答案为：吸氧腐蚀；负；
（2）若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液构成原电池，铁作负极，碳作正极，正极上次氯酸根离子得电子生成氯离子和氢氧根离子，电极反应式为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，故答案为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-；
（3）将土壤中的还原为S2-，可知得到电子，该电化学腐蚀的正极反应式为+8e-+4H2O=S2-+8OH-；
（4）若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此进K应置于N处；若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。
8．（2022·北京石景山·高二期末）电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图
①负极材料为Zn，其在此装置中的作用是___________。
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应___________。
(2)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的离子方程式是___________。
②NaOH溶液从___________(填b或c)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因___________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用___________。
(3)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为___________端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因___________。
【答案】(1) 做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体
Cu 2e =Cu2+
(2) 2Cl +2H2O2OH +Cl2↑+H2↑ c c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH ，OH 在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出 Cl2+H2O HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集
(3) 左 铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液c(OH )>c(H+)，溶液呈碱性
【解析】(1)①负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也是导电，可以作为电子导体；②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，则左侧烧杯中发生锌的吸氧腐蚀，为原电池，右侧烧杯为电解池，a电极与原电池的正极相连，为阳极，电极反应为Cu 2e =Cu2+；
(2)①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气，同时产生氢氧根，离子方程式为2Cl +2H2O2OH +Cl2↑+H2↑；②c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH ，OH 在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出；③阳极产生的氯气会和水发生反应：Cl2+H2O HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集；
(3)铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液c(OH )>c(H+)，溶液呈碱性，所以左端变红。
9．（2022·山东菏泽·高二期末）化学能与电能的相互转化在生产、生活中应用广泛。
(1)高铁电池因其具有众多的优点而成为电动汽车首选的动力电池，其工作原理为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn (OH)2+4KOH+2Fe (OH)3。 则放电时正极的电极反应式为___________，充电时阴极附近溶液的pH___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)某公司开发出一种以Pt作电极的高效甲醇燃料电池，以该电池电解CuSO4溶液的装置如下图所示：
①工作时负极的电极反应式为___________。
②若乙池中Fe电极质量增加12. 8g，在相同时间内，甲池中理论上消耗O2___________ L( 标准状况下)。
③通电一段时间后，向所得溶液中加入0. 3molCu(OH)2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移电子的物质的量为___________。
(3)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。
若电极d为石墨，写出此电极的反应式___________；若电极d为锌块，则铁片不易被腐蚀，该保护法的名称为___________。
【答案】(1) FeO+ 4H2O+ 3e- = Fe(OH)3+ 5OH- 增大
(2) CH3OH + 8OH-- 6e-=CO + 6H2O 2.24 1.2mol
(3) O2+2H2O+4e-=4OH- 牺牲阳极保护法
【分析】由装置图可知，甲池为燃料电池，其中通入甲醇的电极为负极，通入氧气的电极为正极；乙池为电解池，电极A为阴极，以此解题。
（1）根据放电时的方程式可知，K2FeO4是氧化剂，则正极的电极反应式为FeO+ 4H2O+ 3e- = Fe(OH)3+ 5OH-；充电时的阴极的电极反应为：3Zn (OH)2+6e-=3Zn+6OH-，故其pH会增大；
（2）①根据题意可知甲池为原电池，通入甲醇的为负极，电极反应为：CH3OH + 8OH--6e-=CO + 6H2O；②乙池为电解池，A极为阴极，电极反应式为，生成Cu物质的量为，转移电子0.4mol，氧气通入极为正极，电极反应式为，消耗氧气0.1mol，体积为；③加入0.3mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，即加入0.3molCuO和0.3molH2O恢复原状，生成0.3molCu，转移电子0.3mol×2=0.6mol，电解0.3mol水转移电子0.3mol×2=0.6mol，共转移电子0.6mol+0.6mol=1.2mol；
（3）若电极d为石墨，则d为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；若电极d为锌块，锌比铁活泼，则锌被腐蚀，该保护法的名称为牺牲阳极保护法。
10．(14分)Ⅰ.钢铁容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一、可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。
(1)K 与 M 连接时钢铁桥墩的电化学防护方法为___________。
(2)K与N连接时，钢铁桥墩为___________极(填"正"、"负"、"阴"或"阳")，电极反应式为_____________________________。
(3)下列各情况中，Fe片腐蚀由快到慢的顺序是___________。
Ⅱ.经研究发现青铜器的腐蚀竟然都跟原电池有关。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是___________(填图中字母"a"或"b"或"c")；
(2)环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_____________________________。
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为___________ L(标准状况)。
【答案】Ⅰ.(1)外加电流法 (2)正 O2+4e-+2H2O=4OH- (3) ⑤②①③④
Ⅱ.(1)c (2)2Cu2＋+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓ (3)0.448
