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第三节 金属的腐蚀与防护
内容概览
01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼
02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚
03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练
04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训
竞赛技巧1 金属的腐蚀
一、金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
（1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
（2）实质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
2．根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：
（1）化学腐蚀：
①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。
②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。
（2）电化学腐蚀：
①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
②条件：接触到电解质溶液。
3．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
二、钢铁的电化学腐蚀
1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图形描述
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极 Fe－2e－===Fe2＋
正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
腐蚀速度 一般较快 一般较慢
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
2.实质：发生原电池反应，铁作负极，碳作正极。
3．金属腐蚀的快慢比较
（1）在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解原理引起的腐蚀（做阳极）＞原电池原理引起的腐蚀（做负极）＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀（做正极）＞有防护腐蚀措施的腐蚀（做阴极）。
（2）在不同溶液中，同种金属的腐蚀在强电解质中＞弱电解质中＞非电解质中。。
（3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
（4）活泼性不同的两金属组成原电池，活泼性差别越大，腐蚀越快。
竞赛技巧2 金属的防护
1.金属防护的原理
主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑，防止金属被氧化，基本思路是阻止金属发生化学反应，防止金属做原电池的负极。
2.金属防护的方法
（1）改变金属材料的组成：在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。
（2）在金属表面覆盖保护层：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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、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：金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。
①牺牲阳极法
a.原理：原电池原理
b.要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
c.应用：在锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门上安装或焊接镁合金或锌块。
②外加电流法
a.原理：电解池原理
b.要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。
c.应用：将钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。
3.防腐措施由好到坏的顺序
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件。
竞赛技巧3 复杂环境与新型技术
1.微生物参与的腐蚀机制
（1）硫酸盐还原菌腐蚀原理：在缺氧土壤这样特定的环境中，发生了以硫酸盐还原菌作用下的特殊电化学腐蚀过程。通常电化学腐蚀中正极会有相应的得电子反应，这里硫酸根离子（SO42-）作为正极反应物，得到电子后发生反应生成硫氢根离子（HS-）和氢氧根离子（OH-）。由于生成了OH-，使得土壤的酸碱度发生变化，pH升高。而铁（Fe）作为金属，在这样的电化学环境中失去电子被腐蚀，是整个腐蚀过程的负极反应物。
（2）应对措施：了解到是微生物参与导致腐蚀后，就可以从抑制微生物活性角度出发来应对腐蚀问题。调节pH值，创造不利于微生物生存和活动的酸碱环境，能减少其对腐蚀过程的影响。另外，采用抗菌涂层可以在金属表面形成一道屏障，阻止微生物与金属接触，进而抑制这种因微生物参与而引发的腐蚀现象。
