4.3金属的腐蚀与防护同步练习 2025-2026学年高二上学期人教版（2019）选择性必修1（含解析）
文档属性
| 名称 | 4.3金属的腐蚀与防护同步练习 2025-2026学年高二上学期人教版（2019）选择性必修1（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 899.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-19 16:48:12 | ||
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文档简介
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4.3金属的腐蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法
2．下列实验装置不能达到对应实验目的的是
A．测定中和热 B．比较Mg、Al金属性 C．探究析氢腐蚀 D．证明为弱碱
A．A B．B C．C D．D
3．图Ⅰ的目的是精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是
A．图Ⅰ中a为纯铜
B．图Ⅰ中电解质溶液中减小
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
4．利用下图所示装置可模拟电解原理在工业上的应用。下列说法中正确的是
A．外加电流的阴极保护法，Y是待保护金属
B．铁制品表面镀锌，X为锌、Y为铁、Z为
C．铜的精炼，X是纯铜，Y是粗铜，Z是
D．氯碱工业，X为铁、Y为石墨，Z为精制饱和食盐水
5．下列用于解释事实的方程式书写不正确的是
A．钢铁制品在潮湿空气中的电化学腐蚀：Fe-3e- =Fe3+
B．电解精炼铜的阴极反应：Cu2++2e- =Cu
C．牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用，因为氟离子能与羟基磷灰石发生反应生成氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]：Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)
D．Na2CO3溶液能去油污的原理：+H2O +OH-
6．下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A．Mg有强还原性，可用于钢铁的电化学防护
B．LiOH可溶于水，可用作宇宙飞船中CO2吸收剂
C．石墨晶体层间存在范德华力，石墨易导电
D．H2O2是极性分子，H2O2有强氧化性
7．一块铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的示意图如图，下列说法正确的是
A．铜板表面有气泡生成
B．在干燥空气中该铜板也容易腐蚀
C．铁铆钉表面的电极反应：
D．一段时间后，向水膜滴加一滴酚酞溶液，出现浅红色
8．柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是
A．经常用浓盐酸清洗金属材料 B．在金属材料表面刷油漆
C．在金属材料表面镀保护层 D．改变金属内部结构制成防腐合金
二、填空题
9．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。
(1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂 、矿物性油脂或覆盖 、塑料等。
(2)金属保护层：用 等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。
(3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行 处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。
(4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的 而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
10．按图1进行实验，测得锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图2所示。t1~t2之间主要发生 (填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，其正极反应式为 。
11．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；B．Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。判断上述两个反应中能设计成原电池的是 (填“A”或“B”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是 。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。
④当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)=0.1 mol/L，试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。
12．改变金属内部组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的 ，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成 产品。
13．工业上采用电解的方法来制备活泼金属铝。纯净的氧化铝熔点很高(约为2045℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石()在1000℃左右就可得到熔融体。
主要的电极反应为：
阴极：
阳极：
总反应为：
在阳极生成的氧气全部与石墨电极反应生成一氧化碳气体和二氧化碳气体，因此在电解过程中，需要不断补充石墨电极，则：
(1)生产1t金属铝，转移电子的物质的量是 。
