2017_2018学年高中化学人教版选修四 第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护
一、2017_2018学年高中化学新人教版选修4第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护b测试
1．下列关于金属腐蚀的说法中正确的是( )
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性物质接触。金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流，B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，C错误。
故答案为：D
【分析】判断金属腐蚀的类型需要注意：(1)理解金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化；(2)化学腐蚀和电化学腐蚀的区别；(3)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的发生条件。
2．（2017高二上·晋江期末）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ）
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢比较，从而确定腐蚀快慢顺序．
【解答】解：根据图知，②③④装置是原电池，在②④中，金属铁做负极，③中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以④＞②＞③，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即⑤＞⑥，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，即⑤④②①③⑥，故答案为：C．
3．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )
①
②
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主
D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－
【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A.图①为析氢腐蚀，图②为吸氧腐蚀，因①C正极反应为2H＋＋2e－=H2，Fe负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，图②C正极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，Fe负极反应为2Fe－4e－=2Fe2＋，故碳表面发生还原反应，A不符合题意；
B.由于反应产生Fe2＋，Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2，Fe(OH)2＋O2＋H2O=Fe(OH)3，2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O，故钢铁被腐蚀最终产物为Fe2O3，B不符合题意；
C.图①为析氢腐蚀，电解质为酸性，图②为吸氧腐蚀，故图②为生活中钢铁制品腐蚀的主要方式，C不符合题意；
故答案为：D
【分析】A.碳表面发生H+、O2得电子的还原反应；
B.钢铁腐蚀，最终形成Fe2O3；
C.铁在日常生活中以吸氧腐蚀为主；
D.图②中O2发生的电子得还原反应，形成OH-；
4．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
【答案】D
【知识点】铜的电解精炼；金属的电化学腐蚀与防护
【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；
5．铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是( )
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨，电极B为金属铝
C．OH－在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应式为2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电解液为硫酸溶液，阴极上H＋放电，故阴极产物为氢气，A不符合题意；
B.Al→Al2O3，发生氧化反应，故电源正极连接的是金属铝，即电极A为金属铝，电极B为石墨，B不符合题意；
C.电极A上Al发生氧化反应，C不符合题意；
D.金属铝在阳极上发生失电子的氧化反应，生成Al2O3，其电极反应式为： 2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.阴极上发生H+得电子的还原反应，生成H2；
B.电极A为阳极，则电极A为金属Al；
C.电解过程中，铝做阳极，发生失电子的氧化反应；
D.金属铝在阳极上发生失电子的氧化反应，生成Al2O3；
6．如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)( )
甲
乙
A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2
【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲装置中铁做阴极被保护，乙装置中Fe为负极，被腐蚀，因此铁棒的腐蚀程度：甲＜乙，A不符合题意；
B、甲池中，石墨电极(阳极)上反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，乙池中，石墨电极(正极)反应为2H＋＋2e－=H2↑，B符合题意；
C、甲池因水被电解，H2SO4浓度变大，pH减小，乙池因H2SO4被消耗，酸性减弱，pH增大，C不符合题意；
D、甲池产生H2、O2且体积比为2∶1，乙池只生成H2，可见甲乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A.甲装置中，铁做阴极，被保护，乙装置中，铁做阳极，被腐蚀；
B.甲装置中，石墨电极上OH-发生失电子的氧化反应，乙装置中，石墨电极上H+发生得电子的还原反应；
C.根据电解池发生的反应分析溶液pH的变化；
D.根据电极反应式计算产生气体的体积；
7．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)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( )
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－=Cu2＋
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】本题考查金属的电化学腐蚀相关知识。由题给信息可知，b环是由于液滴吸收氧气而造成的结果，所以在构成的微电池中，b处应是正极，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，而a处则发生铁被氧化而腐蚀的反应：Fe－2e－=Fe2＋，B项对，C项错；A项，液滴中的Cl－由b区向a区迁移，错；D项，改用铜钉时，铁的金属活动性强于铜的，在两者构成的原电池中，铜是正极，铁是负极，错。
故答案为：B