2.智能防护技术原理
（1）自修复涂层：自修复涂层里含有微胶囊结构，当外界环境湿度大于60%时，微胶囊会破裂，里面的缓蚀剂（像苯并三氮唑这类物质）就会释放出来。这些缓蚀剂能够通过配位作用与金属表面相结合，在金属表面形成一种保护膜，起到防止金属被腐蚀的作用，相当于给金属表面受损的地方进行自我修复。
（2）响应机制： 智能防护技术的响应机制关键在于触发缓蚀剂释放的条件。这里提到纳米材料的溶胀或者电化学信号变化都可以作为触发因素，一旦满足相应条件，缓蚀剂释放出来，就能根据环境变化动态地对金属进行防护，让防护更具主动性和适应性，以应对不同情况下的腐蚀威胁。
3.电位- pH 图（Pourbaix 图）应用
（1）区域划分：
①腐蚀区：在这个区域内，金属是以离子形式存在的，比如铁（Fe）是以亚铁离子（Fe ）形式存在，意味着在此条件下金属容易发生腐蚀反应，不断转化为离子进入溶液等环境中。
②免蚀区：表示金属能够稳定以单质形式存在，不会轻易发生化学反应被腐蚀，处于相对稳定的状态。
③钝态区：此区域内金属表面会形成氧化物保护膜，像铁会形成四氧化三铁（Fe O ）保护膜，这层膜可以阻止金属进一步与外界环境发生反应，起到保护金属免受腐蚀的作用。
（2）实际意义： 通过电位 - pH 图可以清晰看到金属在不同的pH值以及电位条件下所处的状态区域，进而可以有针对性地制定防护策略。例如知道在碱性环境中，铁容易进入钝态区，也就是容易形成保护膜，那么在实际应用中，对于铁制品在碱性环境里就可以利用这一特点，采取相应措施促使其更好地形成保护膜来达到防护目的。
4.实际应用与工程案例（综合分析）
（1）港珠澳大桥复合防护体系
①涂层协同作用：
a.环氧富锌底漆：Zn 作为牺牲阳极保护钢材。
b.氟碳面漆：抗紫外线和化学腐蚀，延长涂层寿命。
②阴极保护补充：外加电流法中使用混合金属氧化物（MMO）阳极，耐蚀性强且电流效率高。
（2）地下管道腐蚀治理
①龙江河镉污染案例：投加 AlCl3促进 Cd(OH)2沉淀絮凝，利用 Al3+水解生成的胶体吸附重金属离子。
②阴极保护设计：深井阳极外加电流法降低杂散电流干扰，减少局部腐蚀。
竞赛技巧4 电化学腐蚀的计算
电化学腐蚀的计算是高中化学竞赛中的重要定量分析内容，核心基于电子守恒和电极反应的 stoichiometry关系，涉及金属消耗量、气体生成量、电子转移量及腐蚀速率等。
一、核心原理与关系式
电化学腐蚀的本质是氧化还原反应，计算的关键是明确电极反应中的电子转移关系，并结合 “电子守恒”（负极失电子总数 = 正极得电子总数）进行推导。
1.析氢腐蚀的核心关系(酸性环境，以Fe为例)
负极(氧化):Fe-2e-=Fe2+(每消耗1mol Fe,失2mol e-)
正极(还原):2H++2e-=H2↑(每生成1mol H2,得2mol e-)
总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑
定量关系：n(Fe)=n(H2)=n(e-)/2
即：m(Fe)=56·n(Fe);V(H2,标况)=22.4·n(H2)
2.吸氧腐蚀的核心关系(中性/弱碱性环境，以Fe为例)
负极(氧化):2Fe-4e-=2Fe2+(每消耗2mol Fe,失4 mol e-)
正极(还原):O2+2H2O+4e =4OH-(每消耗1mol O2,得4 mol e-)
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
定量关系：n(Fe)=2n(O2)=n(e-)
即：m(Fe)=56·n(Fe);V(O2,标况)=22.4·n(O2)
3.牺牲阳极法的计算(以Zn保护Fe为例)
Zn作负极：Zn-2e-=Zn2+(每消耗1mol Zn,失2mol e-)Fe作正极(被保护，不消耗)
定虽关系n(Zn)=n(e-)/2;m(Zn)=65·n(Zn)
4.法拉第定律(电解池腐蚀，如Fe作阳极)
电解池中，阳极(Fe)发生氧化：Fe-2e-=Fe2+
法拉第定律：Q=n(e-)·F(Q为总电量，单位C;F=96485 C/mol为法拉第常数)
结合电流公式I=Q/t,得：n(e-)=(I·t)/F
腐蚀速率与电量关系m(Ee)=(56·I·t)/(2·F)
二、计算步骤总结
1.明确腐蚀类型：判断是析氢腐蚀、吸氧腐蚀、牺牲阳极法还是电解池腐蚀，写出对应的电极反应式。
2.确定电子转移关系：根据电极反应，列出金属消耗量、气体生成量与电子的物质的量关系（如n(Fe)～n(e-)/2～n(H2)）。
3.代入数据计算：将已知量（体积、质量、电流、时间等）转换为物质的量或电量，结合关系式求解未知量。
4.验证单位与逻辑：检查计算结果的单位是否合理，逻辑是否符合电化学原理（如电子守恒是否成立）。
竞赛技巧1 金属的腐蚀
1．（23-24高二上·山东临沂·竞赛）如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是
A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④ C．③＞②＞④＞① D．④＞②＞③＞①
【答案】A
【解析】在金属的腐蚀中，电解池中阳极为活性电极时腐蚀最快，其次是原电池的负极金属，原电池的正极得到保护，电解池的阴极被保护最好，所以金属铁被腐蚀由快到慢的顺序是④＞②＞①＞③，故选A。
2．（2023高一下·广东汕尾·竞赛）带有铁铆钉的铜板若暴露在空气中，铁很快就会被腐蚀成铁锈，如图是铜板电化学腐蚀示意图。下列说法错误的是
A．铜板表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的、溶解其中，形成电解质溶液，组成原电池，加速了铁的腐蚀
B．铜作正极
C．理论上，每转移1 mol电子，有2 mol Fe被氧化
D．该腐蚀反应是自发的
【答案】C
