資源簡介

第07講 金屬的腐蝕與防護
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．了解金屬腐蝕的原因，能辨別金屬發生腐蝕的類型。 2．理解金屬發生電化學腐蝕的原理及類型，了解金屬腐蝕帶來的危害。 3．掌握金屬防護的方法以及金屬的電化學防護的原理。 1．能從宏觀與微觀結合的視角對金屬防護進行分類和表征，能分析金屬防護與金屬腐蝕之間的關系。 2．能利用電化學模型分析和解決金屬的防腐問題。 3．能依據“綠色化學”思想和科學理論對金屬的腐蝕過程進行分析，權衡利弊，作出合理決策。
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知識精講
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知識點01 金屬的腐蝕
1．金屬腐蝕的定義和分類
2．化學腐蝕和電化學腐蝕
金屬腐蝕 化學腐蝕 電化學腐蝕
定義 金屬與接觸到的物質直接反應 不純的金屬在潮濕的空氣或電解質溶液中發生______反應
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 ______電流產生 ______微弱電流產生
實質與聯系 ①實質：都是金屬原子失去電子被_____而損耗； ②化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發生，但____________更普遍
3．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕
類別 吸氧腐蝕 析氫腐蝕
條件 水膜酸性______ 水膜酸度______
正極反應 __________________ __________________
負極反應 ________________________
生成鐵銹 的反應 ______________________________ ____________________________________ 2Fe（OH）3＝Fe2O3·xH2O+（3－x）H2O
【即學即練1】下列關于金屬腐蝕的說法中正確的是（ ）。
A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質溶液進行化學反應而損耗的過程
B．化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發生化學反應而損耗的過程
C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產物最終轉化為鐵銹
D．金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同，但電化學腐蝕伴有電流產生
知識點02 金屬的防護
1．在金屬表面覆蓋______
（1）涂油漆等。
（2）鍍抗腐蝕金屬，如電鍍等。
（3）鍍膜，如烤藍等。
2．改變金屬內部組成、結構等，如制成______。
3．電化學防護
（1）犧牲陽極保護法
①原理：______原理
②方法：在被保護的金屬上連接更______的金屬，使被保護金屬成為______極。
（2）外加電流陰極電保護法
①原理：______原理
②方法：使被保護的金屬連接電源的______極成為______極。
【即學即練2】下列防止金屬腐蝕的做法不可行的是（ ）。
A．在某些工具的機械轉動部位刷油漆以防銹
B．衣架和電線外面包上一層塑料層以防銹
C．在鋼材制造的大型船舶上裝上一定數量的鋅塊
D．自行車的鋼圈和車鈴上鍍上一層鉻，既耐腐蝕又美觀耐磨
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能力拓展
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考法01 金屬的腐蝕
【典例1】（2021·廣東省肇慶市高二上學期期末）利用物質由高濃度向低濃度自發擴散的能量可制成濃差電池。在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃差電池而發生縫隙腐蝕?？p隙處腐蝕機理如圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極
B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率
C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進入縫隙
D．正極的電極反應為O2+2H2O+4e－＝4OH－
【知識拓展】金屬的腐蝕
1．金屬的電化學腐蝕、注意事項
（1）化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，危害更大。
（2）析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質溶液的酸堿性，實際情況中以吸氧腐蝕為主。
（3）鋼鐵發生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極都是鐵，失電子生成Fe2+，而非Fe3+。
（4）一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發生析氫腐蝕。
2．金屬腐蝕的快慢比較
（1）在同一種電解質溶液中，金屬腐蝕的由快到慢的順序是電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極。
（2）在不同溶液中，金屬在電解質溶液中的腐蝕＞金屬在非電解質溶液中的腐蝕；金屬在強電解質溶液中的腐蝕＞金屬在弱電解質溶液中的腐蝕。
（3）對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。
考法02 電化學防護法
【典例2】（2021 天津河東區高二上學期期末檢測）用如圖裝置研究電化學原理，下列分析中錯誤的是（ ）。
選項 連接 電極材料 分析
a b
A K1，K2 石墨 鐵 模擬鐵的吸氧腐蝕
B K1，K2 鋅 鐵 模擬鋼鐵防護中犧牲陽極的陰極保護法
C K1，K3 石墨 鐵 模擬電解飽和食鹽水
D K1，K3 鐵 石墨 模擬鋼鐵防護中外加電流的陰極保護法
【知識拓展】金屬的電化學防護法
電化 學防 護 犧牲陽極保護法 外加電流陰極保護法
原理 原電池原理 電解原理
措施 被保護的金屬作正極（陰極），以一種活動性較強的金屬作負極（陽極） 被保護的金屬作陰極，惰性電極作輔助陽極，連上直流電源
應用 如鍋爐內壁、船舶外殼、鐵塔、鐵管道裝上若干鋅塊，可保護鋼鐵設備 如鋼閘門、輸送酸性溶液的鐵管道等
示意圖
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分層提分
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題組A 基礎過關練
1．全世界每年因鋼鐵銹蝕造成了巨大的損失，下列有關說法正確的是（ ）。
A．鋼鐵腐蝕的正極反應式為Fe－2e－Fe2+
B．鋼鐵腐蝕時化學能不能全部轉化為電能
C．如圖所示，將導線與金屬銅相連可保護地下鐵管
D．如圖所示，將導線與外接電源的正極相連可保護地下鐵管
2．（2021~2022學年北京延慶區高二上學期期末檢測）下列關于輪船嵌有鋅塊實施保護的判斷不合理的是（ ）。
