4.3 金属的腐蚀与防护 课后练习（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.3 金属的腐蚀与防护 课后练习
一、单选题
1．化学与生活联系紧密。下列有关叙述错误的是
A．废旧镍镉电池属于有害垃圾
B．CO2排放过多会导致温室效应
C．钢铁在潮湿环境中易发生电化学腐蚀
D．BaCO3可用作医疗上肠胃检查的“钡餐”
2．下列有关金属腐蚀与防护的说法错误的是（　　）
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
3．下列说法正确的是（　　）
A．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物
B．化石燃料属于不可再生能源
C．现实生活中，化学腐蚀现象比电化学腐蚀现象更严重
D．铅蓄电池属于一次电池
4．下列说法正确的是（　　）
A．淀粉、蛋白质、油脂均属于天然有机高分子化含物
B．FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成
C．可漂白纸浆，可用于杀菌、消毒
D．镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀
5．下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是（　　）
A．船体表面刷漆 B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢
C．自行车链条涂油 D．水中的钢闸门连接电源的负极
6．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是（　　）
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+
7．下列关于金属的腐蚀及防腐说法错误的是（　　）
A．马口铁（镀锡铁）镀层破损铁的腐蚀速率加快
B．为了防止钢铁设备腐蚀，利用外加电流的阴极保护法，应另附加一惰性电极，惰性电极作阴极
C．可以采用改变金属组成或结构的方法防止金属腐蚀
D．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
8．研究海水中金属桥墩的腐蚀及防护是桥梁建设的重要课题。下列有关说法错误的是（　　）
A．桥墩的腐蚀主要是析氢腐蚀
B．钢铁桥墩在海水中比在河水中腐蚀更快
C．图1辅助电极的材料可以为石墨
D．图2钢铁桥墩上发生的反应是O2+2H2O+4e-=4OH-
9．下列说法正确的是（　　）
A．在相同条件下pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中，水的电离程度前者比后者大
B．反应NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)能自发进行，则该反应ΔH>0
C．锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜，反应加快的主要原因是Cu2+水解增大了c(H+)
D．一定条件下，反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0达到平衡后，升高体系温度，反应重新达到平衡前，有2v正(O2)10．用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下：分析图象，以下结论正确的是（　　）
A．溶液pH≤2时，生铁发生吸氧腐蚀
B．在酸性溶液中生铁只能发生析氢腐蚀
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Fe﹣2e﹣=Fe2+
11．如图装置中，有如下实验现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U型管中的液面．以下有关解释不合理的是（　　）
A．生铁片中所含的碳能增强铁的抗腐蚀性
B．雨水酸性较强，生铁片开始发生析氢腐蚀
C．导管内墨水液面回升时，正极反应式：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
D．随着反应的进行，U型管中雨水的酸性逐渐减弱
12．生活因化学更美好，以下生活用途和化学原理都正确的是（　　）
选项 生活用途 化学原理
A 电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀 牺牲阳极的阴极保护法
B 过氧化钠用作呼吸面具或潜水艇中的供氧剂 过氧化钠具有氧化性
C 明矾可用作净水剂和消毒剂 铝离子水解生成氢氧化铝胶体
D 铁粉和生石灰常用作袋装食品的抗氧化剂 能够吸收氧气防止食品腐坏
A．A B．B C．C D．D
13．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（　　）
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣易产生铜绿
B．镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁中铁的腐蚀速率更慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面上镀上了铬
14．将金属M连接在钢铁设施表面构成原电池，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．钢铁设施上的电极反应式为
B．电子流向：金属M→水体→钢铁设施表面
C．M的金属性比Fe的金属性强
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