【分析】图示为铁的析氢腐蚀。
【解析】A．原电池能加快反应速率，A正确；B．铁作负极发生氧化反应变成亚铁离子，铜作正极受保护，B正确；C．铁作负极发生氧化反应变成亚铁离子，理论上，每转移2mol电子时有1mol铁被氧化，C错误；D．该腐蚀是自发发生的氧化还原反应构成的原电池反应，D正确；故选C。
竞赛技巧2 金属的防护
3．（2014高二·广东·竞赛）材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中，不正确的是
A．用铁罐车运输浓硝酸
B．避免不同金属的搭接和铆接
C．在铁表面镀锌是一种阳极保护方法
D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料
【答案】C
【解析】A．常温下铁在浓硝酸中发生钝化，所以可以用铁罐车运输浓硝酸，A正确；B．不同金属的搭接和铆接，容易形成原电池发生电化学腐蚀，所以应避免，B正确；C．锌比铁活泼，铁表面镀锌，发生电化学腐蚀时，锌被腐蚀，此法为牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料，可以隔绝水和氧气，防止金属被氧化，D正确；综上所述答案为C。
4．（2018高三·上海徐汇·竞赛）埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护，下列说法正确的是（ ）
A．钢管道表面发生了还原反应
B．该方法将电能转化为了化学能
C．该方法称为外加电流阴极保护法
D．镁块上发生的电极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
【答案】A
【分析】根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，即把金属和钢管及电解质溶液构成原电池，镁块作负极，钢管道作正极，从而钢管道得到保护。
【解析】A．根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，表面上发生了还原反应，故A正确；B．构成的原电池中，该方法是将化学能转化成了电能，故B错误；C．根据图片知，没有外加电源，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D．镁块作负极，电极反应：Mg 2e ＋4OH ＝Mg(OH)2↓，故D错误；故答案选A。
竞赛技巧3 复杂环境与新型技术
5．硫酸盐还原菌SRB是一类独特的原核生理群组，是一类具有各种形态特征，能通过异化作用将硫酸盐作为有机物的电子受体进行硫酸盐还原的严格厌氧菌。在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。
对于该反应机理相关信息分析正确的是
①若引入新的菌种，一定可以加速对金属的腐蚀
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成
④在SRB的作用下发生反应：(正极电极反应式)
⑤当1mol 在SRB的作用下转化为S2 时，理论上正极反应会消耗4mol水
⑥若溶液中的S2 会完全转化为 FeS，则 Fe腐蚀后生成Fe(OH)2和FeS的物质的量之比为3：1
A．①②③ B．①②⑤⑥ C．②④⑥ D．②③⑤
【答案】C
【解析】①若引入新的菌种，不一定能参与电极反应，故不一定会加速金属的腐蚀，①错误；②根据示意图可判断硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的，②正确；③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成FeS，③错误；④由图可知，正极上得到电子结合氢离子生成硫离子，电极反应式为：，④正确；⑤根据④的分析可知，当1mol 在SRB的作用下转化为硫离子时需要8molH+，1mol水能产生1mol H+，所以理论上正极反应会消耗8 mol水，⑤错误；⑥根据腐蚀原理，Fe失去电子变为Fe2+，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，得到电子变为S2-，正极电极反应式为：+8e-+8H+=S2-+4H2O，产生的离子进一步发生反应：Fe2++S2-=FeS↓，Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，根据反应过程中电子守恒可知：每有1 mol参加反应，产生的S2-会形成1 mol FeS，转移8 mol电子，则Fe腐蚀产生的4 mol Fe2+中有1 mol 转化为FeS沉淀，同时产生3 mol Fe(OH)2生成，故Fe腐蚀后生成Fe(OH)2和FeS的物质的量之比为3 mol∶1 mol=3∶1，⑥正确；正确的是：②④⑥；故选C。
6.根据铁(Fe)的Pourbaix图,回答以下问题：
（1）当溶液pH=4,电极电位φ=-0.5V时，铁处于什么状态 可能发生何种腐蚀？
（2）若将溶液pH提高至10,电位保持φ=-0.5V,铁的状态如何变化
（3）若需防止铁腐蚀，应如何调整pH和电位
【答案】（1）Fe2+腐蚀区 析氢腐蚀 （2）钝化区 可能发生吸氧腐蚀
（3）①调整pH至碱性(如pH>9),使铁进入钝化区。
②施加阴极保护：降低电位至免疫区(φ<-0.6V),此时Fe热力学稳定，不发生腐蚀。
【解析】（1）pH=4,φ=-0.5V时：该点位于Pourbaix图的Fe2+腐蚀区(图中区域a)。
铁发生析氢腐蚀，反应为：Fe→Fe2++2e-(阳极)，2H++2e-→H2(阴极)，酸性条件下，H+浓度高，H+在阴极得电子生成H2,加速Fe溶解。