A．嵌入鋅塊后的負極反應：Fe－2e－＝Fe2+
B．可用鎂合金塊代替鋅塊進行保護
C．腐蝕的正極反應：2H2O+O2+4e－＝4OH－
D．該方法采用的是犧牲陽極的陰極保護法
3．（2021~2022學年湖北黃石高二檢測）某鐵柱需長期浸入水下，為了減少腐蝕，下列措施中不能達到目的是（ ）。
A．在鐵柱上鉚上一些鋅片
B．將鐵柱與直流電源的正極相連
C．在鐵柱表面涂上一層較厚的瀝青
D．在鐵柱表面鍍錫
4．下列說法中正確的是（ ）。
A．由反應：2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl－，可以得出還原性Cl2＜Fe3+
B．由于鋼鐵表面水膜里溶有氧氣和二氧化碳，所以日常的金屬腐蝕以析氫腐蝕為主
C．將鋼鐵接在外電源的負極上，另一金屬（不是惰性金屬）接在外電源的正極上組成電解池，可以防鋼鐵腐蝕
D．純鋅與稀硫酸反應比不純的鋅（一般含鐵、銅等雜質）與相同的稀硫酸反應快
5．（2021~2022廣東省湛江市高二上學期期末）在船體的鋼鐵外殼上鑲嵌鋅塊可以有效避免船體遭受腐蝕。下列說法不正確的是（ ）。
A．鋅塊作原電池的負極
B．鋼鐵在海水中易發生吸氧腐蝕
C．電子由船體鋼鐵外殼向鋅塊移動
D．在海水中陽離子向船體鋼鐵外殼移動
6．研究海水中金屬橋墩的腐蝕及防護是橋梁建設的重要課題。下列有關說法錯誤的是（ ）。
圖1 圖2
A．橋墩的腐蝕主要是析氫腐蝕
B．鋼鐵橋墩在海水中比在河水中腐蝕更快
C．圖1輔助電極的材料可以為石墨
D．圖2鋼鐵橋墩上發生的反應是O2+2H2O+4e－4OH－
7．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一。
（1）鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為_____________________________。
（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________（填寫字母序號）。
A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨
（3）圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的______極。
甲 乙
8．（2021·杭州高二檢測）2018年7月至9月，國家文物局在遼寧開展水下考古，搜尋、發現并確認了甲午海戰北洋水師沉艦－－經遠艦。已知：正常海水呈弱堿性。
（1）經遠艦在海底“沉睡”124年后，鋼鐵制成的艦體腐蝕嚴重。艦體發生電化學腐蝕時，負極的電極反應式為_____________________。
（2）為了保護文物，考古隊員采用“犧牲陽極的陰極保護法”對艦船水下遺址進行了處理。
①考古隊員貼在艦體上的材料塊可以是______（填字母序號）。
A．鋁鋅合金 B．石墨 C．鉛 D．銅
②采用“犧牲陽極的陰極保護法”后，水下艦體上正極的電極反應式為___________________________。
（3）考古隊員將艦船上的部分文物打撈出水后，采取脫鹽、干燥等措施防止文物繼續被腐蝕。從電化學原理的角度分析“脫鹽、干燥”的防腐原理：________________________________________。
題組B 能力提升練
1．為防止鐵管道腐蝕分別采取了如下甲、乙兩種方法，下列有關說法錯誤的是（ ）。
A．方法甲叫作犧牲陽極保護法，R可以選擇Zn、Cu等金屬
B．方法乙叫作外加電流陰極保護法
C．兩種方法的實質均是阻止鐵發生氧化反應而腐蝕
D．在潮濕的酸性土壤中，鐵管道主要發生析氫腐蝕
2．（2022·廣東省等級考）為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是（ ）。
A．加入AgNO3溶液產生沉淀
B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現
C．加入KSCN溶液無紅色出現
D．加入K3［Fe（CN）6］溶液無藍色沉淀生成
3．（濟南大學城實驗高中2021~2022學年高二階段性調研）考古中出土的錫青銅（銅錫合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是（ ）。
A．錫青銅的熔點比純銅高
B．錫青銅文物在潮濕環境中的腐蝕比干燥環境中快
C．錫青銅中的錫加速了銅的腐蝕速度
D．生成Cu2（OH）3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程
4．用鐵柳釘固定銅板，通常會發生腐蝕如下圖所示，下列說法不正確的是（ ）。
A．鐵柳釘作負極被銹蝕
B．鐵失去電子通過水膜傳遞給O2
C．正極反應：O2+4e－+2H2O＝4OH－
D．鐵釘變化過程：Fe→Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O
5．如圖所示，裝置中都盛有0.1mol·L－1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同的鋅片腐蝕速率由快到慢的正確順序是（ ）。
A．①②③④ B．①②④③
C．③①④② D．②①④③
6．（北京市西城區2022年高三3月模擬）研究小組將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖1）。從膠頭滴管中滴入醋酸溶液，容器中的壓強隨時間的變化曲線如圖2。下列說法不正確的是（ ）。
A．0~t1時壓強增大的原因不一定是鐵發生了析氫腐蝕
B．鐵粉發生反應：Fe－3e－＝Fe3+
C．碳粉上發生了還原反應
D．t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，原因是鐵發生了吸氧腐蝕
7．金屬腐蝕的電化學原理可用如圖模擬。
（1）請寫出有關電極反應式：
①鐵棒上電極反應式：___________________。
②碳棒上電極反應式：___________________。
（2）該圖所表示的是________（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕。
（3）若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀硫酸溶液，則此圖可表示________（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕原理；若用犧牲陽極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，即可將碳棒改為________棒。
8．鋁的陽極氧化，是一種常用的金屬表面處理技術，它能使鋁的表面生成一層致密的氧化膜，該氧化膜不溶于稀硫酸。某化學研究小組在實驗室中按下列步驟模擬該生產過程。填寫下列空白：
（1）配制實驗用的溶液。要配制200mL密度為1.2g·cm－3的溶質質量分數為16％的NaOH溶液，需要稱取_______gNaOH固體。
（2）把鋁片浸入熱的16％NaOH溶液中約半分鐘左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水沖洗。寫出除去氧化膜的離子方程式____________________________。