15．正确认识铁制品的电化学腐蚀与防护方法的是（　　）
A．铁制品腐蚀时既可作正性也可作负极
B．铁制品腐蚀时铁电极发生反应为：Fe-3e-=Fe3+
C．铁制品腐蚀时或发生析氢腐蚀或发生吸氧腐蚀
D．铁制品连接电源正极可防止腐蚀
16．图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门，下列说法不正确的是(　　)
图Ⅰ
　　
图Ⅱ
A．图Ⅰ中a为纯铜
B．图Ⅰ中SO42-向b极移动
C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极
D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜
二、综合题
17．根据要求，回答下列问题：
（1）Ⅰ.原电池是化学对人类的一项重大贡献。实验室为研究原电池原理，将 a和b用导线连接，设计如图装置。
Cu 电极为原电池　 　极(填“正”或“负”)，电极反应式为　 　。
（2）Zn 电极发生反应　 　(填“氧化”或“还原”)。
（3）溶液中 移向　 　极(填“Cu”或“Zn”)。
（4）当 a 和b不连接时，　 　形成原电池(填“能”或“不能”)。
（5）Ⅱ.将除锈后的铁钉(含有少量的碳)用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。
几分钟后，可观察到右边导管中的水柱　 　(填“升高”或“降低”)，水柱变化的原因是铁钉发生了电化学腐蚀中的　 　(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”)。
（6）该电化学腐蚀过程中，正极的电极反应式为　 　。
（7）Ⅲ.如图X是直流电源，Y池中c、d均为石墨棒，Z池中e、f均为铜棒。接通电路后，发现d附近的溶液显红色。
直流电源上 b为　 　极(填“正”或“负”)。
（8）Z池中e 为　 　极(填“阳”或“阴”)。
（9）连接 Y、Z池的线路中，电子流动的方向是d　 　e(填“→”或“←”)
（10）Y池中发生的总反应的化学方程式为　 　。
（11）Z池中，e 极的电极反应式为　 　。
18．如图所示2套实验装置，分别回答下列问题。
（1）装置Ⅰ为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，铁被　 　(填“ 氧化”或“还原”)； 向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到石墨附近的溶液变红，该电极反应为　 　。
（2）装置Ⅱ中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L－1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液，观察到铁片电极附近首先变红。电源的M端为　 　(填“正”或“负”)极，甲烧杯中铁电极的电极反应为　 　，停止电解，乙中　 　电极质量增加。
19．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　 　。
20．铁及其化合物在生产和生活中具有广泛的用途。请回答下列问题。
（1）铁制品暴露在潮湿空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，正极反应式是　 　。
（2）利用图乙装置可模拟工业生产高铁酸盐，阳极反应为　 　，阴极区的溶液　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为，充电时阳极反应为　 　，放电时每转移电子，正极有　 　被还原。
21．利用NaCl溶液可以进行多种电化学实验或工业生产，请完成下列题目。
（1）I.某同学在实验室中组装下列实验装置并进行实验探究。
该同学观察到甲装置中的液面变化情况为　 　，长期放置后铁钉a表面逐渐生成铁锈，铁锈主要成分的化学式为　 　。
（2）反应过程中观察到乙装置中左边液面降低，右边液面升高，装置中发生原电池反应，正极的电极反应式为　 　。若将乙装置中的铜丝换成铝丝，此时铁钉b被保护而不被腐蚀，此方法被称为　 　。
（3）II.工业上使用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水生产氯气等重要化工产品。
电解槽左侧为　 　(填“阳极室”或“阴极室”)。
（4）X和Y是气态物质，其中是　 　H2。
（5）由图可知，a和b的关系为a　 　b(填“＞”“ ＜”或“＝”)。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A.废旧镍镉电池中含有的镍、镉都是重金属，会污染环境，所以废旧镍镉电池属于有害垃圾，A正确；
B.CO2能使大气不断变暖，所以CO2排放过多会导致温室效应，B正确；
C.在潮湿环境中，钢铁中的Fe、杂质C与浮在表面的水膜易形成原电池，从而发生电化学腐蚀，C正确；
D.BaCO3易溶于胃酸HCl，并使人发生中毒，所以不可用作医疗上肠胃检查的“钡餐”，BaSO4可用作钡餐。D错误；
故答案为：D
【分析】本题考查化学与生活，废旧镍镉电池中含有有毒重金属，属于有害垃圾，不可随意丢弃；CO2、CH4都是温室气体，会造成气候变暖；钢铁是铁碳合金，在潮湿的环境中容易形成原电池发生吸氧腐蚀；碳酸钡可溶与盐酸产生钡离子使人中毒，不可用作钡餐，硫酸钡难溶于酸，可用作钡餐。
2．【答案】B
【解析】【解答】A.发生电化学腐蚀时，金属应不纯，则纯银器主要发生化学腐蚀，故A不符合题意；
B.铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，铁易被腐蚀，故B符合题意；
C.海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，故C不符合题意；