(2)工业生产中，生产1t铝阳极损失0.6t石墨。石墨被氧化的产物是 ，质量为 。
14．根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类：
（1）化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而 。
（2）电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 的金属发生氧化反应而被腐蚀。
三、解答题
15．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
(1)当电极a为Zn，电极b为Cu，电解质溶液为CuSO4溶液时，正极的电极反应式为 。若初始时两电极质量相等，当电路中有2mole-通过时，两极的质量差为 g。
(2)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为NaOH溶液时，该电池的负极反应式为 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时，消耗负极的物质的量为 mol。
16．铁及其化合物在日常生活和生产中有广泛的应用。
(1)防止钢铁腐蚀造成浪费是科学家很关心的一个话题。
①下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示) 。
②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应设置于 处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
(2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答：
A电极对应的金属是 (写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
(3)是一种高效多功能水处理剂，应用前景非常看好，电解法制取原理如图所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。
①离子交换膜为阴离子交换膜，阴极室中NaOH的浓度 (填写“变大”、“变小”或“不变”)
②阳极室中电极反应式是 。
(4)(二硫化亚铁)纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为，正极反应式是 。
17．回答下列问题：
(1)金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生 反应而引起损耗的现象。
(2)金属腐蚀可分为 和 。
(3)金属发生电化学腐蚀时，可分为析氢腐蚀和 吸氧腐蚀。两者的本质相同，但正极反应不同，析氢腐蚀的正极反应为 ，吸氧腐蚀的正极反应为
(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钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中负极电极反应式为 。
②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 。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
③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。
《4.3金属的腐蚀与防护》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B B D A A A D A
1．B
【详解】A．破损后铁直接暴露在空气中容易发生电化学腐蚀，搪瓷层破损不能起到防止生锈的作用， A错误；
B．镀锌层破坏后，锌作原电池的负极，失电子，铁作正极，锌继续保护铁，B正确；
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，锌失电子被腐蚀，但是铁得到了保护，此法是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是在金属表面覆盖保护层，不属于电化学保护法，D错误；
答案为B。
2．B
【详解】A．图中保温完好，温度计测定溶液温度，可以测定中和热，A正确；
B．可以通过金属与酸的反应比较金属活动性，该原电池用氢氧化钠溶液，镁不和氢氧化钠反应，铝是两性金属可以和氢氧化钠反应，不能比较两种金属的金属性强弱，B错误；
C．雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，导管中红墨水的高度下降，C正确；
D．氯化铵为强酸弱碱盐，水解显酸性，测定其溶液pH，可以证明一水合氨为弱碱，D正确；
本题选B。
3．D
【分析】精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，粗铜为阳极，纯铜为阴极；若采用外加电流的阴极保护法保护钢闸门，钢闸门为阴极，X为阳极；若采用牺牲阳极的阴极保护法，则钢闸门为正极，X为负极。
【详解】A．粗铜精炼时，粗Cu作阳极，精Cu作阴极，图Ⅰ中a为纯铜，A正确；
B．图Ⅰ是电解池，粗Cu作阳极，粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质，锌、铁均比Cu活泼，故锌优先在阳极放电，Cu2+比Zn2+氧化性强，优先在阴极放电，故c(Cu2+)减小，B正确；
C．图Ⅱ的目的是保护钢闸门，钢闸门只能作为阴极才能得到保护，应外接电源的负极，a连接负极，C正确；
D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则形成原电池，若X是铜，则铜为正极，钢铁为负极，铁失电子加快腐蚀，D错误；
故答案选D。
4．A
【分析】由图可知，电解池中X电极为阳极、Y电极为阴极。
【详解】A．该装置的保护方法为外加电流的阴极保护法，Y是待保护金属，故A正确；
B．铁制品表面镀锌时，镀层金属锌为阳极、镀件铁为阴极、电解质溶液为硫酸锌，故B错误；
C．精炼铜时，粗铜做阳极、纯铜做阴极、电解质溶液为硫酸铜，故C错误；
D．氯碱工业中，惰性电极石墨做阳极、活性电极铁做阴极、电解质溶液为精制饱和食盐水，故D错误；