（3）如圖，組裝好儀器，接通開關K，通電約25min。在陽極生成氧化鋁，陰極產生氣體。寫出該過程中的電極反應式：陽極：__________________________________；陰極：____________________________；
（4）斷開電路，取出鋁片，用1％稀氨水中和表面的酸液，再用水沖洗干凈。寫出該過程發生反應的離子方程式______________________________。
題組C 培優拔尖練
1．（2022·遼寧省選擇考）鍍鋅鐵釘放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出鐵釘后加入少量漂白粉，溶液恢復棕色；加入CCl4，振蕩，靜置，液體分層。下列說法正確的是（ ）。
A．褪色原因為I2被Fe還原
B．液體分層后，上層呈紫紅色
C．鍍鋅鐵釘比鍍錫鐵釘更易生銹
D．溶液恢復棕色的原因為I－被氧化
2．（2021·成都實驗中學高二上期中）深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學腐蝕原理如下圖所示，下列與此原理有關的說法錯誤的是（ ）。
A．正極反應：SO42－+5H2O+8e－＝HS－+9OH－
B．輸送暖氣的管道不易發生此類腐蝕
C．這種情況下，Fe腐蝕的最終產物為Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕
3．青銅器在潮濕環境中發生電化學腐蝕原理如圖所示：多孔催化層中的Cl－擴散到孔口，與電極產物作用生成多孔粉狀銹Cu2（OH）3Cl，下列說法正確的是（ ）。
A．此過程為電化學腐蝕中的析氫腐蝕
B．電極b發生的反應：O2+4e－+2H2O＝4OH－
C．生成Cu2（OH）3Cl的反應：2Cu2++3H2O+Cl－＝Cu2（OH）3Cl↓+3H+
D．若采用犧牲陽極的陰極保護法保護青銅器是利用了電解的原理
4．在一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關系如表所示，下列說法正確的是（ ）。
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO2－
A．當pH＜6.5時，碳鋼主要發生化學腐蝕
B．當pH＜4和pH＞13.5時，碳鋼主要發生析氫腐蝕
C．pH越大，碳鋼的腐蝕速率越慢
D．pH＝14時，負極反應為4OH－+Fe－3e－＝FeO2－+2H2O
5．某小組同學研究84消毒液（主要成分為NaClO）對鐵的腐蝕作用：將等量的鐵釘（鐵碳合金）和純鐵粉分別浸沒于10mL84消毒液中，記錄現象如下：
1小時 2小時 5小時
鐵釘 無明顯現象 鐵釘表面出現少量紅褐色物質 鐵釘表面“生長”出大量紅褐色物質
純鐵粉 無明顯現象 無明顯現象 無明顯現象
下列說法正確的是（ ）。
A．鐵釘主要發生的是化學腐蝕
B．鐵釘腐蝕后的溶液中c（Cl－）增大
C．鐵粉的腐蝕速率慢主要是由于其表面積大
D．84消毒液有強氧化性，因此Fe被腐蝕時發生：Fe－3e－＝Fe3+
6．在潮濕的深層土壤中，鋼管主要發生厭氧腐蝕，有關厭氧腐蝕的機理有多種，其中一種理論為厭氧細菌可促使SO42－與H2反應生成S2－，加速鋼管的腐蝕，其反應原理如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．正極的電極反應式為O2+4e－+2H2O4OH－
B．鋼管腐蝕的直接產物中含有FeS、Fe（OH）2
C．SO42－與H2的反應可表示為4H2+SO42－－8e－S2－+4H2O
D．在鋼管表面鍍鋅或銅可減緩鋼管的腐蝕
7．（1）某興趣小組利用如圖所示裝置進行實驗。
閉合K1，U形管內除電極上有氣泡外，還可觀察到的現象是_____________________；在A注射器收集到的氣體是_______，陽極電極反應式為______________。當電路中轉移0.001mol電子時，B注射器最多可以收集到氣體_______mL（折算為標準狀況）。
（2）某興趣小組利用如圖所示裝置進行實驗，對鋼鐵的電化學腐蝕原理進行探究。
①首先向錐形瓶內加入鐵粉和碳粉的混合物、氯化鈉溶液，半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這現象說明，在中性條件下發生_______腐蝕，請寫出該反應的電極反應方程式
負極：_____________________；正極：_____________________。
②清洗錐形瓶后，重新加入鐵粉和碳粉的混合物，加入1mol/L醋酸溶液，半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這一現象說明，前半分鐘_______腐蝕占優勢，請寫出這時正極主要的電極反應方程式_____________________，5分鐘后發現U型管內右側液面高過左側液面，此時_______腐蝕占據優勢，請寫出此時正極的電極反應方程式_____________________。
8．（2021~2022學年安徽馬鞍山高二下學期期末檢測）中國傳統的農具、兵器曾大量使用鐵，鐵器的修復是文物保護的重要課題。
戰國時期的鐵制農具
（1）潮濕環境中，鐵器發生電化學腐蝕的負極反應式是_______________。
（2）鐵器表面氧化層的成分有多種，性質如下：
成分 Fe3O4 FeO（OH） FeOCl
性質 致密 疏松 疏松
①Fe（OH）2被空氣氧化為Fe3O4的化學方程式是_________________。
②在有氧條件下，Fe3O4在含Cl－溶液中會轉化為FeOCl，將相關反應的離子方程式補充完整：
4Fe3O4+O2++H2O＝FeOCl+
（3）化學修復可以使FeOCl轉化為Fe3O4致密保護層：用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡銹蝕的鐵器，一段時間后取出，再用NaOH溶液反復洗滌。
①FeOCl在NaOH的作用下轉變為FeO（OH），推測溶解度FeOCl_____FeO（OH）（填“＞”或“＜”）。
②Na2SO3的作用是___________________。
③檢驗FeOCl轉化完全的操作和現象是___________________。第07講 金屬的腐蝕與防護
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．了解金屬腐蝕的原因，能辨別金屬發生腐蝕的類型。 2．理解金屬發生電化學腐蝕的原理及類型，了解金屬腐蝕帶來的危害。 3．掌握金屬防護的方法以及金屬的電化學防護的原理。 1．能從宏觀與微觀結合的視角對金屬防護進行分類和表征，能分析金屬防護與金屬腐蝕之間的關系。 2．能利用電化學模型分析和解決金屬的防腐問題。 3．能依據“綠色化學”思想和科學理論對金屬的腐蝕過程進行分析，權衡利弊，作出合理決策。
(
知識精講
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知識點01 金屬的腐蝕
1．金屬腐蝕的定義和分類
2．化學腐蝕和電化學腐蝕
金屬腐蝕 化學腐蝕 電化學腐蝕
定義 金屬與接觸到的物質直接反應 不純的金屬在潮濕的空氣或電解質溶液中發生原電池反應
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 無電流產生 有微弱電流產生
