专题一 第三单元
考查点一 金属腐蚀的原理和分类
1．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是( )
A．负极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
【答案】A
【解析】由原电池反应式知负极为Fe－2e－===Fe2＋，正极为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A项对，B项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错；根据原电池原理钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，D项错。
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NaCl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】两者都能形成原电池，利用原电池的相关知识即可分析B正确。
考查点二 金属的防护
3．判断下列说法是否正确(对的画“√”，错的画“×”)。
(1)钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe－3e－===Fe3＋( )
(2)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致( )
(3)用锡焊接铁质器件，焊接处不易生锈( )
(4)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈( )
(5)钢管与电源正极相连，钢管可被保护( )
(6)在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液( )
(7)生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强( )
【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
4．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬
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．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
【答案】C
考查点三 铁生锈的相关反应和防护
5．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)，如下图所示。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
【解析】根据液滴之下氧气含量比边缘少可知液滴下铁为负极，失电子生成亚铁离子，液滴外缘氧气得电子与水化合生成OH－，OH－与Fe2＋结合生成Fe(OH)2，进而生成Fe2O3·nH2O，阴离子移向负极，A项错误，B项正确；铁为负极，失电子发生氧化反应，C项错误；铁比铜活泼，应为铁失电子：Fe－2e－===Fe2＋错误。
6．如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
【答案】B
【解析】a、b试管中均发生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极为铁：Fe－2e－===Fe2＋，由于吸收O2，a管中气压降低；b管中的电解质溶液是酸性较强的NH4Cl溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋，由于放出氢气，b管中气压增大，故U型管中的红墨水应是左高右低，B项错误。
7．相同材质的铁在下列情形下最不容易被腐蚀的是( )
【答案】C
【解析】A、B、D均可构成原电池而加速铁的腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。
8．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：
首先检查制氧装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同。金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于________。能表示其原理的反应方程式为 ___________________________________。
(2)仪器A的名称为__________，其中装的药品可以是________，其作用是________________________________________________________________________。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为________________________________，决定铁生锈快慢的一个重要因素是________。
【答案】(1)电化学腐蚀 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2
(3)①与O2接触，②与水接触 氧气浓度
【解析】钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的前提，而没有涉及潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。
9．(1)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________。
③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是______，其原因是________________________________________________________________________。
(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选__________作阳极。
【答案】(1)①装置图如下 ②电极逐渐溶解 ③甲 可以避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触，从而提供稳定电流
(2)Zn
【解析】(1)由题给试剂，结合原电池的形成条件，可知可以组合的原电池有：锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向，可知左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属)，则组装的原电池可以如下：
由所给的电极材料，可知当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是电极逐渐溶解。以Zn和Cu作电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触，不能提供稳定电流。
(2)根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极。
10．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，某同学拟对其原理及条件进行分析：
(1)该同学准备了下列实验用品：20%NaCl溶液、蒸馏水、酚酞试液、KSCN溶液、新制氯水、纯铁丝、碳棒、U型管、导线等；请你帮他设计一个实验方案来验证钢铁吸氧腐蚀的电极产物，简述操作过程并写出溶液中有关反应的离子方程式。
(2)将一铜棒、碳棒用导线连接后，插入内盛20%氯化钠溶液的U型管中，请根据此装置在下列两项中选择一个回答：
①若不是原电池，请说明原因：____________________________________________。
(如果回答此题，下面的②不用回答)
②若是原电池，现要求利用此装置(电极材料、溶液浓度均不变)，采取适当的措施来提高电池的放电效率，该操作可以是____________________________________________。
(3)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)用导线连接铁丝和碳棒后插入盛有20%NaCl溶液的U型管中，放置数分钟，向插入铁丝的一端滴入1～2滴KSCN溶液未显色，再滴入氯水显红色，证明负极有Fe2＋生成，相关离子方程式为
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。向插入碳棒的一端滴入酚酞溶液，溶液显红色，证明有OH－生成 (2)②向插入碳棒的溶液中通入氧气或空气 (3)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下，定期更换；原理是使文物成为原电池的正极(或使铜文物用导线连接直流电源的负极，正极用导线连接埋入地下的导体；原理是使文物成为电解池的阴极)
【解析】(1)为加速腐蚀应选用20% NaCl溶液为电解质溶液，以纯铁丝和碳棒作两极，分别针对两极产物Fe2＋和OH－进行检验。
(2)具备构成原电池的基本条件，在正极上发生还原反应的是空气中的O2。
(3)在众多限制下，只能考虑电化学保护法。
专题一 第三单元
基础演练
1．下列关于金属的腐蚀的叙述中，正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
【答案】C
【解析】金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，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、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，A中金属腐蚀的本质，均为M－ne－===Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀；电化学腐蚀与化学腐蚀的区别在于是否形成原电池，产生微电流。常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等直接反应，发生化学腐蚀。