【分析】b环是由于液滴吸收氧气而造成的结果，所以在构成的微电池中，b处应是正极，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，而a处则发生铁被氧化而腐蚀的反应：Fe－2e－=Fe2＋，据此结合选项进行分析。
8．模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示，下列说法错误的是( )
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B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
C．若X为锌棒，开关K置于A处或B处均可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A.开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，可减缓铁的腐蚀，A不符合题意；
B.开关K置于B处时，锌棒、铁棒和食盐水形成原电池，溶液呈中性，铁电极上的反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，B符合题意；
C.若X为锌棒，开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，开关K置于B处时，锌的活泼性比铁的强，锌失去电子作负极，保护铁棒，C不符合题意；
D.若X为碳棒，开关K置于A处时，H＋在阴极上得电子形成H2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A.开关K置于A处，铁做阴极，发生得电子的还原反应；
B.开关K置于B处，铁做正极，发生得电子的还原反应；
C.开关置于A处或B处，铁均不参与反应；
D.若X为碳棒，开关置于A处，铁做阴极，溶液中的H+发生得电子的还原反应；
9．分析下图，写出有关反应式：
（1）铁棒上 ，
（2）碳棒上 ，
（3）溶液里 。
【答案】（1）2Fe－4e－=2Fe2＋
（2）O2＋2H2O＋4e－=4OH－
（3）2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】（1）铁棒上发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）碳棒上O2发生得电子的还原反应，生成OH-，其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
（3）铁棒上产生的Fe2+与碳棒上产生的OH-反应形成Fe(OH)2，该反应的化学方程式为： 2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2；产生的Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3，反应的化学方程式为： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；
【分析】（1）铁棒上发生失电子的氧化反应；
（2）碳棒上O2发生得电子的还原反应；
（3）铁棒上产生的Fe2+与碳棒上产生的OH-反应形成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被空气中的O2氧化成Fe(OH)3；
10．镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。
（1）镁与稀硫酸反应的离子方程式为 。
（2）铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为 。
（3）在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为 。
（4）在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应为 ；
在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是 。
【答案】（1）Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑
（2）2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe
（3）2H2O＋O2＋4e－=4OH－
（4）Al－3e－=Al3＋；铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”
【知识点】电极反应和电池反应方程式；金属的电化学腐蚀与防护；离子方程式的书写
【解析】【解答】（1）Mg与稀硫酸反应生成可溶性MgSO4和H2，该反应的离子方程式为：Mg+2H+=Mg2++H2↑；
（2）铝与氧化铁发生铝热反应生成铁和氧化铝，该反应的化学方程式为： 2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe；
（3）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，其正极的电极反应式为： 2H2O＋O2＋4e－=4OH－；
（4）该金属防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，其中铝合金作为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为： Al－3e－=Al3＋；采用铝合金而不用纯铝，主要是由于纯铝表面易被氧化成，形成致密的Al2O3膜；
【分析】（1）Mg与稀硫酸反应生成可溶性MgSO4和H2，据此写出反应的离子方程式；
（2）铝与氧化铁发生铝热反应生成铁和氧化铝，据此写出反应的化学方程式；
（3）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀；
（4）该金属防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，其中铝合金作为负极，发生失电子的氧化反应；
11．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
（1）生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。
（2）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________。
A． B．
C． D．
（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
①A电极对应的金属是 (写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因 。
【答案】（1）2FeCl3＋Fe=3FeCl2
（2）B；D
（3）铜；Cu2＋＋2e－=Cu；0.08；铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。
(2)为防止铁棒腐蚀一般采用牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128(g)，转移2 mol电子，当质量差为5.12 g时，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。
【分析】（1）铁锈的主要成分是Fe2O3，与盐酸反应后生成FeCl3，FeCl3能与Fe反应生成FeCl2；
（2）可防止铁棒被腐蚀，则铁应做阴极或正极，据此结合选项所给装置分析；