實質與聯系 ①實質：都是金屬原子失去電子被氧化而損耗； ②化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發生，但電化學腐蝕更普遍
3．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕
類別 吸氧腐蝕 析氫腐蝕
條件 水膜酸性不強 水膜酸度較高
正極反應 O2+2H2O+4e－＝4OH－ 2H++2e－＝H2↑
負極反應 Fe－2e－＝Fe2+
生成鐵銹 的反應 Fe2++2OH－＝Fe（OH）2↓ 4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3 2Fe（OH）3＝Fe2O3·xH2O+（3－x）H2O
【即學即練1】下列關于金屬腐蝕的說法中正確的是（ ）。
A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質溶液進行化學反應而損耗的過程
B．化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發生化學反應而損耗的過程
C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產物最終轉化為鐵銹
D．金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同，但電化學腐蝕伴有電流產生
【解析】選D。金屬腐蝕的本質是金屬失去電子被氧化，腐蝕的內因是金屬的化學性質比較活潑，外因是金屬與空氣、水或其他腐蝕性物質接觸，腐蝕主要包括化學腐蝕和電化學腐蝕，A錯誤；化學腐蝕指不純金屬發生化學反應而損耗的過程，不需要外加電流，B錯誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負極吸收氧氣，C錯誤。
知識點02 金屬的防護
1．在金屬表面覆蓋保護層
（1）涂油漆等。
（2）鍍抗腐蝕金屬，如電鍍等。
（3）鍍膜，如烤藍等。
2．改變金屬內部組成、結構等，如制成不銹鋼。
3．電化學防護
（1）犧牲陽極保護法
①原理：原電池原理
②方法：在被保護的金屬上連接更活潑的金屬，使被保護金屬成為正極。
（2）外加電流陰極電保護法
①原理：電解池原理
②方法：使被保護的金屬連接電源的負極成為陰極。
【即學即練2】下列防止金屬腐蝕的做法不可行的是（ ）。
A．在某些工具的機械轉動部位刷油漆以防銹
B．衣架和電線外面包上一層塑料層以防銹
C．在鋼材制造的大型船舶上裝上一定數量的鋅塊
D．自行車的鋼圈和車鈴上鍍上一層鉻，既耐腐蝕又美觀耐磨
【解析】選A。在某些工具的機械轉動部位刷油漆以防銹并不能防止金屬的腐蝕，因為機械轉動部位容易磨損油漆，導致金屬的腐蝕，其余選項都是可以防止腐蝕的。
(
能力拓展
)
考法01 金屬的腐蝕
【典例1】（2021·廣東省肇慶市高二上學期期末）利用物質由高濃度向低濃度自發擴散的能量可制成濃差電池。在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃差電池而發生縫隙腐蝕?？p隙處腐蝕機理如圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極
B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率
C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進入縫隙
D．正極的電極反應為O2+2H2O+4e－＝4OH－
【解析】選B。根據氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，所以金屬縫隙外自由表面為正極，金屬縫隙內表面為負極，故A正確；金屬縫隙外自由表面為正極，生成氫氧根離子，縫隙外溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率，故B錯誤；陰離子由正極向負極移動，所以大量Cl－進入縫隙維持電中性，故C正確；正極為氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，電極反應為O2+2H2O+4e－＝4OH－，故D正確。
【知識拓展】金屬的腐蝕
1．金屬的電化學腐蝕、注意事項
（1）化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，危害更大。
（2）析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質溶液的酸堿性，實際情況中以吸氧腐蝕為主。
（3）鋼鐵發生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極都是鐵，失電子生成Fe2+，而非Fe3+。
（4）一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發生析氫腐蝕。
2．金屬腐蝕的快慢比較
（1）在同一種電解質溶液中，金屬腐蝕的由快到慢的順序是電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極。
（2）在不同溶液中，金屬在電解質溶液中的腐蝕＞金屬在非電解質溶液中的腐蝕；金屬在強電解質溶液中的腐蝕＞金屬在弱電解質溶液中的腐蝕。
（3）對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。
考法02 電化學防護法
【典例2】（2021 天津河東區高二上學期期末檢測）用如圖裝置研究電化學原理，下列分析中錯誤的是（ ）。
選項 連接 電極材料 分析
a b
A K1，K2 石墨 鐵 模擬鐵的吸氧腐蝕
B K1，K2 鋅 鐵 模擬鋼鐵防護中犧牲陽極的陰極保護法
C K1，K3 石墨 鐵 模擬電解飽和食鹽水
D K1，K3 鐵 石墨 模擬鋼鐵防護中外加電流的陰極保護法
【解析】選D。在中性條件下，鐵作負極失電子，石墨作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則Fe發生吸氧腐蝕，故A正確；Zn、Fe形成原電池，Zn作負極被腐蝕，Fe作正極被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法，故B正確；Fe作陰極，陰極上氫離子得電子，石墨作陽極，陽極上氯離子失電子，電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，故C正確；Fe與正極相連，Fe作陽極，Fe失電子，被腐蝕，Fe不能被保護，故D錯誤。
【知識拓展】金屬的電化學防護法
電化 學防 護 犧牲陽極保護法 外加電流陰極保護法
原理 原電池原理 電解原理
措施 被保護的金屬作正極（陰極），以一種活動性較強的金屬作負極（陽極） 被保護的金屬作陰極，惰性電極作輔助陽極，連上直流電源
應用 如鍋爐內壁、船舶外殼、鐵塔、鐵管道裝上若干鋅塊，可保護鋼鐵設備 如鋼閘門、輸送酸性溶液的鐵管道等
示意圖
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分層提分
)
題組A 基礎過關練
1．全世界每年因鋼鐵銹蝕造成了巨大的損失，下列有關說法正確的是（ ）。
A．鋼鐵腐蝕的正極反應式為Fe－2e－Fe2+
B．鋼鐵腐蝕時化學能不能全部轉化為電能
C．如圖所示，將導線與金屬銅相連可保護地下鐵管