故选A。
5．A
【详解】A．钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀时，Fe作负极，C作正极，负极Fe失电子生成Fe2+，电极反应式为：Fe-2e- =Fe2+，A错误；
B．电解精炼铜时，阴极材料为纯铜，阴极溶液中的Cu2+得电子生成Cu，阴极反应为：Cu2++2e- =Cu，B正确；
C．牙膏中添加氟化物，与牙齿中的羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH发生反应，生成更难溶的氟磷灰石Ca5(PO4)3F，能起到预防龋齿的作用，发生反应的离子方程式为：Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)，C正确；
D．Na2CO3在溶液中能发生水解反应：+H2O +OH-，因此溶液呈碱性，碱性条件下有利于促进油脂的水解，达到去油污作用，D正确；
故选A。
6．A
【详解】A．钢铁的牺牲阳极法的电化学防护中，将钢铁与Mg相连，Mg有强还原性，Mg作负极失去电子被腐蚀，A项符合题意；
B．LiOH用作宇宙飞船中CO2吸收剂是因为酸性氧化物CO2能与碱LiOH反应，LiOH表现碱性，与LiOH可溶于水无关，B项不符合题意；
C．石墨易导电是石墨的碳原子平面中每个碳原子上未参与杂化的2p轨道上的电子能自由移动，与石墨晶体层间存在范德华力无关，C项不符合题意；
D．H2O2中O元素的化合价为-1价，故H2O2有强氧化性，与H2O2是极性分子无关，D项不符合题意；
答案选A。
7．D
【分析】铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中形成一个铁铜原电池，铁为负极，发生Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，又因为是中性环境，发生吸氧腐蚀，发生O2+4e-十2H2O=4OH-。
【详解】A．Cu表面发生O2+4e-十2H2O=4OH-，没有气泡产生，故A错误；
B．在干燥的空气中不能形成原电池，不易腐蚀，故B错误；
C．Fe表面发生腐蚀，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故C错误；
D．铜为正极，发生O2+4e-十2H2O=4OH-碱性增强，加入酚酞后，出现浅红色，故D正确；
答案选D。
8．A
【详解】A．经常用浓盐酸清洗金属材料会与金属发生反应，加速腐蚀，属于错误的保护措施，A符合题意；
B．在金属表面刷油漆可隔绝氧气和水，防止锈蚀，B不符合题意；
C．在金属表面镀保护层同样能隔绝腐蚀，C不符合题意；
D．制成防腐合金通过改变金属内部结构提高抗腐蚀性，D不符合题意；
故选A。
9．(1) 油漆 搪瓷
(2)电镀
(3)发蓝
(4)氧化膜
【详解】（1）非金属保护层：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）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
（3）发蓝处理：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）钝化处理：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。
10． 吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH-
【详解】按图1进行实验，测得锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图2所示，根据图示信息可知，t1~t2之间锥形瓶中的O2的体积分数和容器的压强均减小，说明该阶段主要发生吸氧腐蚀，钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：吸氧；O2+2H2O+4e-=4OH-。
11．(1)B
(2) BD > Zn-2e-=Zn2＋ 1 mol/L
【详解】（1）自发的氧化还原反应可以设计为原电池，故选B；
（2）①由图可知，甲装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，锌为负极，反应为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，反应为2H＋＋2e-=H2↑，铜片质量不变，反应中消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，溶液pH增大；乙装置没有形成闭合回路，不是原电池装置，乙池中反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌片溶解，表面产生气泡，铜片表面无明显变化，消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，故答案选BD；
②甲装置为原电池装置，加快反应速率，则甲烧杯中产生气泡的速度快；
③甲装置中锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋；
④乙池中产生标准状况下1.12L氢气，则消耗硫酸为，烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中c(H+)=0.1mol/L，则剩余硫酸的物质的量为，故原稀硫酸的物质的量浓度为。
12． 合金 不锈钢
【详解】在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。
13．(1)1.11×105mol
(2) 一氧化碳和二氧化碳 1.4t
【详解】（1）1t铝的物质的量为≈3.7×104mol，依题意每1molAl转移3mol电子，故此时共转移1.11×105mol电子
（2）石墨与阳极产生的氧气反应生成一氧化碳和二氧化碳，故被氧化的产物为一氧化碳和二氧化碳，根据质量守恒，产物的总质量为消耗的碳的质量与阳极产生的氧气质量之和，结合第一问和得失电子守恒可知，阳极产生的氧气质量为=0.8t，故一氧化碳和二氧化碳质量之和为：0.6t+0.8t=1.4t
14． 气体或液体 加快 不纯 电解质 原电池 比较活泼
