第04周 金属的腐蚀与防护
第Ⅰ卷（选择题）
选择题：本题共13个小题，每小题只有一个正确选项，共39分。
1． 我国有着丰富海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是（ ）。
A. 可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生
B. 海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
C. 钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe 3e－ = Fe3+
D. 钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
【答案】A
【解析】将钢铁部件与电源负极连接作阴极，属于外加电流的阴极保护法，可以减缓腐蚀发生，A正确；海水是电解质，海水中通常发生电化学腐蚀，且发生电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀速率，B错误；钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e-==Fe2+，C错误；铜镀层破损后，Cu、Fe和海水构成原电池，Fe失电子作负极，Fe加速被腐蚀，D错误。
2.金属的腐蚀与防护无处不在，下列说法错误的是（ ）。
A. 纯铁在潮湿空气中不易被腐蚀
B. 一次性保暖贴是利用电化学腐蚀提供热量
C. 地下钢管与电源正极连接采用的是外加电流的阴极保护法
D. 铺设在隧道中的钢轨每隔一根轨枕系一块锌片，采用的是牺牲阳极的阴极保护法
【答案】C
【解析】纯铁在潮湿的空气中不能构成原电池，不易被腐蚀，A正确；一次性保暖贴中铁、碳构成原电池，铁失电子发生氧化反应，利用电化学腐蚀提供热量，B正确；地下钢管与电源负极连接采用的是外加电流的阴极保护法，C错误；铺设在隧道中的钢轨每隔一根轨枕系一块锌片，构成原电池，铁为正极、锌为负极，锌被腐蚀，采用的是牺牲阳极的阴极保护法，D正确。
3.锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是（ ）。
A. 0~t1时，铁可能发生了析氢腐蚀
B. t1~t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀
C. 负极的电极反应式为
D. 用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸
【答案】C
【解析】由图可知，0~t1时锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁可能发生了析氢腐蚀，A正确；由图可知，t1~t2时锥形瓶内压强减少，说明气体的物质的量减少，则铁一定发生了吸氧腐蚀，B错误；负极的电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，C错误；锥形瓶内开始发生析氢腐蚀，则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性，可能是稀盐酸，D正确。
4.金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是（ ）。
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端
C. 图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应：2H++2e-==H2↑
D. 图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法
【答案】B
【解析】图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，A错误；图1中钢闸门为原电池的正极、图2中钢闸门为电解池的阴极，均为电子输入的一端，B正确；图1为牺牲阳极的阴极保护法，钢闸门为原电池正极，海水作电解质溶液，正极上氧气得电子发生还原反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，图2钢闸门为电解池的阴极，主要发生反应：2H++2e-==H2↑，C错误；图1为牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法，D错误。
5.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为（ ）。
A. ②①③④⑤⑥ B. ⑤④③①②⑥
C. ⑤④②①③⑥ D. ⑤③②④①⑥
【答案】C
【解析】由装置图可知，②③④是原电池，装置②④中铁为负极，且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀的速度越快，因此④>②，装置③中铁作正极，被保护，所以④>②>③，装置⑤⑥是电解池，⑤中铁作阳极，⑥中铁作阴极，阳极金属腐蚀速度快，阴极被保护，因此⑤>⑥，又因电解池引起的腐蚀速度>原电池引起的腐蚀速度>化学腐蚀速度>有防护措施的腐蚀速度，因此可得铁被腐蚀的速度大小关系为⑤④②①③⑥，故选C。
6.考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如下图所示。
已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl。
下列分析不正确的是（ ）。
A. 氧气是正极反应物 B. 铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C. 图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D. 青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
【答案】C
【解析】青铜器中含铜锡等金属，也含有其他金属及非金属杂质，由于物质的活动性不同，周围有电解质溶液，形成了原电池，Cu为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，由于电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，变为OH-，因此氧气是正极反应物，A正确；根据图2可知，在锈蚀小孔外的物质成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl，Cu元素的化合价为+2价；在小孔附近物质是Cu2O，小孔内壁的物质成分是CuCl，Cu元素的化合价为+1价，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，物质成分与氧气浓度有关；在溶液酸性较强时可逆反应：2CuCl+H2OCu2O+2HCl的平衡逆向移动，物质成分主要是CuCl，若溶液酸性减弱，平衡正向移动，物质成分主要是Cu2O，可见物质成分也与溶液的pH有关，B正确；溶液中的Cl-总是向低洼处流动，因此会从小孔外向小孔内移动，与氧气浓度较小时的+1价Cu形成难溶性固体CuCl，C错误；由于Sn是比较活泼的金属，因此也会与活动性比Sn弱的金属构成原电池，Sn为负极，被氧化而引起电化学腐蚀，D正确。