D．如圖所示，將導線與外接電源的正極相連可保護地下鐵管
【解析】選B。由圖可知，需保護鐵管不受腐蝕，若接金屬塊，則該金屬應該比鐵更活潑；若外接電源，應接電源的負極。鋼鐵腐蝕的負極反應式為Fe－2e－Fe2+，故A錯誤；鋼鐵腐蝕時化學能主要轉化為電能，但還有熱能等，故B正確；銅、鐵形成原電池，鐵作負極被腐蝕，故C錯誤；外加電流的陰極保護法要將被保護的金屬與電源的負極相連，故D錯誤。
2．（2021~2022學年北京延慶區高二上學期期末檢測）下列關于輪船嵌有鋅塊實施保護的判斷不合理的是（ ）。
A．嵌入鋅塊后的負極反應：Fe－2e－＝Fe2+
B．可用鎂合金塊代替鋅塊進行保護
C．腐蝕的正極反應：2H2O+O2+4e－＝4OH－
D．該方法采用的是犧牲陽極的陰極保護法
【解析】選A。嵌入鋅塊做負極，負極反應為Zn－2e－＝Zn2+，A項錯誤；上述方法為犧牲陽極的陰極保護法，即犧牲做負極的鋅塊保護做正極的輪船，故可以用鎂合金來代替鋅塊，B項正確；由于海水呈弱堿性，鐵發生吸氧腐蝕，故正極反應為2H2O+O2+4e－＝4OH－，C項正確；此保護方法是構成了原電池，犧牲了鋅塊保護輪船，故為犧牲陽極的陰極保護法，D項正確。
3．（2021~2022學年湖北黃石高二檢測）某鐵柱需長期浸入水下，為了減少腐蝕，下列措施中不能達到目的是（ ）。
A．在鐵柱上鉚上一些鋅片
B．將鐵柱與直流電源的正極相連
C．在鐵柱表面涂上一層較厚的瀝青
D．在鐵柱表面鍍錫
【解析】選B。在鐵柱上鉚上一些鋅片，這樣鋅鐵構成的原電池，金屬鋅是負極，鐵是正極，正極金屬鐵能被保護，能達到目的，A不符合題意；將鐵柱與直流電源的正極相連，作陽極，發生氧化反應，腐蝕速率會大大加快，B符合題意；在鐵柱表面涂上一層較厚的瀝青，可以隔絕金屬和空氣、水的接觸，能被保護，能達到目的，C不符合題意；利用錫的穩定性隔離鐵與腐蝕介質接觸，可以減少鐵的腐蝕，能達到目的，D不符合題意。
4．下列說法中正確的是（ ）。
A．由反應：2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl－，可以得出還原性Cl2＜Fe3+
B．由于鋼鐵表面水膜里溶有氧氣和二氧化碳，所以日常的金屬腐蝕以析氫腐蝕為主
C．將鋼鐵接在外電源的負極上，另一金屬（不是惰性金屬）接在外電源的正極上組成電解池，可以防鋼鐵腐蝕
D．純鋅與稀硫酸反應比不純的鋅（一般含鐵、銅等雜質）與相同的稀硫酸反應快
【解析】選C。在反應：2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl－中，Cl2是氧化劑，Fe3+是氧化產物，根據物質的氧化性：氧化劑＞氧化產物，可知氧化性：Cl2＞Fe3+，A錯誤；盡管鋼鐵表面水膜里溶有氧氣和二氧化碳，但溶液的酸性很弱，所以日常的金屬腐蝕以吸氧腐蝕為主，B錯誤；若將鋼鐵接在外電源的負極上，則鋼鐵為陰極；另一金屬（不是惰性金屬）接在外電源的正極上作陽極，組成電解池，被腐蝕的附加的另一種金屬，這樣就可以防鋼鐵腐蝕，使鋼鐵得到保護，C正確；不純的金屬Zn與雜質及硫酸構成原電池，可加快化學反應速率，因此不純Zn比純凈的Zn與硫酸反應速率更快，D錯誤。
5．（2021~2022廣東省湛江市高二上學期期末）在船體的鋼鐵外殼上鑲嵌鋅塊可以有效避免船體遭受腐蝕。下列說法不正確的是（ ）。
A．鋅塊作原電池的負極
B．鋼鐵在海水中易發生吸氧腐蝕
C．電子由船體鋼鐵外殼向鋅塊移動
D．在海水中陽離子向船體鋼鐵外殼移動
【解析】選C。犧牲陽極法安裝活潑金屬做原電池負極，被保護的鋼鐵做正極，A項正確；海水中pH接近中性，易發生吸氧腐蝕，B項正確；原電池中電子從負極經外電路流向正極，C項錯誤；原電池電解質中陽離子向正極移動，D項正確。
6．研究海水中金屬橋墩的腐蝕及防護是橋梁建設的重要課題。下列有關說法錯誤的是（ ）。
圖1 圖2
A．橋墩的腐蝕主要是析氫腐蝕
B．鋼鐵橋墩在海水中比在河水中腐蝕更快
C．圖1輔助電極的材料可以為石墨
D．圖2鋼鐵橋墩上發生的反應是O2+2H2O+4e－4OH－
【解析】選A。橋墩的腐蝕主要是吸氧腐蝕，A項錯誤；河水中電解質含量少，海水中含有大量的氯化鈉，所以鋼鐵橋墩在海水中比在河水中更易腐蝕，B項正確；外加電流的陰極保護法常用惰性電極作為輔助陽極，C項正確；由題圖2分析知，D項正確。
7．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一。
（1）鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為_____________________________。
（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________（填寫字母序號）。
A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨
（3）圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的______極。
甲 乙
【解析】（1）發生吸氧腐蝕時，負極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。（2）圖甲鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，則鋅會失去電子而溶解，Fe被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法。（3）圖乙屬于外加電流的陰極保護法，需把被保護的鐵閘門連接在電源的負極。
【答案】（1）負極：Fe－2e－＝Fe2+，正極：O2+2H2O+4e－＝4OH－（2）C（3）負
8．（2021·杭州高二檢測）2018年7月至9月，國家文物局在遼寧開展水下考古，搜尋、發現并確認了甲午海戰北洋水師沉艦－－經遠艦。已知：正常海水呈弱堿性。
（1）經遠艦在海底“沉睡”124年后，鋼鐵制成的艦體腐蝕嚴重。艦體發生電化學腐蝕時，負極的電極反應式為_____________________。
（2）為了保護文物，考古隊員采用“犧牲陽極的陰極保護法”對艦船水下遺址進行了處理。
①考古隊員貼在艦體上的材料塊可以是______（填字母序號）。
A．鋁鋅合金 B．石墨 C．鉛 D．銅
②采用“犧牲陽極的陰極保護法”后，水下艦體上正極的電極反應式為___________________________。
（3）考古隊員將艦船上的部分文物打撈出水后，采取脫鹽、干燥等措施防止文物繼續被腐蝕。從電化學原理的角度分析“脫鹽、干燥”的防腐原理：________________________________________。
【解析】（1）海水呈弱堿性，鋼鐵在中性或弱酸性條件下發生吸氧腐蝕，負極上鐵失去電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe－2e－＝Fe2+；（2）①采用“犧牲陽極的陰極保護法”對艦船進行保護，需要選用活潑性比鐵強的金屬作負極，故選a；②采用“犧牲陽極的陰極保護法”后，鐵為正極，海水呈弱堿性，在中性或弱酸性條件下發生吸氧腐蝕，正極的電極反應式為O2+4e－+2H2O＝4OH－；（3）考古隊員將艦船上的部分文物打撈出水后，采取脫鹽、干燥等措施防止文物繼續被腐蝕，脫鹽、干燥處理破壞了原電池中的構成條件，使之缺少了電解質溶液，使文物表面無法形成原電池發生電化學腐蝕。
