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第四章 化学反应与电能
第四节 沉淀溶解平衡
第三节 金属的腐蚀与防护
1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。
2．了解防止金属腐蚀的措施。
1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，培养科学探究与创新意识。
2．通过认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养科学态度和社会责任意识。
1．金属腐蚀
一、金属的腐蚀
氧化还原
失去
氧化
化学腐蚀
析氢
吸氧
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
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 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
4.实验探究
实验操作 实验现象 实验解释
导管中__________ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成________，铁钉发生______腐蚀
液面上升
原电池
吸氧
实验操作 实验现象 实验解释
①试管中产生气泡的速率____ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成________，发生________腐蚀，产生气泡的速率更____
快
原电池
电化学
快
结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
正|误|判|断
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程。( )
(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主。( )
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀。( )
(4)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀。( )
(5)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。( )
√
×
×
√
×
深|度|思|考
1.纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？
提示：纯铁片放入稀硫酸中发生反应：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑，发生的是化学腐蚀。
2．在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？
提示：镀层破损后，白铁皮形成原电池，因锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀。所以在镀层破损后，镀锌钢板比镀锡钢板耐腐蚀。
应|用|体|验
1.以下现象与电化学腐蚀无关的是( )
A．生铁比纯铁容易生锈
B．银质物品久置表面变暗
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B
解析：生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意。
2．下列关于金属腐蚀的说法正确的是( )
A．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被还原
B．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
C．金属的化学腐蚀实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
D．在潮湿环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
C
解析：金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过程，A错误；金属的化学腐蚀在酸性或碱性环境中均有可能进行，如金属铝的化学腐蚀可能在碱性条件下进行，B错误；金属的化学腐蚀实质是金属原子失去电子变为金属阳离子，可表示为M－ne－===Mn＋，电子由金属原子直接转移给氧化剂，C正确；在潮湿环境中，金属的电化学腐蚀主要以吸氧腐蚀为主，D错误。
二、金属的防护
1．改变金属材料的组成
如普通钢中加入________等制成不锈钢产品，________不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。
镍、铬
钛合金
2．在金属表面覆盖保护层
(1)在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。
(2)用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。
(3)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。
(4)利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。
(5)采用离子注入、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
(1)牺牲阳极法
①原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作______。
②应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
正极
负极
[实验探究一]
如图装置反应一段时间后，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴____色_________________(铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
黄
K3[Fe(CN)6]
已知Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液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
______ Zn溶解 有______产生，试管中____蓝色沉淀生成
有关
反应 — ________________ ______________________
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
偏转
气泡
无
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
[实验探究二]
在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，取两个2～3 cm长的铁钉，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______ 铁钉周围生成__________，铜丝周围______
结论 铁作负极时易被腐蚀，铁作正极时未被腐蚀
变红
蓝色沉淀
变红
(2)外加电流法
原理：电解池原理，被保护的金属作为______，与电源的______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。
阴极
负极
正|误|判|断
(1)牺牲阳极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)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用。( )
×
√
√
×
深|度|思|考
1.为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？
提示：将钢管与锌板相连，或将钢管与直流电源负极相连。
2．铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈？其原因是什么？
提示：潮湿环境中更易生锈；铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。
应|用|体|验
1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
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．海轮外壳焊接锌块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
C