7.为探究金属腐蚀的原理，进行了如下实验。表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉和缠有锌皮的铁钉放置其中，如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极的阴极保护法
B. 离子在半凝固态的琼脂内可定向移动
C. 图B中铁钉上的电极反应式：
D. 图A中铁钉两端蓝色中间红色，图B中铁钉两端红色中间无色
【答案】C
【解析】图A中，根据题中条件可知，形成原电池，其中铁为负极，电极反应式为，铜为正极，电极反应式为；图B中，根据题中条件可知，形成原电池，其中锌作负极，电极反应式为，铁作正极，电极反应式为，据此分析解题。由分析可知，图B中铁为正极，锌为负极，是牺牲阳极的阴极保护法，A正确；该装置形成原电池，原电池内电路阳离子向正极定向移动、阴离子向负极定向移动，混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂起电解质溶液的作用，所以离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，B正确；由分析可知，图B中铁钉上的电极反应式为，C错误；根据以上分析可知，图A中铁作负极，发生氧化反应，生成亚铁离子，亚铁离子与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，铜作正极，产物为氢氧根，则铁钉中间为红色；图B中锌皮作负极生成锌离子为无色，铁作正极，产物为氢氧根，遇酚酞变红，则图B铁钉两端红色中间无色，D正确。
8.下列四个装置中都用到了金属铜，下列有关说法正确的是（ ）。
A. 用图甲装置可在铁件上镀铜
B. 用图乙装置可证明活泼性：
C. 用图丙装置可实现牺牲Cu电极保护钢铁设施
D. 用图丁装置可实现化学能向电能的转化，且C极的电极反应式是
【答案】D
【解析】在铁件上镀铜，铁件应作阴极、铜棒应作阳极，A错误；铝在浓硝酸中发生钝化，在图乙装置中，Cu是负极、Al是正极，不能证明活泼性：，B错误；铁的活泼性大于铜，铜、铁构成原电池，铁为负极，图丙装置不能牺牲Cu电极保护钢铁，C错误；铜和Fe3+反应生成Cu2+、Fe2+，图丁装置构成原电池，可实现化学能向电能的转化， Cu是负极、C极是正极，正极的电极反应式是，D正确。
用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系(图2)以及溶解氧(DO)随时间变化关系(图3)的曲线如下。
图1
图2 图3
下列说法不正确的是（ ）。
A. 时，具支锥形瓶中压强增大主要是因为产生了
B. 整个过程中，负极反应式为
C. 时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D. 时，正极反应式为和
【答案】C
【解析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小，据此分析解答。pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，B正确；若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降；而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，C错误；由图可知，pH=2.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生，因此，正极反应式有2H++2e-═H2↑和O2+4e-+4H+═2H2O，D正确。
10.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）。
A. 阴极的电极反应式为
B. 金属M活动性比Fe的活动性弱
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
【答案】C
【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极，据此分析解答。阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，D错误。
11. 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 ② ③
在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 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②③，②中Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，证明②中Fe附近的溶液中不含Fe2+，③中Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，说明③中Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A正确；①中加入K3[Fe（CN）6]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]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。
12.海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确的是（ ）。
A. a为负极，b为正极
B. 高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
C. 通电时，海水中的阳离子向钢制管柱电极移动
D. 通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【答案】B
【解析】由图可知，该金属防护法为外加电流的阴极保护法，钢制管桩与直流电源的负极a极相连，作电解池的阴极，高硅铸铁与直流电源正极b极相连，作阳极。被保护金属与电源的负极相连作为阴极被保护，则钢制管桩应与电源的负极相连，即a为负极，b为正极，A正确；高硅铸铁为惰性辅助电极，作为阳极材料不损耗，B错误；电解池中，阳离子向阴极移动，即向钢制管柱电极移动，C正确；被保护的钢制管桩作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢制管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，D正确。
13. 下列电化学装置正确且能达到目的的是（ ）。
A. 用装置甲在铁制品表面镀铜 B. 用装置乙电解精炼铜
C. 用装置丙制备NaOH和氯气 D. 用装置丁保护钢闸门
【答案】B
【解析】用装置甲在铁制品表面镀铜时，要用铜作电镀池的阳极，与直流电源的正极相连，不能用铁作电镀池的阳极，A错误；用装置乙电解精炼铜时，粗铜作精炼池的阳极，与直流电源的正极相连，B正确；用装置丙制备NaOH和氯气时，应选择阳离子交换膜，以有利于钠离子向阴极迁移，防止氢氧根离子向阳极迁移，C错误；用装置丁保护钢闸门时，应选用比铁活泼的锌与钢闸门相连，选用石墨会形成铁、石墨原电池，钢闸门会因原电池反应加快腐蚀，或者将钢闸门连在电源的负极上，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第14题~第17题4个大题，共61分。
