专题1 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
第1课时 金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
(1)概念：_______或_______与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。
(2)金属腐蚀的分类
金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生______________反应而引起的腐蚀。
②电化学腐蚀：____________或_______发生_______反应，使_______的金属失去电子而引起的腐蚀。
在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。
2．钢铁的电化学腐蚀
(1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理
①向铁粉中加入碳粉的目的是____________________________；
②实验现象：铁粉变成_______色，a装置右边的小试管中液面_______；b装置中右边小试管中液面_______。
(2)钢铁的电化学腐蚀
根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：
①钢铁的吸氧腐蚀：
通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生_______腐蚀。
负极反应式：____________________________；正极反应式：____________________________。
总反应式：____________________________。
Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：____________________________，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。
②钢铁的析氢腐蚀：
当钢铁表面的电解质溶液_______较强时，腐蚀过程中有_______放出。其中，Fe是_______极，C是_______极。
负极反应式：____________________________；正极反应式：____________________________。
总反应式：____________________________。
随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。
【名师点拨】金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
【易错提醒】(1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。
(2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。
(3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。
(4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。
二、金属的防护
1．金属的防护方法
(1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面______________、覆盖_______、镀______________等。
(2)改变金属组成或结构，如______________。
(3)利用_______原理来保护金属，防止金属腐蚀。
2．金属的电化学防护
金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作_______（_______），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的_______（_______）的金属不易被腐蚀。
(2)外加电流的阴极保护法
被保护的钢铁设备作为阴极，另加______________作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。
通电后，电子流向_____________________，从而抑制钢铁_________，阻止钢铁被腐蚀。
3．金属腐蚀原理的应用
(1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生____________________________，从而阻止铝进一步被氧化。可以用_______运输冷的浓硝酸或浓硫酸。
(2)铁在_____________________的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层______________，可防止铁被腐蚀。
(3)生活中常用的“暖宝宝”是利用______________原理制造的。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失去电子被氧化的过程( )
(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主( )
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀( )
(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋( )
(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈( )
(6)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
(7)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理( )
(8)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用( )
(9)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( )
(10)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用( )
2．小张同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈。
请你根据有关实验现象，填写相应内容：
(1)甲试管内液面上升，则发生了__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为
负极：_________________________，正极：_________________________。
(2)乙试管内液面下降，则发生了__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为
负极：__________________________，正极：_________________________。
3．防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。
(1)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门上的固体材料R采用什么金属？
(2)图乙所示方案也可降低钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？
(3)上述两种保护方法的原理有何不同？
情境引入
《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究小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅资料得知铜锈为Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和________________。
铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成分是Cu2(OH)2CO3]，请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时的负极反应式__________________________________________。
(2)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，
写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。
问题一 金属的腐蚀
【典例1】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为 Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是( )
A．铁片发生还原反应而被腐蚀
B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-===4OH-
D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
【解题必备】1．影响金属腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。
（1）就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。
（2）介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
2．钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，都是铁失电子被氧化。
3．影响金属腐蚀速率的因素
（1）电解时阳极腐蚀速率最快；电流越大腐蚀速率越快。
（2）发生原电池反应产生的腐蚀，电解质溶液的浓度越大，腐蚀速率越快；两种金属的活动性差别越大，腐蚀速率越快。