【答案】（1）Fe－2e－+2OH－＝Fe（OH）2（寫“Fe－2e－＝Fe2+”不扣分）
（2）①a②O2+4e－+2H2O＝4OH－
（3）脫鹽、干燥處理破壞了微電池中的離子導體（或電解質溶液），使文物表面無法形成微電池發生電化學腐蝕
題組B 能力提升練
1．為防止鐵管道腐蝕分別采取了如下甲、乙兩種方法，下列有關說法錯誤的是（ ）。
A．方法甲叫作犧牲陽極保護法，R可以選擇Zn、Cu等金屬
B．方法乙叫作外加電流陰極保護法
C．兩種方法的實質均是阻止鐵發生氧化反應而腐蝕
D．在潮濕的酸性土壤中，鐵管道主要發生析氫腐蝕
【解析】選A。方法甲是將鐵管道與金屬R相連，因此叫作犧牲陽極保護法，R可以選擇Zn，但不能選擇Cu，因為銅放熱金屬性弱于鐵，A錯誤；方法乙與外接電源負極相連，叫作外加電流陰極保護法，B正確；鐵失去電子被氧化而被腐蝕，則兩種方法的實質均是阻止鐵發生氧化反應而腐蝕，C正確；在潮濕的酸性土壤中氫離子濃度較大，鐵管道主要發生析氫腐蝕，D正確。
2．（2022·廣東省等級考）為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是（ ）。
A．加入AgNO3溶液產生沉淀
B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現
C．加入KSCN溶液無紅色出現
D．加入K3［Fe（CN）6］溶液無藍色沉淀生成
【解析】選D。氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現白色沉淀，故A不符合題意；淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質可碘化鉀發生反應，故B不符合題意；KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，上述現象中不會出現鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現，故C不符合題意；K3［Fe（CN）6］是用于檢測Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3［Fe（CN）6］溶液就不會出現藍色沉淀，故D符合題意。
3．（濟南大學城實驗高中2021~2022學年高二階段性調研）考古中出土的錫青銅（銅錫合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是（ ）。
A．錫青銅的熔點比純銅高
B．錫青銅文物在潮濕環境中的腐蝕比干燥環境中快
C．錫青銅中的錫加速了銅的腐蝕速度
D．生成Cu2（OH）3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程
【解析】選B。錫青銅是合金，合金的熔點比純金屬的熔點都低，故A不符合題意；在潮濕環境中，錫青銅易形成原電池而發生電化學腐蝕，所以在潮濕環境中的腐蝕比干燥環境中快，故B符合題意；錫青銅中的錫比銅活潑，所以形成原電池時，錫作負極，則銅被保護，故C不符合題意；生成Cu2（OH）3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但屬于化學反應，故D不符合題意。
4．用鐵柳釘固定銅板，通常會發生腐蝕如下圖所示，下列說法不正確的是（ ）。
A．鐵柳釘作負極被銹蝕
B．鐵失去電子通過水膜傳遞給O2
C．正極反應：O2+4e－+2H2O＝4OH－
D．鐵釘變化過程：Fe→Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O
【解析】選B。鐵銅原電池中，鐵更活潑，故做負極被腐蝕，故A正確；電子不能在電解質溶液中傳遞，即不是通過水膜傳遞給氧氣的，故B錯誤；氧氣在正極上得電子，電極方程式為O2+4e－+2H2O＝4OH－，故C正確；鐵釘做負極被腐蝕，電極方程式為Fe 2e ＝Fe2+，Fe2+接下來與OH 反應生成Fe（OH）2：Fe2++2OH ＝Fe（OH）2，而Fe（OH）2易被氧氣氧化生成Fe（OH）3：4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3，Fe（OH）3易分解生成鐵銹，反應為2Fe（OH）3＝Fe2O3·xH2O+（3 x）H2O，即鐵釘變化過程為Fe→Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O，故D正確。
5．如圖所示，裝置中都盛有0.1mol·L－1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同的鋅片腐蝕速率由快到慢的正確順序是（ ）。
A．①②③④ B．①②④③
C．③①④② D．②①④③
【解析】選D。①②裝置中加快Zn的腐蝕，③裝置中Zn被保護，④裝置中Zn為自然腐蝕。
6．（北京市西城區2022年高三3月模擬）研究小組將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖1）。從膠頭滴管中滴入醋酸溶液，容器中的壓強隨時間的變化曲線如圖2。下列說法不正確的是（ ）。
A．0~t1時壓強增大的原因不一定是鐵發生了析氫腐蝕
B．鐵粉發生反應：Fe－3e－＝Fe3+
C．碳粉上發生了還原反應
D．t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，原因是鐵發生了吸氧腐蝕
【解析】選B。0~t1時壓強增大的原因可能是醋酸與鐵直接反應產生了氫氣，也可能是形成鐵－C原電池，Fe發生析氫腐蝕，還可能是醋酸與鐵反應放熱，使體系溫度升高，壓強增大，即不一定是鐵發生了析氫腐蝕，A正確；無論發生化學腐蝕還是析氫腐蝕，鐵粉均發生反應：Fe－2e－＝Fe2+，B錯誤；Fe發生電化學腐蝕，Fe作負極，發生氧化反應，C作正極，C表面發生還原反應，C正確；結合分析可知，t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，原因是鐵發生了吸氧腐蝕，D正確。
7．金屬腐蝕的電化學原理可用如圖模擬。
（1）請寫出有關電極反應式：
①鐵棒上電極反應式：___________________。
②碳棒上電極反應式：___________________。
（2）該圖所表示的是________（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕。
（3）若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀硫酸溶液，則此圖可表示________（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕原理；若用犧牲陽極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，即可將碳棒改為________棒。
【解析】電解質是氯化鈉溶液，溶液呈中性，發生吸氧腐蝕，負極反應是2Fe－4e－＝2Fe2+，正極反應是O2+2H2O+4e－＝4OH－。若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀硫酸溶液，此時發生析氫腐蝕；若用犧牲陽極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，此時構成的原電池中鐵棒作正極，負極是比鐵活潑的金屬，因此可將碳棒改為鋅棒。