14．在日常生活中，金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的。回答下列问题。
（1）钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
①在酸性环境中，主要发生的腐蚀称为___________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，此时正极上的电极反应式为 。
②发生吸氧腐蚀时，每转移0.2 mol电子，消耗气体的体积为___________mL(标准状况)。
（2）钢铁的保护法如图所示。
①图1为___________(填“牺牲阳极的阴极保护法”或“外加电流的阴极保护法”)，此时锌板上发生的电极反应为 。
②图2中，a为电源的___________(填“正”或“负”)极，判断的理由为 。
【答案】（1）①析氢 2H++2e-==H2↑ ② 1 120 （2）①牺牲阳极的阴极保护法 Zn-2e-=Zn2+ ②负 与电源负极相连的电极为阴极
【解析】（1）①在酸性环境中，主要发生的腐蚀称为析氢腐蚀，此时正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-==H2↑；②发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，每转移4 mol电子，消耗1 mol氧气，现转移0.2 mol电子，消耗气体的体积为=1 120 mL(标准状况)。（2）①图1为牺牲阳极的阴极保护法，锌的还原性强于铁，此时锌板上发生的电极反应为Zn-2e-==Zn2+；②图2中，a为电源的负极，判断的理由为与电源负极相连的电极为阴极。
15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
（1）图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择___________(填字母，下同)。
a．金块 b．锌板 c．铜板 d．钠块
（2）新能源汽车普遍用氢氧燃料电池。下列有关说法不正确的是___________。
A. 太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学
B. 氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C. 以稀、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D. 以稀、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
（3）如下图，装置ⅠCO燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①b处应通入___________(填“CO”或“”)，a处电极上发生的电极反应式是 。
②电镀结束后，装置I中溶液的pH___________(填“变大”“变小”或“不变”)；装置Ⅱ中的物质的量浓度___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
③在此过程中若装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗CO___________L(标准状况)。
（4）用惰性电极电解1 000 mL浓度均为1 mol/L的、HCl、组成的混合溶液，一段时间后，阴、阳极收集到的气体体积相等，则阴、阳极收集到气体的总体积为___________L(假设产生的气体均在标准状况下测定，且所有气体均不考虑溶于水)。
【答案】（1）b （2）C （3） ①O2 CO-2e-+4OH-==+2H2O ②变小 不变 ③ 4.48
（4）134.4
【解析】（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，又因为钠块与水剧烈反应，所以选锌，故选b。（2）电解水获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；氢氧燃料电池的产物是H2O，无污染，能有效保护环境，B正确；以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为H2-2e-==4H+，H2-2e-+2OH-==2H2O，不相同，C错误；以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2＝2H2O，D正确。（3）①Ⅱ中镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是CO，CO失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，则电极a的电极反应式为CO+4OH--2e-＝+2H2O，b处通的是氧气，则b电极上发生的电极反应式是O2+2H2O+4e－＝4OH-；②根据I中电池反应为2CO+O2+4KOH=2K2CO3+2H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH的浓度降低，则溶液的pH减小；Ⅱ中发生电镀，阳极上溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量，则溶液中铜离子浓度不变；③装置Ⅱ中阴极析出铜，质量变化12.8 g，物质的量是12.8 g÷64 g/mol＝0.2 mol，转移0.4 mol电子，根据串联电路中转移电子相等，所以消耗CO的物质的量是0.2 mol，体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L。（4）用惰性电极电解1 000 mL浓度均为1 mol/L的CuSO4、HCl、AlCl3组成的混合溶液，则溶液中含Cu2+、Cl-、H+的物质的量分别为1 mol、4 mol、1 mol，阳极放电顺序为Cl-＞OH-，则依次发生2Cl--2e-＝=Cl2↑，4OH--4e-＝=O2↑+2H2O，阴极放电顺序为Cu2+＞H+，依次发生Cu2++2e－＝=Cu，2H++2e－＝=H2↑，又因为阴、阳极收集到的气体体积相等，则可以设阴、阳极收集到的气体的物质的量都为x mol，则阳极生成氯气为4 mol2=2 mol，氧气为x mol- 4 mol2=（x-2）mol，阴极上生成
1 mol Cu和x mol H2，由得失电子守恒，1 mol×2+x mol×2=4 mol×1+（x-2）mol×4，解得x=3，所以阴、阳极收集到气体的总体积为2×3 mol×22.4 L/mol=134.4 L。
16． I．学校兴趣小组利用下图装置，模拟铁的电化学防护。
（1）如图1，若X为石墨电极，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于___________(填“A”“B”或“C”)处。若X为锌电极，开关K置于A处，该电化学保护法称为___________。
Ⅱ．学校兴趣小组探究不同条件对电解FeCl2溶液微粒放电能力的影响。设计如下实验，电解装置如图2所示，并进行实验记录：
序号 电压 pH 阳极现象 阴极现象