2．如下各图烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
A．②①③④ B．④③②①
C．④②①③ D．③②④①
【答案】C
【解析】①是化学腐蚀，②③④形成原电池，②④中Fe为负极加快Fe腐蚀，且Fe与Cu活泼性相差更大腐蚀更快，③中Fe被保护。
3．下列金属防护的方法不正确的是( )
A．对健身器材涂油漆以防止生锈
B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．用牺牲锌块的方法来保护船身
D．自行车的钢圈上镀上一层铬防锈
【答案】B
【解析】B项中应选用润滑油来达到防锈的目的。
综合应用
4．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(2)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
【答案】(1)C (2)负
【解析】(1)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(2)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。
课件35张PPT。第三单元 金属的腐蚀与防护1．铁生锈的条件是什么？你知道哪些防止铁制品锈蚀的方法？
【答案】要有能够与铁反应的物质，反应物要与铁相接触，生成物不会对反应起阻碍作用。
防止铁制品锈蚀的方法：①保持铁制品表面的洁净和干燥；②在铁制品表面涂上一层保护膜，如涂油、刷漆、镀耐腐蚀的铬等金属；③制造耐腐蚀的合金等。
2．电解池的形成条件是什么？
【答案】(1)有与电源相连的两个电极。(2)电解质溶(或熔融盐)。(3)形成闭合回路。1．利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。
2．认识金属腐蚀的危害。
3．了解防止金属腐蚀的措施。1.金属的腐蚀
金属腐蚀是金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀_____的现象。一般可分为_________和___________。
(1)化学腐蚀：指金属与其他物质_________发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中____电流产生。
(2)电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生________反应，使较活泼的金属______电子被______而引起的腐蚀。笃学一 金属的腐蚀损耗化学腐蚀电化学腐蚀直接接触无原电池失去氧化2．金属的电化学腐蚀
以钢铁腐蚀为例：
(1)吸氧腐蚀
条件：____________；
负极：______________；正极：____________________；总反应式：____________________________。
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。弱酸性或中性(2)析氢腐蚀
条件：__________；
负极：______________；正极：________________；
总反应式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
金属的腐蚀以____________为主。较强酸性吸氧腐蚀1.本质：阻止金属发生________反应。
2．方法
(1)改变金属内部结构，如制成合金等。
(2)加防护层，如在金属表面_________________________ ___________等。
(3)原电池原理保护
分为_________的阴极保护法和_____________________。笃学二 金属的防护氧化涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属牺牲阳极外加电流的阴极保护法【慎思1】 金属发生电化学腐蚀的原因是什么？
【答案】金属发生电化学腐蚀的根本原因是被腐蚀的金属成为原电池的负极，其原子失去电子变成金属阳离子而溶解。
【慎思2】 生活中金属的电化学腐蚀中析氢腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍些？为什么？
【答案】吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢以前的金属是在一些水膜酸性较强的情况下才发生析氢腐蚀的，氢以后的金属只能发生吸氧腐蚀，且生活中金属表面形成的水膜酸性一般较弱甚至呈中性，故以吸氧腐蚀为主。【慎思3】 想一想，连一连。
(1)加保护层 A.钢闸门与直流电源
负极相连
(2)牺牲阳极的阴极保护法 B.电线外面包塑料法
(3)外加电流的阴极保护法 C.普通钢制成镍铬钢
(4)改变金属内部结构 D.轮船外壳装上锌块
【答案】(1)－B (2)－D (3)－A (4)－C1．化学腐蚀、电化学腐蚀的比较金属的腐蚀2.吸氧腐蚀、析氢腐蚀的比较说明：(1)由于在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。
(2)电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍，在金属活动顺序表中位于氢前面和氢之后的多数金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。
【例1】钢铁在潮湿环境中发生电化学腐蚀时，正极所发生的主要反应是( )
A．Fe－2e－===Fe2＋
B．2H＋＋2e－===H2↑
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑解析 钢铁在潮湿的环境中发生电化学腐蚀有两种类型：析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在水膜酸性较强时发生析氢腐蚀，水膜呈中性或弱酸性时发生吸氧腐蚀，两者的负极反应相同，只是正极反应不同。在通常情况下，水膜为弱酸性或中性，主要发生的是吸氧腐蚀，故选择吸氧腐蚀的正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
答案 C【体验1】关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中，不正确的是( )
A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
【答案】A1．金属的腐蚀快慢和金属的防护方法的优劣
(1)各种腐蚀的程度由大到小的顺序(相同条件下)金属的防护2．两种电化学防腐蚀方法的比较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________(填字母)。
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作阳极的原因是_______________________________________。(3)利用右图装置，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________________________。(3)X为碳棒，开关K接M时，Fe作负极，被腐蚀；接N时，Fe作阴极，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，属于牺牲阳极的阴极保护法。判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，看是利用电解原理的外加电流的阴极保护法还是应用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法，两者不能混淆。【体验2】下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面被钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
【答案】B
【解析】本题考查了金属防护的有关知识。钢管与电源正极连接，钢管作阳极，被腐蚀，A错；钢管与铜管露天堆放在一起，可形成原电池，钢管作负极被腐蚀，C错；铁被腐蚀的负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D错。实验探究六 金属腐蚀的速率(1)为什么有的导管中水面会上升？_________。
(2)上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为__________________________ (填小烧瓶的字母编号)。
(3)影响铁生锈的因素除氧气外还有_________________。
(4)日常生活中常见的铁制品生成铁锈，试写出铁制品生成铁锈(Fe2O3·xH2O)的化学方程式_____________________。
(5)通过上面的研究，你认为在日常生活中应该如何保护铁锅等铁制品_____________________________。【答案】(1)铁丝发生吸氧腐蚀消耗氧气，使瓶内气体分子数减少，导致瓶内压强减小，因此导气管中水面上升
(2)B＞C＞A＝D
(3)水、电解质(或电解质溶液)、温度等
(4)4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O
(5)洗净、擦干、涂油等
【解析】(1)由于在该反应条件下，铁丝发生的是吸氧腐蚀，O2被消耗，导致气压减小，因此，液面上升。(2)液面上升得越快，说明铁丝被腐蚀得越快。(3)空气湿度、电解质溶液以及温度等均是影响铁生锈快慢的原因。(5)洗净、擦干、涂油等均可起到保护铁制品的目的。