（2）pH=10,φ=-0.5V时：该点进入Fe(OH)2钝化区。铁表面生成致密的Fe(OH)2钝化膜，抑制进一步腐蚀。若溶液中溶解氧充足，可能发生吸氧腐蚀，反应为：Fe→Fe2++2e-(阳极)，O2+2H2O+4e-→4OH-(阴极)，但由于钝化膜存在，腐蚀速率显著降低。
（3）防护措施：①调整pH至碱性(如pH>9),使铁进入钝化区。
②施加阴极保护：降低电位至免疫区(φ<-0.6V),此时Fe热力学稳定，不发生腐蚀。
竞赛技巧4 电化学腐蚀的计算
7.（2024 年全国竞赛模拟题）某化工厂管道采用表面镀铝的碳钢（材料 3）修复，镀层破损后，在 pH=7 的海水中，Al 和 Fe 形成原电池。
（1）写出负极反应式： 。
（2）若镀层厚度为 0.1 mm，管道表面积为 10 m ，计算 Al 完全腐蚀所需时间（电流密度为 0.5 mA/cm ，Al 摩尔质量 27 g/mol）。
【答案】（1）Al-3e-→Al3+（2）183年
【解析】（1）负极反应式：Al-3e-→Al3+（Al比Fe活泼，作负极被腐蚀）。
（2）计算过程：
Al体积：0.1mm×10m2=0.001m3=106cm3
Al质量：106cm ×2.7g/cm =2.7×106g
Al物质的量：2.7×106g÷27g/mol=1×105mol
总电量：1×105mol×3×96485C/mol≈2.89×1010C
时间：2.89×1010C÷(0.5×10-3A/cm ×104cm )≈5.78×109s≈183年。
8.铁钉在稀硫酸中发生析氢腐蚀，2分钟内生成H 体积为224 mL(标况)。计算：
（1）消耗Fe的质量；（2）转移电子的物质的量；（3）平均电流强度。
【答案】（1）0.56g （2）0.02 mol（3）16.08A
【解析】（1）n(H2)=242/mo=0.01mol
由n(Fe)=n(H2)=0.01 mol,得m(Fe)=0.01 mol×56 g/mol=0.56g。
（2）转移电子n(e-)=2n(H2)=0.02 mol。
（3）总电量Q=n(e-)·F=0.02 mol×96485 C/mol≈1929.7 C电流I=Q/t=1929.7C/120s≈16.08A。
1．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)
A．负极发生的反应为：Fe－2e－=Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－=4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
【答案】A
【分析】钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极。
【解析】A、根据反应方程式知，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正确；B、正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极发生的反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，错误；C、原电池是将化学能转变为电能的装置，错误；D、氧气在水中的溶解度较小，在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀，错误；故选A。
2．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图示，下列与此原理有关说法错误的是

A．正极反应为：SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
【答案】C
【解析】A．原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故A正确；B．硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B正确；C．由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，故C错误；D．管道上刷富锌油漆，形成Zn—Fe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，故D正确；答案为C。
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】本题使用的是外加电流的阴极保护法，钢管柱与电源的负极相连，被保护。A．外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管柱，A正确；B．通电后，被保护的钢管柱作阴极，高硅铸铁作阳极，因此电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；C．高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C错误；D．通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。答案选C。
4．生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发生腐蚀．在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如图所示．下列说法中，不正确的是（　　）

A．两容器中负极反应均为Fe-2e-═Fe2+
B．曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化
C．曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e-+2H2O═4OH-
D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀
【答案】C
【解析】生铁在pH=2和pH=4的盐酸中构成原电池，铁是负极，铁失电子生成Fe2+，故A正确；根据图象，曲线a压强逐渐增大，气体增多，说明有氢气生成，所以曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化，故B正确；根据图象，曲线b压强逐渐减小，气体减少，说明氧气在正极得电子，pH=4溶液呈酸性，曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e-+4H+═2H2O，故C错误；在强酸性溶液中发生析氢腐蚀，在弱酸性溶液中，正极是氧气得电子，生铁发生吸氧腐蚀，故D正确。
5．近年来，我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，下列说法正确的是
A．阳极电极反应为Zn—2eˉ=Zn2+
B．阴极电极反应为4OHˉ－4eˉ=O2↑+2H2O
C．该装置为牺牲阳极的阴极保护法
D．绝缘子表面产生的OH- 向阴极移动
【答案】A
【解析】由题图可知是电化学防腐，而且有外加电源。加锌环铁帽为阳极，湿润的绝缘子作阴极，水是电解质。则A.阳极应是锌放电，电极反应为Zn—2eˉ=Zn2+，正确；B.阴极是水电离的氢离子放电生成氢气，故B错误；C只有断电时，才是牺牲锌保护铁的牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法，故C不正确，D.电解池中阴离子移向阳极，即OH- 向阳极移动，故D错误。故选A。
6．下图所示各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀最快和被保护最好的分别为(　　)
A．①⑤ B．③② C．④⑤ D．④①
【答案】C
【解析】①铁放在海水中形成微小原电池，能腐蚀。②锌和铁形成原电池，铁做正极，被保护。③铁和铜形成原电池，铁做负极，被腐蚀。④形成电解池，铁做阳极，腐蚀更快。⑤形成电解池，铁做阴极，被保护。所以五个装置中腐蚀最快的为④，保护最好的为⑤。故选C。
7．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是

A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl-浓度大有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48L
D．环境中的Cl 与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2++3OH +Cl ===Cu2 (OH)3Cl↓
【答案】C
【分析】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，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。
【解析】A项、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，故A正确；B项、Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，潮湿环境中Cl-浓度大，有利于多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl的生成，故B正确；C项、未指明标准状态，无法计算消耗的O2体积，故C错误；D项、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↓，故D正确。故选C。
8．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（ ）
A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀
B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+
D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理
【答案】B
【分析】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e，多催化层作正极。
【解析】A．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，A不正确；B．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-，B正确；C．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↓，C不正确；D．牺牲阳极的阴极保护法是利用了原电池的原理，D不正确；故选B。
9．按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是
A．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降
B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀
C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降
D．铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只接通K1＞只闭合K3＞都断开＞只闭合K2
【答案】A
【分析】接通K1构成铁棒为阳极的电解池，接通K2构成铁棒为阴极的电解池，接通K3构成原电池。