【详解】根据与金属接触的气体或液体不同，可将金属腐蚀分为两类，一类是化学腐蚀，金属与其表面接触的一些物质，如氧气、氯气、二氧化硫等直接反应而引起的腐蚀，且腐蚀的速率随温度升高而加快。另一类是电化学腐蚀，当不纯的金属与电解质溶液接触会形成原电池，发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
15．(1) Cu2＋＋2e-=Cu 129
(2) Al-3e-＋4OH-=＋2H2O 0.01
【详解】（1）锌失去电子作负极，Cu为正极，则正极的电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu；若初始时两电极质量相等，当电路中有2 mol e-通过时，则负极有1 mol锌溶解，正极得到1 mol铜单质，则两极的质量差为1 mol×65 g·mol-1＋1 mol×64 g·mol-1=129 g；
（2）Mg与NaOH溶液不反应，Al与NaOH溶液反应，因此Al为负极，其电极反应式为Al-3e-＋4OH-=＋2H2O；收集到标准状况下336 mL气体(物质的量为0.015 mol)时，根据关系式2Al～3H2，则消耗负极的物质的量为0.01 mol。
16．(1) e、b、a、c、d N 牺牲阳极的阴极保护法
(2) 铜
(3) 变大
(4)
【详解】（1）①铁做阳极腐蚀最快，作阴极腐蚀最慢，形成原电池作负极腐蚀较快，作正极腐蚀较慢，因此Fe片腐蚀由快到慢的顺序是e、b、a、c、d；
②若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应设置于N处，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法；
（2）铁片上镀铜时，铜作阳极，铁片作阴极，A是铜，B上的电极反应是；
（3）①Ni电极反应是，阴离子交换膜，允许由阴极室进入阳极室，阴极室中水减少，NaOH的物质的量不变，浓度增大；
②阳极室中铁被氧化生成，电极反应式是；
（4）由反应，金属锂是负极，是正极，正极反应是。
17．(1)化学
(2) 电化学腐蚀 化学腐蚀
(3) 2H++2e-=H2↑ O2+4e-+2H2O=4OH-
(4) Fe-2e-=Fe2+ C 负
【详解】（1）金属的化学腐蚀：金属与周围接触到的空气或液体发生化学反应而引起损耗的现象，故答案为：化学；
（2）金属腐蚀的类型：电化学腐蚀、化学腐蚀，故答案为：电化学腐蚀；化学腐蚀；
（3）金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在正极上都是得电子的还原反应，析氢腐蚀中，正极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，吸氧腐蚀中，正极反应为：O2+4e-+2H2O═4OH-，故答案为：2H++2e-=H2↑；O2+4e-+2H2O═4OH-；
（4）①钢铁的电化学腐蚀，金属铁负极上是金属失电子的氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
②在原电池中，较为活泼的金属做负极易被腐蚀，为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用比金属铁活泼的金属，但是金属钠和水反应剧烈，不能做电极材料，可以用金属锌，故答案为：C；
③在电解池中，作阴极材料的金属被保护，不易被腐蚀，为保护铁闸门，可以让金属铁作阴极，和电源的负极相连，故答案为：负。
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4.3金属的腐蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法
2．下列实验装置不能达到对应实验目的的是
A．测定中和热 B．比较Mg、Al金属性 C．探究析氢腐蚀 D．证明为弱碱
A．A B．B C．C D．D
3．图Ⅰ的目的是精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是
A．图Ⅰ中a为纯铜
B．图Ⅰ中电解质溶液中减小
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
4．利用下图所示装置可模拟电解原理在工业上的应用。下列说法中正确的是
A．外加电流的阴极保护法，Y是待保护金属
B．铁制品表面镀锌，X为锌、Y为铁、Z为
C．铜的精炼，X是纯铜，Y是粗铜，Z是
D．氯碱工业，X为铁、Y为石墨，Z为精制饱和食盐水
5．下列用于解释事实的方程式书写不正确的是
A．钢铁制品在潮湿空气中的电化学腐蚀：Fe-3e- =Fe3+
B．电解精炼铜的阴极反应：Cu2++2e- =Cu
C．牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用，因为氟离子能与羟基磷灰石发生反应生成氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]：Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)
D．Na2CO3溶液能去油污的原理：+H2O +OH-
6．下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A．Mg有强还原性，可用于钢铁的电化学防护
B．LiOH可溶于水，可用作宇宙飞船中CO2吸收剂
C．石墨晶体层间存在范德华力，石墨易导电
D．H2O2是极性分子，H2O2有强氧化性
7．一块铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的示意图如图，下列说法正确的是
A．铜板表面有气泡生成
B．在干燥空气中该铜板也容易腐蚀
C．铁铆钉表面的电极反应：
D．一段时间后，向水膜滴加一滴酚酞溶液，出现浅红色
8．柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是
A．经常用浓盐酸清洗金属材料 B．在金属材料表面刷油漆
C．在金属材料表面镀保护层 D．改变金属内部结构制成防腐合金
二、填空题
9．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。