D.防止金属被氧化，金属应连接电源的负极，防止金属的腐蚀，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、纯银不发生电化学腐蚀；
B、铁比锡活泼，破损后铁作为负极，更容易被腐蚀；
C、采用牺牲阳极的阴极保护法；
D、采用的是外接电源的阴极保护法。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，天然气的主要成分是CH4的混合物，石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，都不属于有机化合物，A不符合题意；
B．化石燃料是指天然气、煤和石油，属于不可再生能源，B符合题意；
C．由于形成原电池反应能够加快反应速率，故现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象更严重，C不符合题意；
D．铅蓄电池是一种可充电电池，属于二次电池，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.煤、天然气、石油均是混合物；
B.化石燃料是不可再生资源；
C.电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍；
D.铅蓄电池可以充电。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．油脂是高级脂肪酸甘油酯，不是高分子化合物，A不符合题意；
B．氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁，B不符合题意；
C．二氧化硫除了具有漂白作用，可漂白纸浆、毛和丝等，还可用于杀菌消毒，例如，在葡萄酒酿制过程中可适当添加二氧化硫，起到杀菌、抗氧化作用，C符合题意；
D．镀锌的铁皮镀层破损后构成原电池，锌作负极，铁作正极被保护，铁皮不易被腐蚀，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】易错分析：A.油脂不属于高分子化合物，高分子化合物的分子量一般从几千到十几万不等。
5．【答案】D
【解析】【解答】A．船体表面刷漆是物理方法防止金属腐蚀，故A不符合题意；
B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢是改变金属内部结构，是物理方法防止金属腐蚀，故B不符合题意；
C．自行车链条涂油是物理方法防止金属腐蚀，故C不符合题意；
D．水中的钢闸门连接电源的负极，是外接电源的阴极保护法，是电化学方法，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、C是在外面加层东西隔绝氧气，B制成合金改变性质，只有D为外加电源的阴极保护法，为电化学方法。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A不符合题意；
B．左边装置发生吸氧腐蚀时，消耗氧气导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故B不符合题意；
C．a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，故C符合题意；
D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】
A．中性和弱酸溶液发生吸氧腐蚀，酸性较强溶液发生析氢腐蚀；
B．依据腐蚀类型造成的压强差分析；
C．依据反应原理判断；
D．原电池中，负极失电子，发生氧化反应。
7．【答案】B
【解析】【解答】解：A、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，构成原电池，Fe为负极，则铁腐蚀加快，故A正确；
B、电解池中，阳极被腐蚀，阴极被保护，故应将钢铁的设备做阴极，故B错误；
C、将金属制成合金，即改变金属的组成和结构，能起到很好的防止腐蚀的作用，故C正确；
D、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，故D正确．
故选B．
【分析】A、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，构成原电池，Fe为负极；
B、电解池中，阳极被腐蚀，阴极被保护；
C、将金属制成合金，即改变金属的组成和结构；
D、原电池的正极金属易被保护，不易腐蚀．
8．【答案】A
【解析】【解答】A.海水溶液不是酸性溶液，因此钢铁桥墩发生的是吸氧腐蚀，选项错误，A符合题意；
B.海水中离子含量比河水中离子含量大，因此腐蚀速率更快，选项正确，B不符合题意；
C.图1辅助电极为阳极，石墨起导电作用，由海水中的离子参与反应，选项正确，C不符合题意；
D.图2中辅助电极为负极，钢铁桥墩为正极，由空气中的O2发生得电子的还原反应，其电极反应式为： O2+2H2O+4e-=4OH-，选项正确，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】此题是对金属腐蚀与防护的考查，结合金属的吸氧腐蚀、析氢腐蚀和金属防护的原理进行分析。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．CH3COOH因电离抑制水的电离，NH4Cl溶液中因NH4+的水解促进水的电离，则在相同条件下pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中，水的电离程度前者比后者小，故A不符合题意；
B．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，△G=△H-T △S＜0， △S＜0，则该反应的△H＜0，故不符合题意；