【解析】A．先只接通K1，铁棒为阳极作活性电极，发生反应：Fe-2e-= Fe2+，多孔石墨为阴极，反应2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，阴极区气压升高，漏斗液面上升；然后再只接通K2，多孔石墨为阳极，反应2Cl--2e-=Cl2↑，Cl2与之前产生的H2生成HCl，溶于水，气压下降；铁棒为阴极，反应2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，气压升高；阴极产生的H2与阳极消耗的H2相等，漏斗液面不会下降，A错误；B．只接通K1，一段时间后，铁棒为阳极作活性电极生成的Fe2+与阴极产生的OH-生成Fe(OH)2白色沉淀，B正确；C．只接通K2，U形管左端为阴极：2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，U形管右端为阳极：2Cl--2e-=Cl2↑，两端均生成气体，气压升高液面下降，C正确；D．只接通K1铁棒作活性电极腐蚀速率最快，只闭合K3铁棒作原电池负极腐蚀速率次之，都断开则铁棒在NaCl溶液中发生较缓慢的吸氧腐蚀，只闭合K2铁棒作为电解池的阴极得到保护，腐蚀速率最慢，D正确；故答案选A。
10．用如图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以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是
A．压强增大主要是因为产生了H2
B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e- = Fe2+
C．pH= 4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D．pH= 2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑
【答案】D
【解析】A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的铁粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；B．锥形瓶中的铁粉和碳构成原电池，铁粉作为原电池的负极，发生的电极反应Fe–2e- = Fe2+，B正确；C．若pH= 4.0时，若只发生吸氧腐蚀，锥形瓶的压强会有下降，而图中锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，铁还发生了析氢腐蚀，锥形瓶内的溶解氧减少，因此罪行平内压强几乎不变， C正确；D．pH= 2.0时，体系为强酸性，压强变大，说明正极发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑，但溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，D错误；故选D。
11．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
实验Ⅰ
5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。
实验Ⅱ
5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
下列说法不正确的是
A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验Ⅰ的现象说明溶液与Fe反应生成了
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】C
【解析】A．实验Ⅰ中Fe作负极，碳作正极，实验Ⅱ中Zn作负极，Fe作正极，所以实验Ⅱ中Zn保护了Fe，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，A正确；B．实验Ⅱ中Fe作正极，在正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为，B正确；C．实验Ⅰ的现象不能说明溶液与Fe反应生成了，25min时蓝色区域的出现也可能是因为Fe失去电子生成，溶液与发生反应生成蓝色沉淀，C错误；D．若将Zn片换成Cu片，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，可推测Cu片上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，Cu片周边出现红色，铁钉失电子发生氧化反应生成，与溶液反应，使其周边出现蓝色，D正确。故选C。
12．下列关于电化学的说法不正确的是
A．铝制品可利用阳极氧化法处理表面，使之形成致密的氧化膜而起到防护作用
B．水库的钢闸门接直流电源的正极，可以减缓闸门的腐蚀
C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D．氯碱工业选用阳离子交换膜隔离两个电极区
【答案】B
【解析】A．利用阳极氧化法处理铝制品的表面，阳极的电极反应式为: ，使之形成致密的氧化膜而钝化，故A正确；B．用外加电源的方法保护水库钢闸门，直流电源的负极和钢闸门直接相连，可以减缓闸门的腐蚀，故B错误；C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块与铁构成原电池，铁做原电池的正极，锌做原电池的负极材料，利用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；D．氯碱工业中隔离两电极的材料是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，可以获得氢氧化钠并保证实验安全，该生产方法又称“阳离子交换膜法”，故D正确；答案选B。