（3）化学腐蚀比电化学腐蚀的速率慢。
（4）电解产生的腐蚀比原电池产生的腐蚀速率快。
【变式1-1】下列有关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
【变式1-2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和醋酸溶液，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
问题二 金属的电化学防护
【典例2】研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是( )
A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀
B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
【解题必备】1．金属防护的原理
2．金属的电化学防护
类型 方法 原理 实例
牺牲阳极的阴极保护法 在被保护的设备上装上比它更活泼的金属 被保护的金属作原电池的正极 船舶的外壳上装锌块
外加电流的阴极保护法 将被保护的设备与惰性电极置于电解质溶液中，接上外加直流电源 被保护的金属作电解池的阴极 保护海水中的钢闸门
金属被保护的效果
电解池的阴极>原电池的正极＞一般防护措施＞无保护措施。
【变式2-1】某城市为了减少钢管因锈蚀造成的损失，拟用如图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化学腐蚀
B．在潮湿的酸性土壤中金属棒M将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正、负极以使钢管表面的腐蚀电流接近于零
【变式2-2】如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置，下列有关说法正确的是( )
A．该装置为电解池
B．本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn
C．若加入K3[Fe(CN)6]溶液，Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀
D．远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换
1．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质：2xM＋yO2===2MxOy
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，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
2．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大
3．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是( )
A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属
B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀
C．铁与电源正极连接可实现电化学保护
D．用氧化剂使金属表面生成致密的保护膜属于电化学保护法
4．下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是( )
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－
5．按下图所示的装置，用导线将电极连接起来，放置一段时间后，溶液的pH下降的是( )
6．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图)，经过一段时间后，最先观察到溶液变红的区域是( )
图甲 图乙
A．Ⅰ和Ⅲ附近 B．Ⅰ和Ⅳ附近 C．Ⅱ和Ⅲ附近 D．Ⅱ和Ⅳ附近
7．下列对如图所示的实验装置的判断错误的是( )
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A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
8．验证牺牲阳极的阴极保护法实验如下(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( )
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
9．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
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
10．在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．原理图可理解为两个串联电解装置
B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色
C．溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
11．据美国、日本、加拿大等国统计，每年因金属腐蚀造成损失大约是地震、风灾、火灾损失的总和。如图是某研究小组的金属腐蚀探究实验装置图。
(1)酸雨浸泡过的铁钉置于试管中(如图)，一段时间后，如果U形管中红墨水液面左高右低，则铁钉发生了 (填“A”或“B”)，如果U形管内液面左低右高，则铁钉发生了 (填“A”或“B”)。
A．析氢腐蚀 B．吸氧腐蚀
研究小组发现开始一段时间，U形管内液面左低右高，再过一段时间右边液面不仅没有继续升高，反而有回落的趋势(装置气密性良好)，造成这一现象的原因是 。
(2)若将铁钉换成含杂质碳的锌块，并在试管中加入少许氯化钠溶液，一段时间后，U形管内液面出现了左高右低的现象，试写出电极反应式：
负极 ，正极 。
(3)若将锌块换成铜块(含杂质碳)，并加入少许0.1 mol/L 的硫酸溶液， (填“能”或“不能”)发生析氢腐蚀；但一段时间后铜块明显发生了腐蚀，试写出其电极反应式：负极 ，正极 。
美国的“自由女神”是铜铸艺雕，表面因生铜绿而被腐蚀，写出空气中铜表面生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]的化学方程式： 。
1．青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。环境中的Cl-扩散到孔口，并与各电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl。下列说法不正确的是( )
A．腐蚀过程中，负极c被氧化
B．环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓
C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗标准状况氧气体积为0.448 L
D．正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
2．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( )
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↑
3．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
4．金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被摩擦损坏。为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而形成一层较厚的氧化膜。
试回答下列问题：
(1)铝件在电解的过程中作_____极(填“阳”或“阴”)。
(2)写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式______________________________。
(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底设施，其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应式为：___________________________；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：_____________________________________。专题1 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
第1课时 金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
(1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象叫做金属的腐蚀。
(2)金属腐蚀的分类
金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
②电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子而引起的腐蚀。
在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。
2．钢铁的电化学腐蚀
(1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理
①向铁粉中加入碳粉的目的是碳作原电池的正极；
②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降。
(2)钢铁的电化学腐蚀
根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：
①钢铁的吸氧腐蚀：
通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生吸氧腐蚀。