① 1.5 V 5.52 无气泡产生，湿润的淀粉碘化钾试纸不变蓝；电极表面逐渐析出红褐色沉淀 无气泡产生；电极表面有银灰色金属析出
② 1.5 V 0.5 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝；取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红 有气泡产生；电极表面有极少量银灰色金属析出
（2）分析实验①中阴极现象，在pH=5.52时，放电的微粒是___________。
（3）实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，变红的原因是 (用离子方程式表示)；实验②中阴极有气泡产生，说明pH=0.5时，阴极发生了电极反应： 。
（4）溶液中有Fe2+、H+，对比①②阴极现象，可以得出的结论是 。
（5）分析阳极实验现象，甲同学得出结论：实验①②条件下，Fe2+放电而Cl-没有放电。乙同学认为仅由实验①②不能得出此结论，乙同学设计了实验①对照实验：在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下，电解___________溶液，观察相应现象，即可得出相应结论。
【答案】（1） B 牺牲阳极的阴极保护法
（2）Fe2+ （3） Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3 2H++2e-==H2↑
（4）pH较大时，Fe2+优先放电，pH较小时，H+优先放电
（5）0.2 mol/L NaCl或0.2 mol/L KCl
【解析】Ⅱ．根据实验①②，对比阳极现象可知，都没有氯气生成，阳极均是Fe2+失电子变为Fe3+，由于①中酸性较弱，故会生成氢氧化铁沉淀；对比阴极现象可知，在pH较大时，Fe2+优先放电生成单质铁，pH较小时，H+优先放电生成氢气。（1）作原电池正极或作电解池阴极的金属被保护，若X为石墨棒，为减缓铁的腐蚀，则铁应作电解池阴极，所以开关K应该置于处B处；若X为锌，开关K置于A处，该装置构成原电池，锌易失电子作负极，铁作正极而被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。（2）阳极无气泡产生，湿润的淀粉碘化钾试纸不变蓝，说明无氯气生成，且Ⅰ中阳极电极表面析出红褐色沉淀，Ⅱ中阳极附近溶液中滴加KSCN后溶液变红，说明阳极有Fe3+生成，则阳极放电的微粒可能是Fe2+。（3）实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，因为发生反应：Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3；实验②中阴极有气泡产生，说明pH=0.5时，阴极上为氢离子放电，发生电极反应：2H++2e-==H2↑。（4）从表中阴极现象可知，pH较大时溶液中氢离子浓度较小，此时Fe2+优先于H+得电子，pH较小时溶液中氢离子浓度大，此时H+优先于Fe2+得电子。（5）现要验证Cl-在实验Ⅰ条件下能否放电，则可设计的实验方案为在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下，电解0.2 mol/LNaCl溶液或0.2 mol/L KCl溶液，观察阳极处是否有气泡产生，湿润的淀粉碘化钾是否变蓝。
17．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验。
装置 分别进行的操作 现象
i. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞
ii. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 铁片表面产生蓝色沉淀
（1）小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是 。
②用离子方程式解释实验i中的现象： 。
（2）查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是 。
②进行下列实验，几分钟后的记录如下：
实验 滴管 试管 现象
0.5 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]溶液 iii. 蒸馏水 无明显变化
iv. 1.0 mol·L-1 NaCl 溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
v. 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液 无明显变化
a．以上实验表明：在 条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b．为探究a中条件对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明a中条件的作用是 。
（3）有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是_______(填字母)。
实验 试剂 现象
A 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
B 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2) 产生蓝色沉淀
C 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
D 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
（4）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是 。
【答案】（1）①碳棒附近溶液变红 ②O2 + 4e- +2H2O == 4OH-
（2） ①K3Fe(CN)6 可能氧化Fe生成Fe2+，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检测 ②a．Cl-存在 b．Cl-破坏了铁片表面的氧化膜
（3）AC （4）连好装置一段时间后，取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，若出现蓝色沉淀，则说明负极附近溶液中产生Fe2+了，即发生了电化学腐蚀
【解析】根据图像可知，该装置为原电池装置，铁作负极，发生氧化反应失电子生成亚铁离子；C作正极，氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，正极附近显红色。要验证K3Fe(CN)6具有氧化性，则需要排除其他氧化剂的干扰，如氧气、铁表面的氧化膜等。（1）①根据分析可知，若正极附近出现红色，则产生氢氧根离子，显碱性，证明铁发生了电化学腐蚀；②在正极氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
（2）①K3[Fe(CN)6]具有氧化性，可能氧化Fe为亚铁离子，影响实验结果；②a.对比试验iv和v，溶液中的Na+、对铁的腐蚀无影响，Cl-使反应加快；实验表明,在Cl-存在的条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应；