【解析】Ⅰ．(1)K 与 M 连接时钢铁桥墩连接外接电源的负极，成为电解池的阴极，为外加电流的阴极保护法；(2)由于Zn比Fe活泼，所以K与N连接时，锌板为负极，钢铁桥墩为正极，电池总反应为Zn的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；(3)(1)中未形成原电池，腐蚀速率较慢；(2)中Fe比Sn活泼，为原电池负极，加速腐蚀；(3)中Zn比Fe活泼，Fe被保护，不被腐蚀；(4)中Fe为电解池的阴极，被保护，不被腐蚀，且保护效果比(3)好；(5)中Fe为原电池的阳极，加速腐蚀，且比原电池腐蚀更快；综上所述Fe片腐蚀由快到慢的顺序为⑤②①③④；Ⅱ．(1)据图可知腐蚀过程为Cu的吸氧腐蚀，所以青铜基体为负极，故选c；(2)O2在正极被还原为OH-，Cu在负极被氧化为Cu2+，所以离子方程式为2Cu2＋+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓；(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为=0.02mol，则生成0.04molCu2+，转移0.08mol电子，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，转移0.08mol电子时消耗0.02mol氧气，标况下体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L。
11．多年来，国家对北洋水师的考古调查从来没有停止过，北洋水师的“经远舰”在沉没124年后被打捞出来。已知：正常海水呈弱碱性。
(1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为_______。
(2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行了处理。
①下列说法不正确的是________。
A．锌块发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+
B．舰体有电子流入，可以有效减缓腐蚀
C．若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源正极相连
D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同
②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，舰体上正极的电极反应式为_________。
(3)船上有些器皿是铜制品，表面有铜锈。
①据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。
下列说法正确的是________
A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈
B．Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液
C．青铜器表面涂一层食盐水可以做保护层
D．用HNO3溶液除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”
②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为______。
(4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施保护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：________。
【答案】(1)Fe-2e-=Fe2+ (2)①C ②O2+4e-+2H2O=4OH-
(3)①A ②4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-
(4)脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀
【解析】(1)舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。故答案为：Fe-2e-=Fe2+；(2)①A．锌比铁活泼，锌块先发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，故A正确；B．舰体为正极，是电子流入的一极，正极被保护，可以有效减缓腐蚀，故B正确；C．采用外加电流的阴极保护法保护金属时，被保护的金属作阴极，若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源负极相连，故C错误；D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同，都是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；故答案为C；②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，正极是氧气得电子发生还原反应，舰体上正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；(3)①A．由图片信息可知，Cu2(OH)3Cl疏松、易吸收水，会使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散，所以属于有害锈，故A正确；B．Cu2(OH)2CO3能溶于盐酸但不能溶于氢氧化钠溶液，故B错误；C．青铜器表面涂一层食盐水提供形成原电池的电解质溶液，加快铜的腐蚀，故C错误；D．HNO3溶液具有强氧化性，加快铜的腐蚀，故D错误；故答案为A；②将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-；(4)从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀。考点2 金属的防护
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。
1．改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。
2．在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理
要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块
实验探究一
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成
有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
实验探究二：
培养皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞和K3[Fe(CN)6]溶液，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
实验 装置
现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红
结论 铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀
(2)外加电流法
原理：电解池原理
要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连
应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。
1．（2022·辽宁抚顺·高二期末）关于化学原理的应用，下列说法不正确的是
A．用热的纯晠溶液清洗油污，因为油污可与纯碱在加热条件下直接反应
B．配制饱和溶液时，可将固体溶于较浓的盐酸再加水稀释
C．实验室利用的水解反应制取，方程式为。为得到较多的，操作时可将缓慢加入大量水中，反应后期还要加入少量氨水
D．为了减少钢管因锈蚀造成的损失，某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管：M为比铁活泼的金属，金属棒M与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近于零
2．（2022·湖北·高二阶段练习）硫酸盐还原菌SRB在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。对于该反应机理相关信息分析错误的是
①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀；
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的；
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O；
④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-=Fe2+；
⑤当1mol 在SRB的作用下转化为硫离子时，理论上正极反应会消耗8 mol水
A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．②③⑤
3．（2022·浙江温州·高二期中）表面皿都中装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉(图A)和缠有锌片的铁钉(图B)放置其中，如图所示，一段时间后b处和c处出现变红现象