负极反应式：2Fe - 4e-===2Fe2+；正极反应式：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-。
总反应式：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2。
Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。
②钢铁的析氢腐蚀：
当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H2放出。其中，Fe是负极，C是正极。
负极反应式：Fe - 2e-=== Fe2+；正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑。
总反应式：Fe+2H+===Fe2++H2↑。
随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。
【名师点拨】金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
【易错提醒】(1)无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都被氧化成Fe2＋而不是Fe3＋。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。
(2)由于通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。
(3)金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。
(4)原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。
二、金属的防护
1．金属的防护方法
(1)在金属表面覆盖保护层，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。
(2)改变金属组成或结构，如制成合金。
(3)利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。
2．金属的电化学防护
金属的电化学防护包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
将被保护的金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作阳极（负极），在不断腐蚀后定期更换，作为原电池的阴极（正极）的金属不易被腐蚀。
(2)外加电流的阴极保护法
被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作阳极，两者都处在电解质溶液中，接上外接电源。
通电后，电子流向被保护的钢铁设备，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。
3．金属腐蚀原理的应用
(1)将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化。可以用铝槽车运输冷的浓硝酸或浓硫酸。
(2)铁在NaOH和NaNO2的混合液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，可防止铁被腐蚀。
(3)生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失去电子被氧化的过程(√)
(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主(√)
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀(×)
(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(×)
(5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈(√)
(6)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×)
(7)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理(×)
(8)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用(√)
(9)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(√)
(10)钢闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用(×)
2．小张同学设计了甲、乙两个实验，以研究钢铁在不同环境下腐蚀的情况，实验装置如图所示。操作过程是分别在水槽中的试管内放一枚铁钉，放置数天后均观察到铁钉生锈。
请你根据有关实验现象，填写相应内容：
(1)甲试管内液面上升，则发生了__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为
负极：_________________________，正极：_________________________。
(2)乙试管内液面下降，则发生了__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，两极的电极反应为
负极：__________________________，正极：_________________________。
答案：(1)吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
解析：(1)甲试管内液面上升，则试管内气体减少，则发生了吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程式为2Fe－4e－===2Fe2＋，石墨作正极，正极上发生还原反应，吸氧腐蚀时正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
(2)乙试管内液面下降，则试管内气体增加，则发生了析氢腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨作正极，正极上发生还原反应，析氢腐蚀时正极反应式为2H＋ ＋2e－===H2↑。
3．防止金属的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。
(1)为降低某水库钢闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在钢闸门上的固体材料R采用什么金属？
R活泼性应比铁强且能稳定存在于水溶液中，通常选锌。
(2)图乙所示方案也可降低钢闸门的腐蚀速率，钢闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？
钢闸门接电源负极，这是外加电流的阴极保护法。
(3)上述两种保护方法的原理有何不同？
甲是在被保护设备上装上比它更活泼的金属，被保护金属作原电池的正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。乙是被保护设备与电源的负极相连接，作电解池的阴极，称为外加电流的阴极保护法。
情境引入
《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究小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅资料得知铜锈为Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。参与形成铜绿的物质有Cu和________________。
铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成分是Cu2(OH)2CO3]，请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时的负极反应式__________________________________________。
O2、CO2、H2O。Cu－2e－===Cu2＋，铜锈是Cu表面与空气中O2、H2O及CO2反应的结果。发生电化学腐蚀时，Cu为负极，被氧化，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
(2)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，
写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
问题一 金属的腐蚀
【典例1】在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为 Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是( )
A．铁片发生还原反应而被腐蚀
B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-===4OH-
D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
答案：D
解析：在表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成原电池，发生电化学腐蚀，铁片作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，A、C错误，D正确；铁片腐蚀最严重的区域应在负极区域，生锈最多的区域应在正极区域附近，B错误。
【解题必备】1．影响金属腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。
（1）就金属本性来说，金属越活泼，越容易失去电子而被腐蚀。
（2）介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