13．如图所示，将铁棒和石墨棒插入l L l mol·L-1食盐水中。下列说法正确的是
A．若电键K与N连接，铁会发生还原反应而被腐蚀
B．若电键K与N连接，负极反应式是：4OH-_4e-=2H2O＋O2↑
C．若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铜棒上镀铁
D．若电键K与M连接，当两极共产生5.6 L(标准状况)气体时，生成了0.25 mol NaOH
【答案】D
【解析】A．若电键K与N连接，是原电池，铁为负极，铁会失去电子发生氧化反应而被腐蚀，故A错误；B．若电键K与N连接，是原电池，铁为负极，负极反应式是Fe-2e-=Fe2+，故B错误；C．若电键K与M连接，是电解池，将石墨棒换成铜棒，铜棒作阳极，阳极电极反应为Cu-2e-=Cu2+，不能实现铜棒上镀铁，故C错误；D．若电键K与M连接，是电解池，为电解食盐水，方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，当两极共产生5.6 L(标准状况)气体时，Cl2和H2的物质的量均为，根据方程式可知最多生成了NaOH的物质的量为，故D正确；故答案为：D。
14．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法不正确的是
A．AB段主要发生析氢腐蚀
B．AD段负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
C．BC段正极反应式主要为O2+4e-+2H2O=4OH-
D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同
【答案】C
【分析】图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH=1.8，AB段溶液pH值增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH值增加，体系压强减小，正极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化，pH基本不变可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同。
【解析】A．由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，A正确；B．AD段内发生的都是铁的电化学腐蚀，铁在负极的电极式为：Fe-2e-=Fe2+，B正确；C．由图可知BC段的pH为3-5，正极不能产生氢氧根，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，C错误；D．根据分析，D正确；故选C。
15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。回答下列问题：
（1）如图1所示，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。为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料M可以选择___________(填字母)。
A．碳棒 B．锌板 C．铜板 D．镁块
（2）碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的及水引起的腐蚀问题(俗称腐蚀)引起了广泛关注。深井中腐蚀的主要过程如下所示：
负极：(主要)
正极：(主要)
①钢铁在水溶液中的腐蚀总反应可表示为 。深井中对碳钢的腐蚀主要为 (填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)。
②腐蚀过程表明含有的溶液腐蚀性比相同值的溶液腐蚀性 (填“强”或“弱”)。
（3）两种金属接触时，接触部位会发生“电偶腐蚀”。金属铁和铜在自来水和海水中，相同时间发生的腐蚀情况如图2。
图2中甲的介质为 ，乙中正极电极反应式为 。
（4）高压直流电线路的瓷绝缘子常常出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图3所示。通电时，锌环作 极，断电时，锌环上的电极反应式为 。
【答案】（1）BD
（2）(或) 电化学腐蚀 强
（3）自来水
（4）阳
【解析】（1）要对钢闸门A的腐蚀起到保护作用，根据图形可知属于“牺牲阳极法”的保护法，则要求连接钢闸门的金属M的活泼性要比铁强，先被消耗腐蚀来保护铁，下列符合的是：
A．碳棒：活泼性比铁弱，腐蚀时先消耗铁，起不到保护作用，A错误；B．锌板：活泼性比铁强，腐蚀时先消耗锌，能起到保护作用，B正确；C．铜板：活泼性比铁弱，腐蚀时先消耗铁，起不到保护作用，C错误；D．镁块：活泼性比铁强，腐蚀时先消耗镁，能起到保护作用，D正确；正确的为：BD。
（2）①在电化学腐蚀中，总反应一般可以用负极电极反应式和正极电极反应式相加所得，则钢铁在水溶液中的腐蚀总反应可表示为：(或)；则该深井中对碳钢的腐蚀主要为：电化学腐蚀；②腐蚀过程表明含有的溶液主要腐蚀为电化学腐蚀，比相同pH值的HCl溶液只发生化学腐蚀的腐蚀速率更快，腐蚀性更强。
（3）在自来水和海水中，海水中离子浓度比自来水大，传递电流多，腐蚀速率快，则甲为自来水，乙为海水；根据电极材料和电解质溶液可知，甲和乙的腐蚀原理是相同的，都属于吸氧腐蚀，负极电极反应式为：，正极电极反应式为：。
（4）根据图3所示，该防护属于“外加电流法”的保护法，即将活泼性强的金属锌环连接到外加直流电源的正极，腐蚀时先消耗保护铁帽的腐蚀，则通电时，锌环作：阳极；断电时，属于“牺牲阳极法”的保护法，锌比铁活泼，仍然是锌先腐蚀，发生的电极反应式为：。