(1)非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂 、矿物性油脂或覆盖 、塑料等。
(2)金属保护层：用 等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。
(3)发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行 处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。
(4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的 而钝化。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
10．按图1进行实验，测得锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图2所示。t1~t2之间主要发生 (填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，其正极反应式为 。
11．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A．NaOH＋HCl=NaCl＋H2O；B．Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。判断上述两个反应中能设计成原电池的是 (填“A”或“B”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是 。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式： 。
④当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)=0.1 mol/L，试确定原稀硫酸的物质的量浓度为 。
12．改变金属内部组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的 ，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成 产品。
13．工业上采用电解的方法来制备活泼金属铝。纯净的氧化铝熔点很高(约为2045℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石()在1000℃左右就可得到熔融体。
主要的电极反应为：
阴极：
阳极：
总反应为：
在阳极生成的氧气全部与石墨电极反应生成一氧化碳气体和二氧化碳气体，因此在电解过程中，需要不断补充石墨电极，则：
(1)生产1t金属铝，转移电子的物质的量是 。
(2)工业生产中，生产1t铝阳极损失0.6t石墨。石墨被氧化的产物是 ，质量为 。
14．根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类：
（1）化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而 。
（2）电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 的金属发生氧化反应而被腐蚀。
三、解答题
15．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：
(1)当电极a为Zn，电极b为Cu，电解质溶液为CuSO4溶液时，正极的电极反应式为 。若初始时两电极质量相等，当电路中有2mole-通过时，两极的质量差为 g。
(2)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为NaOH溶液时，该电池的负极反应式为 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时，消耗负极的物质的量为 mol。
16．铁及其化合物在日常生活和生产中有广泛的应用。
(1)防止钢铁腐蚀造成浪费是科学家很关心的一个话题。
①下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示) 。
②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应设置于 处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
(2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答：
A电极对应的金属是 (写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
(3)是一种高效多功能水处理剂，应用前景非常看好，电解法制取原理如图所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。
①离子交换膜为阴离子交换膜，阴极室中NaOH的浓度 (填写“变大”、“变小”或“不变”)
②阳极室中电极反应式是 。
(4)(二硫化亚铁)纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为，正极反应式是 。
17．回答下列问题：
(1)金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生 反应而引起损耗的现象。
(2)金属腐蚀可分为 和 。
(3)金属发生电化学腐蚀时，可分为析氢腐蚀和 吸氧腐蚀。两者的本质相同，但正极反应不同，析氢腐蚀的正极反应为 ，吸氧腐蚀的正极反应为
(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钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中负极电极反应式为 。
②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 。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
③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。