2．钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
因钢铁表面水膜酸碱性不同，钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二者正极反应式不同，但负极反应式相同，都是铁失电子被氧化。
3．影响金属腐蚀速率的因素
（1）电解时阳极腐蚀速率最快；电流越大腐蚀速率越快。
（2）发生原电池反应产生的腐蚀，电解质溶液的浓度越大，腐蚀速率越快；两种金属的活动性差别越大，腐蚀速率越快。
（3）化学腐蚀比电化学腐蚀的速率慢。
（4）电解产生的腐蚀比原电池产生的腐蚀速率快。
【变式1-1】下列有关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
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接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属或合金发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有D正确。
【变式1-2】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和醋酸溶液，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：生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，故A正确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，所以a试管内气体的压强减小，b试管内气体的压强变大，导致U形管内红墨水液面左高右低，故B错误；生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，负极上铁失电子发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，两试管中负极电极反应相同，故C正确；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，故D正确。
问题二 金属的电化学防护
【典例2】研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是( )
A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀
B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
答案：C
解析：①是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，故A错误；金属作电解池的阴极，被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连，是阳极，发生氧化反应，故B错误；锌比铁活泼，所以锌失电子，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误。
【解题必备】1．金属防护的原理
2．金属的电化学防护
类型 方法 原理 实例
牺牲阳极的阴极保护法 在被保护的设备上装上比它更活泼的金属 被保护的金属作原电池的正极 船舶的外壳上装锌块
外加电流的阴极保护法 将被保护的设备与惰性电极置于电解质溶液中，接上外加直流电源 被保护的金属作电解池的阴极 保护海水中的钢闸门
金属被保护的效果
电解池的阴极>原电池的正极＞一般防护措施＞无保护措施。
【变式2-1】某城市为了减少钢管因锈蚀造成的损失，拟用如图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化学腐蚀
B．在潮湿的酸性土壤中金属棒M将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正、负极以使钢管表面的腐蚀电流接近于零
答案：B
解析：在酸性环境下，钢管发生析氢腐蚀，故A错误；为了减少钢管的损失，金属棒M、钢管应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，故B正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量氢离子，氢离子移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，故能抑制氢离子与铁的反应，故C错误；钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极，钢管作正极，腐蚀速率加快，故D错误。
【变式2-2】如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置，下列有关说法正确的是( )
A．该装置为电解池
B．本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn
C．若加入K3[Fe(CN)6]溶液，Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀
D．远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换
答案：C
解析：该装置没有外接电源，所以是原电池而不是电解池，A说法错误；锌比铁活泼，失电子作负极，铁作正极，为牺牲了锌保护了铁，B说法错误；铁被保护，所以溶液中不会产生亚铁离子，加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀，C说法正确；远洋货轮船底镶嵌锌块，其中锌与铁构成原电池，锌作负极，失电子发生氧化反应，锌被腐蚀，为保护货轮需定期更换，D说法错误。
1．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( )
A．金属被腐蚀的本质：2xM＋yO2===2MxOy
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，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：金属被腐蚀的本质是金属原子失电子，发生氧化反应：M－ne－===Mn＋，A错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，铁先被腐蚀，B错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C正确、D错误。
2．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液c(H＋)逐渐增大
答案：C
解析：生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后生铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，生铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液c(OH－)都增大，D错误。
3．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是( )
A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属
B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀
C．铁与电源正极连接可实现电化学保护
D．用氧化剂使金属表面生成致密的保护膜属于电化学保护法
答案：A
解析：A项，四氧化三铁致密保护膜可防止金属的腐蚀，正确；B项，由于金属活动性：Zn>Fe>Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误。
4．下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是( )
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－
答案：C
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。
5．按下图所示的装置，用导线将电极连接起来，放置一段时间后，溶液的pH下降的是( )
答案：D
解析：A中H＋在正极放电，浓度减小，pH增大，B中O2在Cu极上转化为OH－，pH也增大，C中溶液中H＋在阴极放电，pH会增大，D中OH－在阳极放电，pH会减小。
6．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图)，经过一段时间后，最先观察到溶液变红的区域是( )
图甲 图乙
A．Ⅰ和Ⅲ附近 B．Ⅰ和Ⅳ附近 C．Ⅱ和Ⅲ附近 D．Ⅱ和Ⅳ附近
答案：B
解析：图甲属电解池，阳极(Fe)电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，阴极(Zn)电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，由于H＋在该极上放电，促进水的电离，产生OH－，故该极附近的溶液最先变红；图乙属原电池，负极(Zn)电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极(Fe)电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故该极附近的溶液最先变红。
7．下列对如图所示的实验装置的判断错误的是( )
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A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
答案：D