（3）①铁件镀铜，则铁件做阴极，与电源的负极相连，铜做阳极，与电源的正极相连；
②二者的质量差为参与反应的铜的质量，据此结合电极反应式计算转移电子数；
③镀层破损后形成原电池，根据金属的活动性：Zn>Fe>Cu进行分析；
12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 (用离子方程式表示)，为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a．NH3 b．CO2
c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 ，取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀；产生沉淀的原因是 。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 。
（3）利用下图装置，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）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑；b；2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；HCO与H＋反应使H＋浓度减小，使Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀
（2）补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中的Cu2＋浓度恒定
（3）N；牺牲阳极的阴极保护法
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；盐类水解的应用；铝的化学性质
【解析】【解答】(1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO-＋3H2↑，通CO2气体，可以让溶液中的AlO2-全部转化为Al(OH)3沉淀，
②阳极材料是铝，属于活性电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2O3，电解质溶液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，电解后的溶液中含有大量H＋和少量Al3＋，加入NaHCO3消耗H＋产生CO2气体，Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀。
(2)电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，镀层金属的盐溶液做电解液。
(3)X为碳棒，接M时，Fe做负极，被腐蚀；开关K置于N时，Fe做阴极，被保护；X为Zn，开关K置于M时，形成原电池，Zn为负极，Fe为正极，属牺牲阳极的阴极保护法。
【分析】（1）①“碱洗”过程中，Al与NaOH溶液反应生成H2；碱洗槽中的铝以“AlO2-”的形式存在，能与CO2反应形成Al(OH)3沉淀；
②以铝材为阳极时，铝发生失电子的氧化反应形成Al2O3，据此写出电极反应式；废电解液中存在大量H+，加入HCO3-后，能与H+反应，结合Al3+的水解平衡移动分析；
（2）电镀时阳极上的Cu发生失电子的氧化反应，形成Cu2+，可维持电解液中c(Cu2+)恒定；
（3）结合金属的保护方法“牺牲阳极的阴极保护法”和“外接电源的阴极保护法”进行分析。
1 / 12017_2018学年高中化学人教版选修四 第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护
一、2017_2018学年高中化学新人教版选修4第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护b测试
1．下列关于金属腐蚀的说法中正确的是( )
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
2．（2017高二上·晋江期末）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ）
A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
3．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )
①
②
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主
D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－
4．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
5．铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是( )
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨，电极B为金属铝
C．OH－在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应式为2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋
6．如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)( )
甲
乙
A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2
7．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)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( )
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－=Cu2＋
8．模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示，下列说法错误的是( )
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B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
C．若X为锌棒，开关K置于A处或B处均可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
9．分析下图，写出有关反应式：
（1）铁棒上 ，
（2）碳棒上 ，
（3）溶液里 。
10．镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。
（1）镁与稀硫酸反应的离子方程式为 。
（2）铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为 。
（3）在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应式为 。
（4）在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应为 ；
在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是 。
11．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