已知：和铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀。下列说法不正确的是
A．发生氧化反应的是a处和d处
B．图A中a处出现蓝色沉淀
C．b处和c处电极反应式为
D．对铁钉腐蚀起防护作用的是图B
4．（2022·重庆巴蜀中学高二期末）下列有关钢铁的电化学腐蚀及防护描述正确的是
A．可利用右图装置保护钢闸门
B．镀层破坏后，白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)的腐蚀速率更快
C．阴极保护法中的牺牲阳极法和外加电流法都要采用轴助阳极，两种方法中的辅助阳极上发生的电极反应类型相同
D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为： Fe-3e-=Fe3+
5．（2022·江苏徐州·高二期末）“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是
A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+
B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2
C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3
D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连
6．（2022·河南·高二阶段练习）金属腐蚀会造成巨大的经济损失，甚至引起安全事故。某同学为探究铁钉腐蚀的条件，设计了如图①②③三组实验。一段时间后，该同学观察到的现象是①中铁钉生锈；②中铁钉不生锈；③中铁钉不生锈。下列说法错误的是
A．①中发生的腐蚀为电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁钉中的炭作正极
B．①中铁钉发生电化学腐蚀时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
C．此实验得出的结论：铁钉生锈需要和水以及空气接触
D．②所用的水要经过煮沸处理，植物油可以用CCl4代替
7．（2022·云南·玉溪师范学院附属中学高二期末）钢铁在自然界中的腐蚀比较普遍。
(1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_____腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的____(填“正”或“负”)极相连。
(2)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中的正极反应式为____。
(3)铁器深埋地下，也会发生严重的电化学腐蚀，原因是一种称为硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，将土壤中的还原为S2-，试写出该电化学腐蚀的正极反应式____。
(4)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，该电化学防护法称为____。
8．（2022·北京石景山·高二期末）电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图
①负极材料为Zn，其在此装置中的作用是___________。
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应___________。
(2)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的离子方程式是___________。
②NaOH溶液从___________(填b或c)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因___________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用___________。
(3)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为___________端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因___________。
9．（2022·山东菏泽·高二期末）化学能与电能的相互转化在生产、生活中应用广泛。
(1)高铁电池因其具有众多的优点而成为电动汽车首选的动力电池，其工作原理为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn (OH)2+4KOH+2Fe (OH)3。 则放电时正极的电极反应式为___________，充电时阴极附近溶液的pH___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)某公司开发出一种以Pt作电极的高效甲醇燃料电池，以该电池电解CuSO4溶液的装置如下图所示：
①工作时负极的电极反应式为___________。
②若乙池中Fe电极质量增加12. 8g，在相同时间内，甲池中理论上消耗O2___________ L( 标准状况下)。
③通电一段时间后，向所得溶液中加入0. 3molCu(OH)2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移电子的物质的量为___________。
(3)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。
若电极d为石墨，写出此电极的反应式___________；若电极d为锌块，则铁片不易被腐蚀，该保护法的名称为___________。
10．(14分)Ⅰ.钢铁容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一、可采用电化学防护技术减缓海水中钢铁设施的腐蚀，下图是钢铁桥墩部分防护原理示意图。
(1)K 与 M 连接时钢铁桥墩的电化学防护方法为___________。
(2)K与N连接时，钢铁桥墩为___________极(填"正"、"负"、"阴"或"阳")，电极反应式为_____________________________。
(3)下列各情况中，Fe片腐蚀由快到慢的顺序是___________。
Ⅱ.经研究发现青铜器的腐蚀竟然都跟原电池有关。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是___________(填图中字母"a"或"b"或"c")；
(2)环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_____________________________。
(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为___________ L(标准状况)。
11．多年来，国家对北洋水师的考古调查从来没有停止过，北洋水师的“经远舰”在沉没124年后被打捞出来。已知：正常海水呈弱碱性。
(1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为_______。
(2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行了处理。
①下列说法不正确的是________。
A．锌块发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+
B．舰体有电子流入，可以有效减缓腐蚀
C．若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源正极相连
D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同
②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，舰体上正极的电极反应式为_________。
(3)船上有些器皿是铜制品，表面有铜锈。
①据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。
下列说法正确的是________
A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈
B．Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液
C．青铜器表面涂一层食盐水可以做保护层
D．用HNO3溶液除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”
②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为______。
(4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施保护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：________。