解析：若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流的阴极保护法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池的负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确；若X为锌棒，开关K置于A处时，Fe为电解池的阴极，属于外加电流的阴极保护法，开关K置于B处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。
8．验证牺牲阳极的阴极保护法实验如下(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( )
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
答案：D
解析：对比②③，②Fe附近的溶液中，不含Fe2＋，③Fe附近的溶液中，含Fe2＋，②中Fe被保护，A正确；①加入K3[Fe(CN)6]溶液在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2＋，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2＋，B正确；对比①②，①加入K3[Fe(CN)6]溶液在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2＋，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C正确；由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D错误。
9．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
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
答案：C
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。
10．在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．原理图可理解为两个串联电解装置
B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色
C．溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
答案：C
解析：由原理图可知，左侧铁棒与正极相连，为阳极，铁丝左侧应为阴极，形成电解装置，铁丝右侧为阳极，右侧铁棒为阴极又组成电解装置，所以可理解为两个串联电解装置，A项正确；左侧铁棒为阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，左侧铁丝为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－浓度增大，与阳极产生的Fe2＋结合生成白色Fe(OH)2沉淀，后被氧化成灰绿色，B项正确，C项错误；为了保护地下管道不被腐蚀，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜等，D项正确。
11．据美国、日本、加拿大等国统计，每年因金属腐蚀造成损失大约是地震、风灾、火灾损失的总和。如图是某研究小组的金属腐蚀探究实验装置图。
(1)酸雨浸泡过的铁钉置于试管中(如图)，一段时间后，如果U形管中红墨水液面左高右低，则铁钉发生了 (填“A”或“B”)，如果U形管内液面左低右高，则铁钉发生了 (填“A”或“B”)。
A．析氢腐蚀 B．吸氧腐蚀
研究小组发现开始一段时间，U形管内液面左低右高，再过一段时间右边液面不仅没有继续升高，反而有回落的趋势(装置气密性良好)，造成这一现象的原因是 。
(2)若将铁钉换成含杂质碳的锌块，并在试管中加入少许氯化钠溶液，一段时间后，U形管内液面出现了左高右低的现象，试写出电极反应式：
负极 ，正极 。
(3)若将锌块换成铜块(含杂质碳)，并加入少许0.1 mol/L 的硫酸溶液， (填“能”或“不能”)发生析氢腐蚀；但一段时间后铜块明显发生了腐蚀，试写出其电极反应式：负极 ，正极 。
美国的“自由女神”是铜铸艺雕，表面因生铜绿而被腐蚀，写出空气中铜表面生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]的化学方程式： 。
答案：(1)B A 开始铁钉表面水膜酸度较大，发生析氢腐蚀，后来水膜酸度降低，铁钉发生了吸氧腐蚀
(2)Zn-2e-=Zn2+ O2+4e-+2H2O=4OH-
(3)不能 Cu-2e-=Cu2+ O2+4e-+4H+=2H2O 2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3
解析：如果U形管中红墨水液面左高右低，说明试管内压强减小，则铁钉发生了吸氧腐蚀，如果U形管内液面左低右高，说明试管内压强增大，有气体生成，则铁钉发生了析氢腐蚀，开始铁钉表面水膜酸度较大发生析氢腐蚀，后来水膜酸度降低，铁钉发生了吸氧腐蚀；将铁钉换成含杂质碳的锌块，此时的腐蚀属于电化学腐蚀，属于吸氧腐蚀；因为铜不活泼，所以不能发生析氢腐蚀，仍然是吸氧腐蚀；铜绿的生成属于吸氧腐蚀，同时空气中的二氧化碳参与了反应。
1．青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。环境中的Cl-扩散到孔口，并与各电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl。下列说法不正确的是( )
A．腐蚀过程中，负极c被氧化
B．环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓
C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗标准状况氧气体积为0.448 L
D．正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
答案：C
解析：根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子，Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c，A正确；Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子，正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-===Cu2(OH)3Cl↓，B确；n[Cu2(OH)3Cl]= 2.145 g ÷214.5 g/mol=0.01 mol，根据转移电子相等可得n(O2)==0.01 mol，故在标准状况体积为V=0.01 mol×22.4 L/mol=0.224 L，C不正确；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，D正确。
2．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( )
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↑
答案：B
解析：具支试管内气体受热压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，对实验结果产生干扰，A错误；正极与负极反应式相加得到图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，B正确；负极材料为铁，正极材料为碳，C错误；铝箔为负极，电极反应式为4Al－12e－===4Al3＋，活性炭为正极，电极反应式为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，D错误。
3．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案：C
解析：依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，故钢管桩表面的腐蚀电流(指铁失去电子形成的电流)接近于0，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，B项正确，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。
4．金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被摩擦损坏。为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而形成一层较厚的氧化膜。
试回答下列问题：
(1)铝件在电解的过程中作_____极(填“阳”或“阴”)。
(2)写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式______________________________。
(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底设施，其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应式为：___________________________；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)阳
(2)Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(3)Al－3e－===Al3＋ 铝合金表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”
解析：(1)有的学生思维因受“电镀”知识的定势影响，将铝件作阴极，但Al2O3是由铝单质失去电子后生成的，所以铝件应作阳极。
(2)发生的电极反应式为：Al－3e －＋3OH－===Al(OH)3，生成的Al(OH)3疏松地覆盖在铝件的表面，使电阻增大，温度升高。Al(OH)3分解生成Al2O3，反应方程式为：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ，生成的Al2O3沉积在铝件表面，逐渐增厚。
(3)金属Al作负极，电极反应为Al－3e－===Al3＋ 。