C．锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜，反应加快的主要原因是置换出的Cu与Zn形成了原电池，加快反应速率，故C不符合题意；
D．反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0达到平衡后，升高体系温度，平衡逆向移动，则反应重新达到平衡前v正(O2)【分析】A.醋酸抑制水的电离，氯化铵促进水的电离；
B.根据自由能判据进行分析；
C.形成铜锌原电池加快反应速率；
D.根据温度对化学平衡和化学反应速率的影响进行判断。
10．【答案】D
【解析】【解答】解：A．根据pH=2的溶液中压强与时间的关系知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该装置发生析氢腐蚀，则溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，故A错误；
B．pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，pH=4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀，故B错误；
C．根据压强与时间关系图知，pH=2的溶液和pH=4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，故C错误；
D．两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式为Fe﹣2e﹣=Fe2+，故D正确；
故选D．
【分析】根据压强与时间关系图知，pH=2的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该反应发生析氢腐蚀，pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，根据原电池原理来分析解答．
11．【答案】A
【解析】【解答】解：A、生铁中含有的碳，能和铁形成原电池，铁做负极，加快铁的腐蚀，故A错误；
B、雨水的酸性较强，故开始时发生析氢腐蚀，故B正确；
C、导管内墨水液面回升是由于生铁发生了吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，故C正确；
D、由于雨水的pH=4，开始生铁发生析氢腐蚀，正极上反应为：2H++2e﹣=H2↑，故雨水的酸性减弱，故D正确．
故选A．
【分析】由于雨水的pH=4，开始生铁发生析氢腐蚀，故开始时插在小试管中的导管内的液面下降；一段时间后，雨水的酸性减弱，此时生铁开始发生吸氧腐蚀，故一段时间后导管内的液面回升，略高于U型管中的液面，据此分析．
12．【答案】A
【解析】【解答】A．电热水器内胆连接一个镁棒，形成原电池，其中Mg棒作负极失电子，从而对正极的热水器内胆(多为不锈钢或铜制)起到了保护作用，这种保护方法为：牺牲阳极的阴极保护法，故A符合题意；
B．Na2O2与呼吸出的CO2反应生成碳酸钠和氧气，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，故B不符合题意；
C．明矾溶于水可生成具有吸附性的氢氧化铝胶体，可以净水但不能消毒，故C不符合题意；
D．铁粉作食品的抗氧化剂，生石灰作食品的干燥剂，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.牺牲阳极的阴极保护法：利用原电池原理让被保护金属做正极，外加电源的阴极保护法：利用电解池原理让被保护金属做阴极
B.Na2O2的O的化合价是-1价，在反应中既有化合价的升高也有化合价的降低
C.胶体的吸附可以净水但不能消毒
D.生石灰具有吸水性，只能做干燥剂不能做抗氧化剂
13．【答案】C
【解析】【解答】A.锌比铜的化学性质活泼，与铜相比它更易与空气中的氧气反应，而阻碍了铜的空气中的缓慢氧化，所以黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿，故A不符合题意；
B.镀层破损后，镀锡铁中，金属铁为负极，易被腐蚀，镀锌铁中，金属铁是正极，被保护，所以镀锡铁中铁的腐蚀速率更快，故B不符合题意；
C.为防止金属被腐蚀，如果利用牺牲阳极的阴极保护法保护金属，则被保护的金属作原电池正极，应该选取比铁活泼的金属作原电池负极，一般在轮船身上装有一定数量的锌，故C符合题意；
D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力不是因为在钢铁表面镀上了铬，而铁与以铬为主，再添加如镍、锰、钼等元素冶炼而成的合金，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理②外加电流的阴极保护法—电解池原理(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
14．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知，钢铁设施中的铁做正极，水中的氧气在正极发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A不符合题意；
B．原电池工作时，电子流向为：金属M→导线→钢铁设施表面，故B不符合题意；
C．由分析可知，金属M的金属性强于铁，故C符合题意；
D．海水中电解质的浓度高于河水，导电性强于河水，则钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中的快，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，以此分析.