b.铁皮酸洗时，破坏了铁表面的氧化膜，与直接用NaCl溶液的现象相同，则Cl-的作用为破坏了铁片表面的氧化膜。（3）已除O2的铁片不能发生吸氧腐蚀，只能发生铁片、K3[Fe(CN)6]溶液的反应，从而表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+，A符合题意；酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)，同时满足两个反应发生的条件，既可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀，B不符合题意；铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)，不能发生吸氧腐蚀，只能是Cl-破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，C符合题意；铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，D不符合题意。（4）按实验A连接好装置，工作一段时间后，取负极附近的溶液于试管中，用K3[Fe(CN)6]试剂检验，若出现蓝色，则负极附近产生亚铁离子，说明发生了电化学腐蚀。
答案第1页，共2页第04周 金属的腐蚀与防护
第Ⅰ卷（选择题）
选择题：本题共13个小题，每小题只有一个正确选项，共39分。
1． 我国有着丰富海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是（ ）。
A. 可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生
B. 海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率
C. 钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe 3e－ = Fe3+
D. 钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀
2.金属的腐蚀与防护无处不在，下列说法错误的是（ ）。
A. 纯铁在潮湿空气中不易被腐蚀
B. 一次性保暖贴是利用电化学腐蚀提供热量
C. 地下钢管与电源正极连接采用的是外加电流的阴极保护法
D. 铺设在隧道中的钢轨每隔一根轨枕系一块锌片，采用的是牺牲阳极的阴极保护法
3.锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和炭粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是（ ）。
A. 0~t1时，铁可能发生了析氢腐蚀
B. t1~t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀
C. 负极的电极反应式为
D. 用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸
4.金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法正确的是（ ）。
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图1、图2中钢闸门均为电子输入的一端
C. 图1、图2中钢闸门上均主要发生了反应：2H++2e-==H2↑
D. 图1是外加电流法，图2是牺牲阳极法
5.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为（ ）。
A. ②①③④⑤⑥ B. ⑤④③①②⑥
C. ⑤④②①③⑥ D. ⑤③②④①⑥
6.考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如下图所示。
已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl。
下列分析不正确的是（ ）。
A. 氧气是正极反应物 B. 铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C. 图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D. 青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
7.为探究金属腐蚀的原理，进行了如下实验。表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉和缠有锌皮的铁钉放置其中，如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极的阴极保护法
B. 离子在半凝固态的琼脂内可定向移动
C. 图B中铁钉上的电极反应式：
D. 图A中铁钉两端蓝色中间红色，图B中铁钉两端红色中间无色
8.下列四个装置中都用到了金属铜，下列有关说法正确的是（ ）。
A. 用图甲装置可在铁件上镀铜
B. 用图乙装置可证明活泼性：
C. 用图丙装置可实现牺牲Cu电极保护钢铁设施
D. 用图丁装置可实现化学能向电能的转化，且C极的电极反应式是
用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系(图2)以及溶解氧(DO)随时间变化关系(图3)的曲线如下。
图1
图2 图3
下列说法不正确的是（ ）。
A. 时，具支锥形瓶中压强增大主要是因为产生了
B. 整个过程中，负极反应式为
C. 时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D. 时，正极反应式为和
10.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）。
A. 阴极的电极反应式为
B. 金属M活动性比Fe的活动性弱
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
11. 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 ② ③
在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 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
12.海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确的是（ ）。
A. a为负极，b为正极
B. 高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
C. 通电时，海水中的阳离子向钢制管柱电极移动
D. 通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
13. 下列电化学装置正确且能达到目的的是（ ）。
A. 用装置甲在铁制品表面镀铜 B. 用装置乙电解精炼铜
C. 用装置丙制备NaOH和氯气 D. 用装置丁保护钢闸门
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第14题~第17题4个大题，共61分。