解析：钢铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，由于所处的溶液酸碱性不同，因此二者的腐蚀速率不同，故A错误；Fe、Sn形成原电池时，Fe为负极，负极失电子被腐蚀，所以当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用，故B错误；Fe、Zn形成原电池时，Fe为正极，Zn为负极失电子，则Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；Fe与正极相连作阳极，活性电极作阳极时，电极失电子被腐蚀，则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，故D错误。
2．某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )
A．在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀
B．在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管
C．在潮湿的酸性土壤中H＋向金属棒M移动，抑制H＋与铁的反应
D．钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源的正、负极
B
解析：在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，抑制H＋与铁的反应，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源的正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。
随堂演练·知识落实
1．如图所示装置，若开始时a、b两端液面相平，放置一段时间后，下列有关叙述中正确的是( )
A．铁丝在两处的腐蚀速率：a>b
B．a、b两端相同的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．一段时间后，a端液面高于b端液面
D．a处总反应为Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑
C
解析：左边试管中，生铁发生吸氧腐蚀，右边试管中，生铁发生析氢腐蚀。A项，生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大，错误；B项，a处负极上铁失电子，正极上氧气得电子，b处负极上铁失电子，正极上氢离子得电子，所以a、b两处相同的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；C项，a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀，一段时间后，a处气体压强减小，b处气体压强增大，导致溶液从b处向a处移动，所以a处液面高于b处液面，正确；D项，a处发生吸氧腐蚀，其总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，但人们可以利用原电池原理来减缓金属的腐蚀
C．钢铁电化学腐蚀两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，正极反应不同
D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
A
解析：不锈钢和铝合金等耐腐蚀，A项错误；金属作原电池正极时被保护，B项正确；水膜酸性较强时，铁主要发生析氢腐蚀，水膜中性或弱酸性时发生吸氧腐蚀，C项正确；金属被腐蚀的实质是金属失电子，被氧化，D项正确。
3．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是( )
A．开始时发生的是析氢腐蚀
B．一段时间后发生的是吸氧腐蚀
C．两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋
D．析氢腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
D
解析：在酸性条件下发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑，产生的氢气使试管内压强增大，造成U形管左端红墨水水柱下降，A项正确；发生析氢腐蚀一段时间后，溶液中的c(H＋)逐渐减小，在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应中消耗氧气使试管内压强减小，造成U形管左端红墨水水柱上升，B项正确；无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极都是铁失去电子，即Fe－2e－===Fe2＋，C项正确；析氢腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D项错误。
4．有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是( )
A．可在船壳外刷油漆进行保护
B．可将船壳与电源的负极相连进行保护
C．可在船底安装锌块进行保护
D．在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀
D
解析：在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触，所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行保护，故A正确；将船壳与电源的负极相连，即船壳为阴极，阴极材料不易被腐蚀，电解池的阴极金属被保护，故B正确；在船底安装锌块，形成原电池，金属锌是负极，被腐蚀，正极材料Fe被保护，故C正确；海水是中性环境，金属会发生吸氧腐蚀，即在海上航行时，船壳主要发生吸氧腐蚀，故D错误。
5．《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。
(2)继续查阅中国知网，了解到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和有害锈，结构如图所示：
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因。
(3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图，
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。
②若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl，计算理论上消耗标准状况氧气体积。
③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)：
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。
(4)BTA保护法是青铜器的修复最常用的方法之一，原理如图所示：
请分析BTA保护法可能的优点。
答案：(1)Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋3H2O＋CO2↑
(2)结合图像可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。
(3)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②0.224 L
③Cu－e－＋Cl－===CuCl
(4)在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；能够替换出锈层中的Cl－，能够高效除去有害锈；此法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”。
解析：(1)铜锈为碱式盐，与盐酸反应方程式为Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。
(2)由图像分析可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，为无害锈，Cu2(OH)3Cl为疏松结构，为有害锈。
①正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
②n[Cu2(OH)3Cl]＝2.145 g÷214.5 g·mol－1＝0.01 mol，根据转移电子相等可得n(O2)＝0.01 mol×2×2/4＝0.01 mol，故在标准状况体积为V＝0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L。
③结合图示可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应式是Cu－e－＋Cl－===CuCl。
(4)由图示可知，BTA保护法是生成高聚物透明膜将产生的离子隔绝在外，替换出锈层中的Cl－，能高效去除有害锈，和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值。第四章 第三节
一、选择题
1．如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( C )
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①