15．【答案】C
【解析】【解答】A. 铁制品腐蚀时只能作负极，A不符合题意；
B. 铁制品腐蚀时铁电极发生反应为：Fe-2e-=Fe2+，B不符合题意；
C. 铁制品腐蚀时或发生析氢腐蚀或发生吸氧腐蚀，C符合题意；
D. 铁制品连接电源正极作阳极，加速腐蚀，D不符合题意，
故答案为：C。
【分析】A.在原电池中，负极被氧化，所以铁在做负极时才会被腐蚀；
B.根据铁和酸的反应原理可知，铁在比腐蚀时发生的反应是失去两个电子生成亚铁离子；
C.在酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀；吸氧腐蚀是金属在空气中最普遍发生的一种腐蚀方式，在酸性、碱性和中性条件下都能发生作用。发生机理是由于金属表面有水分，后通过原电池原理发生作用，使得金属（如：钢铁）被空气中的氧气腐蚀，产生生锈，由于此过程中需要消耗氧气，故名为：吸氧腐蚀或者耗氧腐蚀；
D.在电解池中，与正极相邻的是阳极，阳极是失电子的一极，发生氧化反应，因此会被腐蚀得更严重。
16．【答案】D
【解析】【解答】A.电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，图Ⅰ中a为纯铜，A不符合题意；
B.图Ⅰ为电解池，阳离子移向阴极(a极)，阴离子移向阳极(b极)，B不符合题意；
C.图Ⅱ的目的是保护钢闸门，若a、b间连接电源，则a连接负极，b连正极，C不符合题意；
D.若图Ⅱ中a、b用导线连接，为保护钢闸门，钢闸门作正极，X应为比铁活泼的金属，而不可以是铜，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.电解精炼铜过程中，粗铜做阳极，纯铜做阴极；
B.电解池中，阴离子移向阳极；
C.a、b间连接电源，则为外加电源的阴极保护法，被保护的钢闸门作为阴极；
D.a、b将连接导线，则为牺牲阳极的阴极保护法，被保护的钢闸门作为正极；
17．【答案】（1）正；
（2）氧化
（3）Zn
（4）不能
（5）升高；吸氧腐蚀
（6）
（7）负
（8）阳
（9）←
（10）
（11）
【解析】【解答】Ⅰ(1)观察图示可知，此原电池反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，Zn失去电子，故Zn为负极，Cu为正极，正极反应为：2H++2e-=H2↑；
(2)Zn电极失电子发生氧化反应，故此处填“氧化”；
(3)根据原电池原理，阴离子移向负极，故 移向负极，即Zn极；
(4)当a、b不连接时，不能形成闭合回路，故不能形成原电池；
Ⅱ(5)铁钉中Fe与碳形成原电池，在食盐水中发生吸氧腐蚀，消耗O2，试管内压强下降，导管中水柱升高，故此处填“升高”、“吸氧腐蚀”；
(6)吸氧腐蚀正极为O2得电子被还原，对应反应为： ；
Ⅲ(7)由题意知，Y池、Z池为电解池，d极附近变红，说明d极反应使溶液碱性变强，推测是H2O提供H+在d极反应，对应电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故d为阴极，则c为阳极，对应电源a为正极，b为负极，故此处填“负”；
(8)e连接电源正极，故e为阳极，此处填“阳”；
(9)Y池中d为阴极，电子流入，Z池中e为阳极，电子流出，故电子流动方向为：d←e；
(10)Y池中为电解饱和NaCl溶液，对应总反应为： ；
(11)Z池中e为阳极，Cu电极自身放电，对应电极反应为： 。
【分析】 Ⅰ.原电池反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，依据原电池的相关知识分析解答；
Ⅱ.铁钉(含有少量的碳)用饱和食盐水浸泡，铁钉中Fe与碳形成原电池，在食盐水中发生吸氧腐蚀，以此分析解答；
Ⅲ.由题意知，Y池、Z池为电解池，依据电解池的相关知识分析解答。
18．【答案】（1）氧化；O2＋2H2O＋4e－=4OH－
（2）负；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；石墨
【解析】【解答】（1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe2+，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH-，电极方程式为O2+4e-+2H2O-═4OH-，
故答案为：氧化；O2+4e-+2H2O-═4OH-；