【答案】（1）①2Fe－4e－＝2Fe2+
②O2+2H2O+4e－＝4OH－（2）吸氧（3）析氫；鋅（或其他比Fe活潑的金屬）
8．鋁的陽極氧化，是一種常用的金屬表面處理技術，它能使鋁的表面生成一層致密的氧化膜，該氧化膜不溶于稀硫酸。某化學研究小組在實驗室中按下列步驟模擬該生產過程。填寫下列空白：
（1）配制實驗用的溶液。要配制200mL密度為1.2g·cm－3的溶質質量分數為16％的NaOH溶液，需要稱取_______gNaOH固體。
（2）把鋁片浸入熱的16％NaOH溶液中約半分鐘左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水沖洗。寫出除去氧化膜的離子方程式____________________________。
（3）如圖，組裝好儀器，接通開關K，通電約25min。在陽極生成氧化鋁，陰極產生氣體。寫出該過程中的電極反應式：陽極：__________________________________；陰極：____________________________；
（4）斷開電路，取出鋁片，用1％稀氨水中和表面的酸液，再用水沖洗干凈。寫出該過程發生反應的離子方程式______________________________。
【解析】（1）200mL密度為1.2g·cm－3的溶質質量分數為16%的NaOH溶液，溶液中氫氧化鈉質量＝200mL×1.2g·cm－3×16%＝38.4g；（2）鋁表面有氧化鋁，氧化鋁是兩性氧化物溶于氫氧化鈉溶液中反應生成四羥基合鋁酸鈉或偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為：Al2O3+2OH－+3H2O＝2[A1（OH）4]－或Al2O3+2OH－＝2AlO2－+H2O。（3）裝置圖分析鋁接電源正極在電解池中做陽極失電子生成氧化鋁，電極反應為：2Al+3H2O＝Al2O3+6H++6e－；溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，電極反應為：6H++6e－＝3H2↑；（4）用1%稀氨水中和表面的酸液，是和稀硫酸發生的反應，反應離子方程式為：NH3·H2O+H+＝NH4++H2O。
【答案】（1）38.4（2）Al2O3+2OH－+3H2O＝2AlO2－+H2O或Al2O3+2OH－+3H2O＝2[A1（OH）4]－
（3）2Al+3H2O－6e－＝Al2O3+6H+；6H++6e－＝3H2↑
（4）NH3·H2O+H+＝NH4++H2O
題組C 培優拔尖練
1．（2022·遼寧省選擇考）鍍鋅鐵釘放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出鐵釘后加入少量漂白粉，溶液恢復棕色；加入CCl4，振蕩，靜置，液體分層。下列說法正確的是（ ）。
A．褪色原因為I2被Fe還原
B．液體分層后，上層呈紫紅色
C．鍍鋅鐵釘比鍍錫鐵釘更易生銹
D．溶液恢復棕色的原因為I－被氧化
【解析】選D。Zn比Fe活潑，更容易失去電子，還原性更強，先與I2發生氧化還原反應，故溶液褪色原因為I2被Zn還原，A項錯誤；液體分層后，I2在CCl4層，CCl4的密度比水大，則下層呈紫紅色，B項錯誤；若鍍層金屬活潑性大于Fe，則Fe不易生銹，反之，若Fe活潑性大于鍍層金屬，則Fe更易生銹，由于活潑性：Zn＞Fe＞Sn，則鍍錫鐵釘更易生銹，C項錯誤；漂白粉的有效成分為Ca（ClO）2，其具有強氧化性，可將I－氧化，D項正確。
2．（2021·成都實驗中學高二上期中）深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學腐蝕原理如下圖所示，下列與此原理有關的說法錯誤的是（ ）。
A．正極反應：SO42－+5H2O+8e－＝HS－+9OH－
B．輸送暖氣的管道不易發生此類腐蝕
C．這種情況下，Fe腐蝕的最終產物為Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕
【解析】選C。原電池的正極發生還原反應，由圖示可知發生的電極反應為SO42－+5H2O+8e－＝HS－+9OH－，A正確；硫酸鹽還原菌是蛋白質，在高溫下易變性，失去催化作用，則輸送暖氣的管道不易發生此類腐蝕，B正確；由圖示可知，Fe腐蝕的最終產物為FeO，C錯誤；管道上刷富鋅油漆，形成Zn－Fe原電池，Fe為正極，可以延緩管道的腐蝕，D正確。
3．青銅器在潮濕環境中發生電化學腐蝕原理如圖所示：多孔催化層中的Cl－擴散到孔口，與電極產物作用生成多孔粉狀銹Cu2（OH）3Cl，下列說法正確的是（ ）。
A．此過程為電化學腐蝕中的析氫腐蝕
B．電極b發生的反應：O2+4e－+2H2O＝4OH－
C．生成Cu2（OH）3Cl的反應：2Cu2++3H2O+Cl－＝Cu2（OH）3Cl↓+3H+
D．若采用犧牲陽極的陰極保護法保護青銅器是利用了電解的原理
【解析】選B。根據圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發生吸氧腐蝕，A不正確；氧氣在正極得電子生成氫氧根離子電極反應式為：O2+4e－+2H2O＝4OH－，B正確；Cl－擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2（OH）3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應生成Cu2（OH）3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2++3OH－+Cl－＝Cu2（OH）3Cl↓，C不正確；犧牲陽極的陰極保護法是利用了原電池的原理，D不正確。
4．在一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關系如表所示，下列說法正確的是（ ）。
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蝕快慢 較快 慢 較快
主要產物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO2－
A．當pH＜6.5時，碳鋼主要發生化學腐蝕
B．當pH＜4和pH＞13.5時，碳鋼主要發生析氫腐蝕
C．pH越大，碳鋼的腐蝕速率越慢
D．pH＝14時，負極反應為4OH－+Fe－3e－＝FeO2－+2H2O
【解析】選D。當pH＜4時，碳鋼主要發生化學腐蝕，當4＜pH＜6.5時，主要發生電化學腐蝕，A不正確；當pH＜4時，碳鋼主要發生析氫腐蝕，當pH＞13.5，碳鋼主要發生吸氧腐蝕，B不正確；從表中信息可以得出，pH在6~8之間時，碳鋼的腐蝕速率慢，但pH＞8時，碳鋼的腐蝕速率加快，C不正確；pH＝14時，在負極，Fe失電子的產物與OH－反應生成FeO2－等，電極反應式為4OH－+Fe－3e－＝FeO2－+2H2O，D正確。
5．某小組同學研究84消毒液（主要成分為NaClO）對鐵的腐蝕作用：將等量的鐵釘（鐵碳合金）和純鐵粉分別浸沒于10mL84消毒液中，記錄現象如下：
1小時 2小時 5小時
鐵釘 無明顯現象 鐵釘表面出現少量紅褐色物質 鐵釘表面“生長”出大量紅褐色物質
純鐵粉 無明顯現象 無明顯現象 無明顯現象
下列說法正確的是（ ）。
A．鐵釘主要發生的是化學腐蝕
B．鐵釘腐蝕后的溶液中c（Cl－）增大
C．鐵粉的腐蝕速率慢主要是由于其表面積大