（1）生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。
（2）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________。
A． B．
C． D．
（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
①A电极对应的金属是 (写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因 。
12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 (用离子方程式表示)，为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。
a．NH3 b．CO2
c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 ，取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀；产生沉淀的原因是 。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 。
（3）利用下图装置，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 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性物质接触。金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流，B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，C错误。
故答案为：D
【分析】判断金属腐蚀的类型需要注意：(1)理解金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化；(2)化学腐蚀和电化学腐蚀的区别；(3)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的发生条件。
2．【答案】C
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢比较，从而确定腐蚀快慢顺序．
【解答】解：根据图知，②③④装置是原电池，在②④中，金属铁做负极，③中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以④＞②＞③，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即⑤＞⑥，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，即⑤④②①③⑥，故答案为：C．
3．【答案】D
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A.图①为析氢腐蚀，图②为吸氧腐蚀，因①C正极反应为2H＋＋2e－=H2，Fe负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，图②C正极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，Fe负极反应为2Fe－4e－=2Fe2＋，故碳表面发生还原反应，A不符合题意；
B.由于反应产生Fe2＋，Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2，Fe(OH)2＋O2＋H2O=Fe(OH)3，2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O，故钢铁被腐蚀最终产物为Fe2O3，B不符合题意；
C.图①为析氢腐蚀，电解质为酸性，图②为吸氧腐蚀，故图②为生活中钢铁制品腐蚀的主要方式，C不符合题意；
故答案为：D
【分析】A.碳表面发生H+、O2得电子的还原反应；
B.钢铁腐蚀，最终形成Fe2O3；
C.铁在日常生活中以吸氧腐蚀为主；
D.图②中O2发生的电子得还原反应，形成OH-；
4．【答案】D
【知识点】铜的电解精炼；金属的电化学腐蚀与防护
【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；
5．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电解液为硫酸溶液，阴极上H＋放电，故阴极产物为氢气，A不符合题意；
B.Al→Al2O3，发生氧化反应，故电源正极连接的是金属铝，即电极A为金属铝，电极B为石墨，B不符合题意；
C.电极A上Al发生氧化反应，C不符合题意；
D.金属铝在阳极上发生失电子的氧化反应，生成Al2O3，其电极反应式为： 2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.阴极上发生H+得电子的还原反应，生成H2；
B.电极A为阳极，则电极A为金属Al；
C.电解过程中，铝做阳极，发生失电子的氧化反应；
D.金属铝在阳极上发生失电子的氧化反应，生成Al2O3；
6．【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲装置中铁做阴极被保护，乙装置中Fe为负极，被腐蚀，因此铁棒的腐蚀程度：甲＜乙，A不符合题意；
B、甲池中，石墨电极(阳极)上反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，乙池中，石墨电极(正极)反应为2H＋＋2e－=H2↑，B符合题意；
C、甲池因水被电解，H2SO4浓度变大，pH减小，乙池因H2SO4被消耗，酸性减弱，pH增大，C不符合题意；
D、甲池产生H2、O2且体积比为2∶1，乙池只生成H2，可见甲乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A.甲装置中，铁做阴极，被保护，乙装置中，铁做阳极，被腐蚀；
B.甲装置中，石墨电极上OH-发生失电子的氧化反应，乙装置中，石墨电极上H+发生得电子的还原反应；
C.根据电解池发生的反应分析溶液pH的变化；
D.根据电极反应式计算产生气体的体积；
7．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】本题考查金属的电化学腐蚀相关知识。由题给信息可知，b环是由于液滴吸收氧气而造成的结果，所以在构成的微电池中，b处应是正极，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，而a处则发生铁被氧化而腐蚀的反应：Fe－2e－=Fe2＋，B项对，C项错；A项，液滴中的Cl－由b区向a区迁移，错；D项，改用铜钉时，铁的金属活动性强于铜的，在两者构成的原电池中，铜是正极，铁是负极，错。
故答案为：B
【分析】b环是由于液滴吸收氧气而造成的结果，所以在构成的微电池中，b处应是正极，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，而a处则发生铁被氧化而腐蚀的反应：Fe－2e－=Fe2＋，据此结合选项进行分析。
8．【答案】B
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】A.开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，可减缓铁的腐蚀，A不符合题意；
B.开关K置于B处时，锌棒、铁棒和食盐水形成原电池，溶液呈中性，铁电极上的反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，B符合题意；