解析：②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说，Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中为普通的腐蚀。
2．铁锅用水清洗放置后出现红褐色的锈斑，在此变化过程中不发生的反应是( A )
A．Fe－3e－===Fe3＋
B．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
解析：铁锅用水清洗放置后出现红褐色的锈斑，发生电化学腐蚀，负极上铁失去电子生成Fe2＋，正极上氧气得到电子，且Fe(OH)2易被氧化，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，B、C、D均可发生，故选A。
3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( A )
A．纯银器的表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍
D．相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀
解析：银和空气中H2S反应生成黑色Ag2S，发生化学腐蚀渐渐变暗，A项错误；由于锌比铁活泼，形成原电池，锌作负极，铁作正极仍被保护，B项正确；金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更常见，C项正确；相对于内河河水，海水中电解质浓度大，海轮更易被腐蚀，D项正确。
4．如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程的模型，以下有关说法正确的是( D )
A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B．正极为C，发生的反应为氧化反应
C．在强酸性条件下发生的是吸氧腐蚀
D．正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
解析：钢铁中含有铁和碳，在潮湿环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极，由图示看发生的是吸氧腐蚀，即在强酸性条件下发生析氢腐蚀，中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀，正极发生还原反应，反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故选D。
5．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2＋ Fe3O4 Fe2O3 FeO
下列说法不正确的是( C )
A．在pH<4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．在pH>6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．在pH>14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢
解析：当pH＜4，酸性强，碳钢主要发生析氢腐蚀，A项正确；pH＞6，酸性较弱，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B项正确；pH＞14强碱性溶液中发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项错误；煮沸除氧的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率减慢，D项正确。
6．铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，如图。下列说法不正确的是( A )
A．腐蚀过程中铜极上始终只发生：2H＋＋2e－===H2↑
B．若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀
C．若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀
D．若将该铜板与直流电源负极相连，则铁铜均难被腐蚀
解析：A项，根据图示可知左侧Cu上发生吸氧腐蚀，右侧Cu上发生析氢腐蚀，则两个铜极上的反应是O2＋4e－＋4H＋===2H2O,2H＋＋2e－===H2↑，错误；B项，若水膜中溶有食盐，增加介质的导电性，将加快铁铆钉的腐蚀，正确；C项，在金属表面涂一层油脂，能防止金属表面形成水膜，不能构成原电池，所以能防止铁铆钉被腐蚀，正确；D项，若将该铜板与电源负极相连，相当于外界电子由铜电极强制转送给铁，从而抑制铁失电子而不易被腐蚀，正确。
7．研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法不正确的是( B )
A．图1：a点溶液变红
B．图1：a点的铁比b点的铁腐蚀严重
C．图2：若d为锌，则铁不易被腐蚀
D．图2：正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：食盐水的边缘处与空气接触，氧气得电子，故a处电极方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，a点溶液变红，A正确；a点与空气接触，氧气得电子发生还原反应，a点为正极，b点为负极，负极被腐蚀，所以b点的铁比a点的铁腐蚀严重，B错误；Fe和Zn形成原电池，Zn为负极，铁为正极，正极被保护，则铁不易被腐蚀，C正确；图2中发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。
8．某研究小组为探究铁发生电化学腐蚀的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图甲)从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化结果如图乙，下列叙述错误的是( C )
A．图丙中，发生腐蚀时电子转移方向如箭头所示
B．图乙中，t2时容器中压强明显小于起始压强是因为铁粉发生了吸氧腐蚀
C．碳粉表面的电极反应式只有O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．若将丙图中的C换成Zn，铁的腐蚀速率会大大降低，这是利用了牺牲阳极的保护法
解析：铁粉和碳粉形成原电池，碳作正极，开始时发生析氢腐蚀，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，后来发生吸氧腐蚀，正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故C项错误。
9．(2024·南京高二检测)下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是( C )
序号 ① ② ③
实验
现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀
A.对比实验①②③，说明苯能隔绝O2
B．实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2
C．实验②中，饱和食盐水中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
D．实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：对比①②③，说明生铁腐蚀，碳为正极，铁为负极，需足量O2和水，由实验③可知，生铁片明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，故A错误；原电池的形成条件：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，实验①中，苯不是电解质溶液，生铁难以腐蚀，故B错误；实验③中，铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2＋，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。
10．验证牺牲阳极法实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
① 在Fe表面生成蓝色沉淀
② 试管内无明显变化
③ 试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( D )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
11．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( C )
A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀
C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀
D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀
解析：与电源正极相连作阳极，活泼金属作阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，则会加快钢闸门的腐蚀，故C错误。