《4.3金属的腐蚀与防护》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B B D A A A D A
1．B
【详解】A．破损后铁直接暴露在空气中容易发生电化学腐蚀，搪瓷层破损不能起到防止生锈的作用， A错误；
B．镀锌层破坏后，锌作原电池的负极，失电子，铁作正极，锌继续保护铁，B正确；
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，锌失电子被腐蚀，但是铁得到了保护，此法是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是在金属表面覆盖保护层，不属于电化学保护法，D错误；
答案为B。
2．B
【详解】A．图中保温完好，温度计测定溶液温度，可以测定中和热，A正确；
B．可以通过金属与酸的反应比较金属活动性，该原电池用氢氧化钠溶液，镁不和氢氧化钠反应，铝是两性金属可以和氢氧化钠反应，不能比较两种金属的金属性强弱，B错误；
C．雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，导管中红墨水的高度下降，C正确；
D．氯化铵为强酸弱碱盐，水解显酸性，测定其溶液pH，可以证明一水合氨为弱碱，D正确；
本题选B。
3．D
【分析】精炼铜(粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质)，粗铜为阳极，纯铜为阴极；若采用外加电流的阴极保护法保护钢闸门，钢闸门为阴极，X为阳极；若采用牺牲阳极的阴极保护法，则钢闸门为正极，X为负极。
【详解】A．粗铜精炼时，粗Cu作阳极，精Cu作阴极，图Ⅰ中a为纯铜，A正确；
B．图Ⅰ是电解池，粗Cu作阳极，粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质，锌、铁均比Cu活泼，故锌优先在阳极放电，Cu2+比Zn2+氧化性强，优先在阴极放电，故c(Cu2+)减小，B正确；
C．图Ⅱ的目的是保护钢闸门，钢闸门只能作为阴极才能得到保护，应外接电源的负极，a连接负极，C正确；
D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则形成原电池，若X是铜，则铜为正极，钢铁为负极，铁失电子加快腐蚀，D错误；
故答案选D。
4．A
【分析】由图可知，电解池中X电极为阳极、Y电极为阴极。
【详解】A．该装置的保护方法为外加电流的阴极保护法，Y是待保护金属，故A正确；
B．铁制品表面镀锌时，镀层金属锌为阳极、镀件铁为阴极、电解质溶液为硫酸锌，故B错误；
C．精炼铜时，粗铜做阳极、纯铜做阴极、电解质溶液为硫酸铜，故C错误；
D．氯碱工业中，惰性电极石墨做阳极、活性电极铁做阴极、电解质溶液为精制饱和食盐水，故D错误；
故选A。
5．A
【详解】A．钢铁制品在潮湿空气中发生电化学腐蚀时，Fe作负极，C作正极，负极Fe失电子生成Fe2+，电极反应式为：Fe-2e- =Fe2+，A错误；
B．电解精炼铜时，阴极材料为纯铜，阴极溶液中的Cu2+得电子生成Cu，阴极反应为：Cu2++2e- =Cu，B正确；
C．牙膏中添加氟化物，与牙齿中的羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH发生反应，生成更难溶的氟磷灰石Ca5(PO4)3F，能起到预防龋齿的作用，发生反应的离子方程式为：Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)，C正确；
D．Na2CO3在溶液中能发生水解反应：+H2O +OH-，因此溶液呈碱性，碱性条件下有利于促进油脂的水解，达到去油污作用，D正确；
故选A。
6．A
【详解】A．钢铁的牺牲阳极法的电化学防护中，将钢铁与Mg相连，Mg有强还原性，Mg作负极失去电子被腐蚀，A项符合题意；
B．LiOH用作宇宙飞船中CO2吸收剂是因为酸性氧化物CO2能与碱LiOH反应，LiOH表现碱性，与LiOH可溶于水无关，B项不符合题意；
C．石墨易导电是石墨的碳原子平面中每个碳原子上未参与杂化的2p轨道上的电子能自由移动，与石墨晶体层间存在范德华力无关，C项不符合题意；
D．H2O2中O元素的化合价为-1价，故H2O2有强氧化性，与H2O2是极性分子无关，D项不符合题意；
答案选A。
7．D
【分析】铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中形成一个铁铜原电池，铁为负极，发生Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，又因为是中性环境，发生吸氧腐蚀，发生O2+4e-十2H2O=4OH-。
【详解】A．Cu表面发生O2+4e-十2H2O=4OH-，没有气泡产生，故A错误；
B．在干燥的空气中不能形成原电池，不易腐蚀，故B错误；
C．Fe表面发生腐蚀，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故C错误；
D．铜为正极，发生O2+4e-十2H2O=4OH-碱性增强，加入酚酞后，出现浅红色，故D正确；
答案选D。
8．A
【详解】A．经常用浓盐酸清洗金属材料会与金属发生反应，加速腐蚀，属于错误的保护措施，A符合题意；
B．在金属表面刷油漆可隔绝氧气和水，防止锈蚀，B不符合题意；
C．在金属表面镀保护层同样能隔绝腐蚀，C不符合题意；
D．制成防腐合金通过改变金属内部结构提高抗腐蚀性，D不符合题意；
故选A。
9．(1) 油漆 搪瓷
(2)电镀
(3)发蓝
(4)氧化膜
【详解】（1）非金属保护层：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）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
（3）发蓝处理：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）钝化处理：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。
10． 吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH-