（2）反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到铁电极附近首先变红，说明在铁电极上生成OH-离子，电极反应为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑，发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为负极，N端为正极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，
故答案为：负；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，故质量增加，
故答案为：石墨。
【分析】(1)铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe2+，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH- ；
(2) M端为负极，N端为正极，乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，据此分析。
19．【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】【解答】(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。
【分析】(1)①依据材料的性质和电极反应分析；
②依据串联电路中，能自发进行的装置作原电池，其余的装置均不电解池分析；
(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；
②利用阳离子通过阳离子交换膜进入阴极分析；
③根据影响化学平衡移动的因素分析；
(3)依据构成原电池，发生吸氧腐蚀判断。
20．【答案】（1）
（2）；增大；；
【解析】【解答】
（1）铁钉用氯化钠溶液浸泡，水溶液环境呈中性，钢铁发生吸氧腐蚀，氧气在正极上得电子生成氢氧根，故电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
（2）根据图中信息可知，铁为阳极发生氧化反应，可以制备新型净水剂高铁酸盐(FeO)，电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O，而阴极是水中的氢离子放电，生成氢气，同时产生氢氧根离子，所以阴极区溶液的pH增大；充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应，即反应为：Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO+4H2O，放电时正极反应为：FeO+4H2O+3e-=Fe (OH)3+5OH-，根据反应可知FeO～3e-，可得放电时，每转移0.6mol电子，正极有被还原K2FeO4的质量为0.6mol×=39.6g；
【分析】当水膜呈中性时，金属铁发生吸氧腐蚀，氧气在正极上得电子的还原反应；铁为阳极发生氧化反应，可以制备新型净水剂高铁酸盐，而阴极是水中的氢离子放电，生成氢气，同时产生氢氧根离子；据电池的总反应可知，充电时，阳极上的氢氧化铁转化成高铁酸钠，根据电极反应式可判断电子转移的物质的量与反应物之间的关系。
21．【答案】（1）左边液面升高，右边液面降低；
（2）；牺牲阳极的阴极保护法
（3）阳极室
（4）Y
（5）＜
【解析】【解答】（1）甲装置中发生吸氧腐蚀，U形管左侧空气中的O2由于反应消耗减少，因此该同学观察到甲装置中液面变化情况为：左边液面升高，右边液面降低。长期放置后铁钉a表面逐渐生成红棕色物质是铁锈，其主要成分的化学式为 ；
（2）乙装置中溶液显酸性，Fe发生析氢腐蚀，反应产生H2使左侧气体体积增大，因此在反应过程中观察到左边液面降低，右边液面升高，Fe为负极，Cu为正极，正极上H+得到电子被还原产生H2，故正极的电极反应式为 。若将乙装置中的铜丝换成铝丝，由于金属活动性Al＞Fe，Al为负极，Fe为正极，此时铁钉b被保护而不被腐蚀，此方法被称为牺牲阳极的阴极保护法；
（3）分析离子交换膜电解槽的构造可知，电解槽左侧为阳极室，Cl-失去电子变为Cl2逸出；电解槽的右侧为阴极室，H2O电离产生的H+得到电子变为H2逸出，同时产生NaOH溶液由阴极室的下口流出；
（4）根据(3)分析可知X是Cl2，Y是H2；
（5）在阴极上反应产生NaOH，所以加入的NaOH溶液浓度小，流出的NaOH溶液浓度大，故a和b的关系为a＜b。
【分析】 I. (1)甲装置中发生吸氧腐蚀；
(2) 乙装置中发生析氢腐蚀；原电池的保护为牺牲阳极的阴极保护法；
II. 电解槽左侧为阳极室，Cl-失去电子变为Cl2逸出；电解槽的右侧为阴极室，H2O电离产生的H+得到电子变为H2逸出，同时产生NaOH溶液由阴极室的下口流出；