D．84消毒液有強氧化性，因此Fe被腐蝕時發生：Fe－3e－＝Fe3+
【解析】選B。鐵釘為鐵碳合金，主要發生的是電化學腐蝕，A說法錯誤；鐵釘腐蝕后，次氯酸根離子生成為氯離子，溶液中c（Cl－）增大，B說法正確；鐵粉的腐蝕速率慢主要是鐵粉與次氯酸鈉不發生化學腐蝕，C說法錯誤；84消毒液有強氧化性，鐵釘發生電化學腐蝕，Fe失電子生成亞鐵離子，電極反應式為Fe－2e－＝Fe2+，D說法錯誤。
6．在潮濕的深層土壤中，鋼管主要發生厭氧腐蝕，有關厭氧腐蝕的機理有多種，其中一種理論為厭氧細菌可促使SO42－與H2反應生成S2－，加速鋼管的腐蝕，其反應原理如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．正極的電極反應式為O2+4e－+2H2O4OH－
B．鋼管腐蝕的直接產物中含有FeS、Fe（OH）2
C．SO42－與H2的反應可表示為4H2+SO42－－8e－S2－+4H2O
D．在鋼管表面鍍鋅或銅可減緩鋼管的腐蝕
【解析】選B。由題圖可知，H2O生成H2，H的化合價降低，得電子，故正極的電極反應式為2H2O+2e－H2↑+2OH－，A項錯誤。反應生成的OH－、S2－與Fe2+可生成Fe（OH）2、FeS，B項正確。根據題中所給信息可知，SO42－與H2反應生成S2－，根據元素守恒可知，生成物中還有H2O，故反應式為4H2+SO42－S2－+4H2O，C項錯誤。鋼管表面鍍鋅，鋅會與鐵形成原電池，鋅比鐵活潑，鐵作正極，可減緩鋼管的腐蝕；鋼管表面鍍銅，銅會與鐵形成原電池，鐵比銅活潑，鐵作負極，從而加速鋼管的腐蝕，D項錯誤。
7．（1）某興趣小組利用如圖所示裝置進行實驗。
閉合K1，U形管內除電極上有氣泡外，還可觀察到的現象是_____________________；在A注射器收集到的氣體是_______，陽極電極反應式為______________。當電路中轉移0.001mol電子時，B注射器最多可以收集到氣體_______mL（折算為標準狀況）。
（2）某興趣小組利用如圖所示裝置進行實驗，對鋼鐵的電化學腐蝕原理進行探究。
①首先向錐形瓶內加入鐵粉和碳粉的混合物、氯化鈉溶液，半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這現象說明，在中性條件下發生_______腐蝕，請寫出該反應的電極反應方程式
負極：_____________________；正極：_____________________。
②清洗錐形瓶后，重新加入鐵粉和碳粉的混合物，加入1mol/L醋酸溶液，半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這一現象說明，前半分鐘_______腐蝕占優勢，請寫出這時正極主要的電極反應方程式_____________________，5分鐘后發現U型管內右側液面高過左側液面，此時_______腐蝕占據優勢，請寫出此時正極的電極反應方程式_____________________。
【解析】（1）斷開K2、閉合K1，為電解池裝置，陽極生成氯氣，電極解方程式為2Cl－－2e－＝Cl2，陰極生成氫氣和氫氧化鎂沉淀，電極方程式為2H++2e－＝H2↑，當電路中轉移0.001mol電子時，則可生成0.0005molH2，則體積為11.2mL。（2）①半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這現象說明鋼鐵表面的水膜呈中性時構成原電池而發生吸氧腐蝕，鋼鐵中較活潑金屬鐵作負極，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：2Fe－4e－＝2Fe2+；碳作正極，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為：O2+4e－+2H2O＝4OH－；所以總反應為2Fe+2H2O+O2＝2Fe（OH）2；②半分鐘后發現U型管內左側液面高過右側液面，這一現象說明錐形瓶中壓強減小，前半分鐘發生吸氧腐蝕，這時正極主要的電極反應方程式為O2+4e－+4H+＝2H2O，5分鐘后發現U型管內右側液面高過左側液面，說明錐形瓶中壓強增大，有氣泡冒出，此時發生析氫腐蝕，此時正極的電極反應方程式為2H++2e－＝H2↑。
【答案】（1）有白色沉淀生成；氯氣；2Cl－－2e－＝Cl2↑；11.2
（2）①吸氧；2Fe+2H2O+O2＝2Fe（OH）2；2Fe－4e－＝2Fe2+；
O2+4e－+2H2O＝4OH－②吸氧；O2+4e－+4H+＝2H2O；析氫；2H++2e－＝H2↑
8．（2021~2022學年安徽馬鞍山高二下學期期末檢測）中國傳統的農具、兵器曾大量使用鐵，鐵器的修復是文物保護的重要課題。
戰國時期的鐵制農具
（1）潮濕環境中，鐵器發生電化學腐蝕的負極反應式是_______________。
（2）鐵器表面氧化層的成分有多種，性質如下：
成分 Fe3O4 FeO（OH） FeOCl
性質 致密 疏松 疏松
①Fe（OH）2被空氣氧化為Fe3O4的化學方程式是_________________。
②在有氧條件下，Fe3O4在含Cl－溶液中會轉化為FeOCl，將相關反應的離子方程式補充完整：
4Fe3O4+O2++H2O＝FeOCl+
（3）化學修復可以使FeOCl轉化為Fe3O4致密保護層：用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡銹蝕的鐵器，一段時間后取出，再用NaOH溶液反復洗滌。
①FeOCl在NaOH的作用下轉變為FeO（OH），推測溶解度FeOCl_____FeO（OH）（填“＞”或“＜”）。
②Na2SO3的作用是___________________。
③檢驗FeOCl轉化完全的操作和現象是___________________。
【解析】（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe－2e－＝Fe2+；（2）①Fe（OH）2被空氣氧化為Fe3O4的化學方程式是：6Fe（OH）2+O2＝2Fe3O4+6H2O；②Fe3O4在含Cl－溶液中會轉化為FeOCl，Fe元素化合價升高，O元素化合價降低，根據得失電子守恒和原子守恒可以配平方程式為：4Fe3O4+O2+12Cl－+6H2O＝12FeOCl+12OH－；（3）①FeOCl在NaOH的作用下轉變為FeO（OH），根據沉淀轉化的規律：溶解度小的轉化為溶解度更小的，可知溶解度FeOCl＞FeO（OH）；②FeOCl轉化為Fe3O4的過程中，Fe元素化合價上升作氧化劑，則Na2SO3的作用是：作還原劑，將FeOCl還原為Fe3O4；③FeOCl轉化完全則溶液中存在大量氯離子，取最后一次的洗滌液于試管中，加入HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，無白色沉淀產生，證明FeOCl轉化完全。
【答案】（1）Fe－2e－＝Fe2+
（2）①6Fe（OH）2+O2＝2Fe3O4+6H2O②12，Cl－，6，12，12，OH－
（3）①＞；②作還原劑，將FeOCl還原為Fe3O4；③取最后一次的洗滌液于試管中，加入HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，無白色沉淀產生，證明FeOCl轉化完全

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