【详解】按图1进行实验，测得锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图2所示，根据图示信息可知，t1~t2之间锥形瓶中的O2的体积分数和容器的压强均减小，说明该阶段主要发生吸氧腐蚀，钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：吸氧；O2+2H2O+4e-=4OH-。
11．(1)B
(2) BD > Zn-2e-=Zn2＋ 1 mol/L
【详解】（1）自发的氧化还原反应可以设计为原电池，故选B；
（2）①由图可知，甲装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，锌为负极，反应为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，反应为2H＋＋2e-=H2↑，铜片质量不变，反应中消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，溶液pH增大；乙装置没有形成闭合回路，不是原电池装置，乙池中反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌片溶解，表面产生气泡，铜片表面无明显变化，消耗稀硫酸，溶液的c(H＋)减小，故答案选BD；
②甲装置为原电池装置，加快反应速率，则甲烧杯中产生气泡的速度快；
③甲装置中锌为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋；
④乙池中产生标准状况下1.12L氢气，则消耗硫酸为，烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中c(H+)=0.1mol/L，则剩余硫酸的物质的量为，故原稀硫酸的物质的量浓度为。
12． 合金 不锈钢
【详解】在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。
13．(1)1.11×105mol
(2) 一氧化碳和二氧化碳 1.4t
【详解】（1）1t铝的物质的量为≈3.7×104mol，依题意每1molAl转移3mol电子，故此时共转移1.11×105mol电子
（2）石墨与阳极产生的氧气反应生成一氧化碳和二氧化碳，故被氧化的产物为一氧化碳和二氧化碳，根据质量守恒，产物的总质量为消耗的碳的质量与阳极产生的氧气质量之和，结合第一问和得失电子守恒可知，阳极产生的氧气质量为=0.8t，故一氧化碳和二氧化碳质量之和为：0.6t+0.8t=1.4t
14． 气体或液体 加快 不纯 电解质 原电池 比较活泼
【详解】根据与金属接触的气体或液体不同，可将金属腐蚀分为两类，一类是化学腐蚀，金属与其表面接触的一些物质，如氧气、氯气、二氧化硫等直接反应而引起的腐蚀，且腐蚀的速率随温度升高而加快。另一类是电化学腐蚀，当不纯的金属与电解质溶液接触会形成原电池，发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
15．(1) Cu2＋＋2e-=Cu 129
(2) Al-3e-＋4OH-=＋2H2O 0.01
【详解】（1）锌失去电子作负极，Cu为正极，则正极的电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu；若初始时两电极质量相等，当电路中有2 mol e-通过时，则负极有1 mol锌溶解，正极得到1 mol铜单质，则两极的质量差为1 mol×65 g·mol-1＋1 mol×64 g·mol-1=129 g；
（2）Mg与NaOH溶液不反应，Al与NaOH溶液反应，因此Al为负极，其电极反应式为Al-3e-＋4OH-=＋2H2O；收集到标准状况下336 mL气体(物质的量为0.015 mol)时，根据关系式2Al～3H2，则消耗负极的物质的量为0.01 mol。
16．(1) e、b、a、c、d N 牺牲阳极的阴极保护法
(2) 铜
(3) 变大
(4)
【详解】（1）①铁做阳极腐蚀最快，作阴极腐蚀最慢，形成原电池作负极腐蚀较快，作正极腐蚀较慢，因此Fe片腐蚀由快到慢的顺序是e、b、a、c、d；
②若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应设置于N处，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法；
（2）铁片上镀铜时，铜作阳极，铁片作阴极，A是铜，B上的电极反应是；
（3）①Ni电极反应是，阴离子交换膜，允许由阴极室进入阳极室，阴极室中水减少，NaOH的物质的量不变，浓度增大；
②阳极室中铁被氧化生成，电极反应式是；
（4）由反应，金属锂是负极，是正极，正极反应是。
17．(1)化学
(2) 电化学腐蚀 化学腐蚀
(3) 2H++2e-=H2↑ O2+4e-+2H2O=4OH-
(4) Fe-2e-=Fe2+ C 负
【详解】（1）金属的化学腐蚀：金属与周围接触到的空气或液体发生化学反应而引起损耗的现象，故答案为：化学；
（2）金属腐蚀的类型：电化学腐蚀、化学腐蚀，故答案为：电化学腐蚀；化学腐蚀；
（3）金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在正极上都是得电子的还原反应，析氢腐蚀中，正极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，吸氧腐蚀中，正极反应为：O2+4e-+2H2O═4OH-，故答案为：2H++2e-=H2↑；O2+4e-+2H2O═4OH-；
（4）①钢铁的电化学腐蚀，金属铁负极上是金属失电子的氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
②在原电池中，较为活泼的金属做负极易被腐蚀，为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用比金属铁活泼的金属，但是金属钠和水反应剧烈，不能做电极材料，可以用金属锌，故答案为：C；
③在电解池中，作阴极材料的金属被保护，不易被腐蚀，为保护铁闸门，可以让金属铁作阴极，和电源的负极相连，故答案为：负。
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