C.若X为锌棒，开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，开关K置于B处时，锌的活泼性比铁的强，锌失去电子作负极，保护铁棒，C不符合题意；
D.若X为碳棒，开关K置于A处时，H＋在阴极上得电子形成H2，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A.开关K置于A处，铁做阴极，发生得电子的还原反应；
B.开关K置于B处，铁做正极，发生得电子的还原反应；
C.开关置于A处或B处，铁均不参与反应；
D.若X为碳棒，开关置于A处，铁做阴极，溶液中的H+发生得电子的还原反应；
9．【答案】（1）2Fe－4e－=2Fe2＋
（2）O2＋2H2O＋4e－=4OH－
（3）2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】（1）铁棒上发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）碳棒上O2发生得电子的还原反应，生成OH-，其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
（3）铁棒上产生的Fe2+与碳棒上产生的OH-反应形成Fe(OH)2，该反应的化学方程式为： 2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2；产生的Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3，反应的化学方程式为： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；
【分析】（1）铁棒上发生失电子的氧化反应；
（2）碳棒上O2发生得电子的还原反应；
（3）铁棒上产生的Fe2+与碳棒上产生的OH-反应形成Fe(OH)2，Fe(OH)2易被空气中的O2氧化成Fe(OH)3；
10．【答案】（1）Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑
（2）2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe
（3）2H2O＋O2＋4e－=4OH－
（4）Al－3e－=Al3＋；铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”
【知识点】电极反应和电池反应方程式；金属的电化学腐蚀与防护；离子方程式的书写
【解析】【解答】（1）Mg与稀硫酸反应生成可溶性MgSO4和H2，该反应的离子方程式为：Mg+2H+=Mg2++H2↑；
（2）铝与氧化铁发生铝热反应生成铁和氧化铝，该反应的化学方程式为： 2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe；
（3）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，其正极的电极反应式为： 2H2O＋O2＋4e－=4OH－；
（4）该金属防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，其中铝合金作为负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为： Al－3e－=Al3＋；采用铝合金而不用纯铝，主要是由于纯铝表面易被氧化成，形成致密的Al2O3膜；
【分析】（1）Mg与稀硫酸反应生成可溶性MgSO4和H2，据此写出反应的离子方程式；
（2）铝与氧化铁发生铝热反应生成铁和氧化铝，据此写出反应的化学方程式；
（3）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀；
（4）该金属防护方法为牺牲阳极的阴极保护法，其中铝合金作为负极，发生失电子的氧化反应；
11．【答案】（1）2FeCl3＋Fe=3FeCl2
（2）B；D
（3）铜；Cu2＋＋2e－=Cu；0.08；铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护
【解析】【解答】(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。
(2)为防止铁棒腐蚀一般采用牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128(g)，转移2 mol电子，当质量差为5.12 g时，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。
【分析】（1）铁锈的主要成分是Fe2O3，与盐酸反应后生成FeCl3，FeCl3能与Fe反应生成FeCl2；
（2）可防止铁棒被腐蚀，则铁应做阴极或正极，据此结合选项所给装置分析；
（3）①铁件镀铜，则铁件做阴极，与电源的负极相连，铜做阳极，与电源的正极相连；
②二者的质量差为参与反应的铜的质量，据此结合电极反应式计算转移电子数；
③镀层破损后形成原电池，根据金属的活动性：Zn>Fe>Cu进行分析；
12．【答案】（1）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑；b；2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；HCO与H＋反应使H＋浓度减小，使Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀
（2）补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中的Cu2＋浓度恒定
（3）N；牺牲阳极的阴极保护法
【知识点】金属的电化学腐蚀与防护；盐类水解的应用；铝的化学性质
【解析】【解答】(1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO-＋3H2↑，通CO2气体，可以让溶液中的AlO2-全部转化为Al(OH)3沉淀，
②阳极材料是铝，属于活性电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2O3，电解质溶液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，电解后的溶液中含有大量H＋和少量Al3＋，加入NaHCO3消耗H＋产生CO2气体，Al3＋的水解平衡向右移动，产生Al(OH)3沉淀。
(2)电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，镀层金属的盐溶液做电解液。
(3)X为碳棒，接M时，Fe做负极，被腐蚀；开关K置于N时，Fe做阴极，被保护；X为Zn，开关K置于M时，形成原电池，Zn为负极，Fe为正极，属牺牲阳极的阴极保护法。
【分析】（1）①“碱洗”过程中，Al与NaOH溶液反应生成H2；碱洗槽中的铝以“AlO2-”的形式存在，能与CO2反应形成Al(OH)3沉淀；
②以铝材为阳极时，铝发生失电子的氧化反应形成Al2O3，据此写出电极反应式；废电解液中存在大量H+，加入HCO3-后，能与H+反应，结合Al3+的水解平衡移动分析；
（2）电镀时阳极上的Cu发生失电子的氧化反应，形成Cu2+，可维持电解液中c(Cu2+)恒定；
（3）结合金属的保护方法“牺牲阳极的阴极保护法”和“外接电源的阴极保护法”进行分析。
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