14．在日常生活中，金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的。回答下列问题。
（1）钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
①在酸性环境中，主要发生的腐蚀称为___________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，此时正极上的电极反应式为 。
②发生吸氧腐蚀时，每转移0.2 mol电子，消耗气体的体积为___________mL(标准状况)。
（2）钢铁的保护法如图所示。
①图1为___________(填“牺牲阳极的阴极保护法”或“外加电流的阴极保护法”)，此时锌板上发生的电极反应为 。
②图2中，a为电源的___________(填“正”或“负”)极，判断的理由为 。
15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
（1）图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择___________(填字母，下同)。
a．金块 b．锌板 c．铜板 d．钠块
（2）新能源汽车普遍用氢氧燃料电池。下列有关说法不正确的是___________。
A. 太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学
B. 氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C. 以稀、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D. 以稀、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
（3）如下图，装置ⅠCO燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①b处应通入___________(填“CO”或“”)，a处电极上发生的电极反应式是 。
②电镀结束后，装置I中溶液的pH___________(填“变大”“变小”或“不变”)；装置Ⅱ中的物质的量浓度___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
③在此过程中若装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗CO___________L(标准状况)。
（4）用惰性电极电解1 000 mL浓度均为1 mol/L的、HCl、组成的混合溶液，一段时间后，阴、阳极收集到的气体体积相等，则阴、阳极收集到气体的总体积为___________L(假设产生的气体均在标准状况下测定，且所有气体均不考虑溶于水)。
16． I．学校兴趣小组利用下图装置，模拟铁的电化学防护。
（1）如图1，若X为石墨电极，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于___________(填“A”“B”或“C”)处。若X为锌电极，开关K置于A处，该电化学保护法称为___________。
Ⅱ．学校兴趣小组探究不同条件对电解FeCl2溶液微粒放电能力的影响。设计如下实验，电解装置如图2所示，并进行实验记录：
序号 电压 pH 阳极现象 阴极现象
① 1.5 V 5.52 无气泡产生，湿润的淀粉碘化钾试纸不变蓝；电极表面逐渐析出红褐色沉淀 无气泡产生；电极表面有银灰色金属析出
② 1.5 V 0.5 无气泡产生，湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝；取阳极附近溶液，滴加KSCN溶液变红 有气泡产生；电极表面有极少量银灰色金属析出
（2）分析实验①中阴极现象，在pH=5.52时，放电的微粒是___________。
（3）实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红，变红的原因是 (用离子方程式表示)；实验②中阴极有气泡产生，说明pH=0.5时，阴极发生了电极反应： 。
（4）溶液中有Fe2+、H+，对比①②阴极现象，可以得出的结论是 。
（5）分析阳极实验现象，甲同学得出结论：实验①②条件下，Fe2+放电而Cl-没有放电。乙同学认为仅由实验①②不能得出此结论，乙同学设计了实验①对照实验：在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下，电解___________溶液，观察相应现象，即可得出相应结论。
17．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验。
装置 分别进行的操作 现象
i. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞
ii. 连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 铁片表面产生蓝色沉淀
（1）小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是 。
②用离子方程式解释实验i中的现象： 。
（2）查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是 。
②进行下列实验，几分钟后的记录如下：
实验 滴管 试管 现象
0.5 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]溶液 iii. 蒸馏水 无明显变化
iv. 1.0 mol·L-1 NaCl 溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
v. 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液 无明显变化
a．以上实验表明：在 条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b．为探究a中条件对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明a中条件的作用是 。
（3）有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用(2)中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是_______(填字母)。
实验 试剂 现象
A 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
B 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2) 产生蓝色沉淀
C 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
D 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 产生蓝色沉淀
（4）综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是 。
答案第1页，共2页