12．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是( B )
A．按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，采用下列方法：用酒精灯加热左边的具支试管
B．图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
C．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁
D．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表面区迁移，并在铝箔上发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
二、非选择题
13．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的三分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)在实际生产中，可在铁件的表面镀上锌保护层或锡保护层防止铁被腐蚀。镀层破损后，镀锡铁和镀锌铁更容易被腐蚀的是镀锡铁(填“镀锡铁”或“镀锌铁”)。
(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀BD。
,A) ,B)
,C) ,D)
(3)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处。假设海水中只有NaCl溶质，写出此时总离子反应方程式： 2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ 。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极保护法(牺牲阳极的阴极保护法)，写出铁电极处的电极反应式： O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 。
解析：(1)铁比锡活泼，形成原电池反应时，铁为负极，锡为正极，镀层破损后，镀锡铁比镀锌铁更容易被腐蚀，而锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被氧化。
(2)形成原电池反应，铁为负极，碳为正极，为铁的吸氧腐蚀，故A错误；锌比铁活泼，铁为正极，被保护而难以腐蚀，故B正确；水中溶解氧气，铁可发生腐蚀，故C错误；铁连接电源负极，为阴极，被保护不易腐蚀，故D正确。故选BD。
(3)①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极，故K连接N处，假设海水中只有NaCl溶质，则此时总离子反应方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－；
②若X为锌，开关K置于M处，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
14．回答下列问题：
(1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为吸氧腐蚀。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是B(填字母)。
③以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在C处(填字母)。
(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注：
答案：
(3)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是B(填字母)。
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002 NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体
解析：(1)①由图可知，海水溶液为弱酸性，则Fe失去电子，正极上氧气得到电子，发生吸氧腐蚀。②A处没有接触电解质，C、D两处没有接触空气，故产生铁锈最多的是B。③锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。
(2)铜比石墨活泼，所以应用外加电流的阴极保护法保护铜，所以石墨作阳极，铜作阴极，故答案为
。
(3)K1闭合，该装置是原电池，中性条件下，铁发生吸氧腐蚀，Fe易失电子生成亚铁离子而作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；K1闭合，该装置是原电池，中性条件下，Fe发生吸氧腐蚀，Fe作负极、C作正极，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，正极附近有OH－生成导致溶液pH增大，故B正确；K2闭合，该装置是电解池，C作阳极、Fe作阴极，Fe被保护，因为有外加电源，所以属于外加电源的阴极保护法，故C错误；K2闭合，该装置是电解池，C作阳极、Fe作阴极，Fe被保护，阳极上Cl－放电生成氯气、阴极上水得电子生成氢气和OH－，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑、阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，根据电极反应式知，电路中通过0.002NA个电子即0.002 mol电子，阳极上生成n(Cl2)＝0.002 mol/2×1＝0.001 mol，阴极上生成n(H2)＝0.002 mol/2×1＝0.001 mol，所以两个电极共产生0.002 mol气体，故D错误。
15．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。
(1)将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：
①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是O2。
②碳粉的作用是与铁组成原电池，作原电池的正极。
③
为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是用水代替NaCl溶液进行上述实验。
(2)向如图示装置的烧杯a、b中各加入30 mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。
①取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作正极。
②加热后，指针发生偏转的原因可能是温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快。
(3)用(2)中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30 mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。
实验 a b 指针偏转方向
I 0.1% 0.01% 向右
Ⅱ 0.1% 3.5% 向左
Ⅲ 3.5% 饱和溶液 向右
①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是 Fe－2e－===Fe2＋ 。
②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证明：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象。
(4)根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。
解析：(1)①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2；
②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，铁作原电池负极，碳作正极；
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水作电解质，代替氯化钠进行上述实验。
(2)①K3Fe(CN)6溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a作负极，b作正极；
②加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快。
(3)①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋；
②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象。
(4)通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素有温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。
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