1．（21-22高二下·甘肃武威·竞赛）关于下列各装置图的叙述不正确的是
A．用装置①精炼铜，则b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
【答案】B
【解析】A. 用装置①精炼铜，根据电流方向可知a电极是阳极，b电极是阴极，则a极为粗铜，b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液，A正确；B. 装置②中铁是负极，铜是正极，总反应是Fe+2Fe3+=3Fe2+，B错误；C. 装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连作阴极，被保护，C正确；D. 装置④中铁在浓硫酸中钝化，铜是负极，铁是正极，因此铁钉几乎没被腐蚀，D正确；答案选B。
2．（2012高二·广东·竞赛）如图关于原电池或电解池的叙述中，正确的是
A．e是稀硫酸，c、d是金属Cu，在AB两端接上一个电流表，可看到电流表指针偏转
B．用该装置做Fe片表面电镀Cu的实验，c、d是Fe片和Cu片，e是CuSO4溶液，A、B接直流电源的正、负极
C．c、d都用石墨，e为CuCl2溶液，A、B分别连接直流电源正、负极，c极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
D．c、d分别用Zn和Fe，e是经过酸化的3%NaCl溶液，AB两端接电流表是验证牺牲阳极的阴极保护法实验装置
【答案】CD
【解析】A．两电极相同，活泼性一致，不能构成原电池，故无法产生电流，看不到电流表指针偏转，A项错误；B．Fe片表面镀铜时，若c、d为Fe片和Cu片，c为阴极、d为阳极，A、B应接直流电源的负极、正极，B项错误；C． A、B分别连接直流电源正、负极，A为阳极，阳极发生氧化反应，氯离子发生氧化反应生成氯气，c极反应式为：2Cl- -2e- =Cl2↑，C项正确；D．牺牲阳极法中锌为负极、失电子被氧化，Fe被保护，D项正确 ；本题选CD。
3．（2008高二·河南·竞赛）融雪剂是清除道路积雪的有力武器。过去使用的融雪剂以氯化钠等无机盐为主要成分，如向100g冰或雪中加入33g氯化钠可以使冰点降低到-21.2°C，但它对路面、桥梁中的钢筋和植物产生很大危害。现在所用的环保型融雪剂则使用有机盐和缓蚀剂，有的还添加了尿素，但它的融雪原理与前者相同。则下列说法不正确的是
A．环保型融雪剂的融雪原理为盐溶于水后，使冰点降低
B．使用环保型融雪剂可以减缓对路面和桥梁中钢筋的腐蚀
C．使用环保型融雪剂可以减少对植物的危害
D．使用环保型融雪剂主要是给绿色植物补充养分
【答案】D
【解析】A．融雪剂的作用原理是利用盐水的冰点低于水的冰点，因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块，故A正确；B．氯化钠等能形成电解质溶液，发生原电池反应，能加快金属的腐蚀，环保型融雪剂中缓蚀剂可以减缓对路面和桥梁中钢筋的腐蚀，故B正确；C．环保型融雪剂含有的尿素是植物生长的化肥，所以使用环保型融雪剂可以减少对植物的危害，故C正确；D．使用环保型融雪剂主要作用是使冰点降低，不是给植物补充养分，故D错误；故选D。
4．（2017高二·广东·竞赛）某同学在学习“电化学”后进行了总结：①当镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀；②钢铁制品长期露置于潮湿空气中，表面常易发生电化学腐蚀生成铁锈(Fe2O3·xH2O)；③电镀时，应把镀件置于电解槽的阳极；④电解精炼铜时，将粗铜置于电解槽的阴极；⑤冶炼铝时，将AlCl3加热成为熔融体后电解；⑥锌跟稀硫酸反应制H2时，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率。下列各选项中，正确的叙述与错误的叙述一样多的是
A．①②④⑥ B．①③④⑤ C．①③⑤⑥ D．②③④⑤
【答案】C
【解析】①马口铁是表面镀有一层锡的铁皮，白铁指的是镀锌铁，当镀层破损后，马口铁与白铁均会形成原电池，由于金属活动性：Zn＞Fe＞Sn，故马口铁中铁作负极被腐蚀，白铁中锌作负极被腐蚀保护铁，故马口铁比白铁更易被腐蚀，①正确；②钢铁生锈是铁的电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，即钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有 一定量的氧气，发生吸氧腐蚀，在空气中，铁发生吸氧腐蚀先生成Fe(OH)2， Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3 ，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O，②正确；③电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属阳离子的溶液作电镀液，在直流电的作用下，镀件表面覆盖上一层均匀、光洁而致密的镀层，③错误；④电解精炼时，以粗铜作阳极，以纯铜作阴极，用硫酸铜溶液作电解质溶液，阳极上Cu变成Cu2+而溶解，阴极上铜离子变成铜单质附着在电极上，④错误；⑤冶炼铝单质时采取电解熔融氧化铝的方法，不能电解氯化铝，因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下不能导电，⑤错误；⑥锌和铜离子反应生成铜单质，锌、铜和稀硫酸构成铜锌原电池，锌作原电池负极加速被腐蚀，制氢气的反应速率加快，⑥正确；①②⑥正确，③④⑤错误，正确的叙述与错误的叙述一样多的是C项，答案选C。
5．（2013高二·广东·竞赛）生锈会造成钢铁制品或结构的劣化。下列措施中，不利于防止生锈的是
A．在不锈钢的表面形成一层致密三氧化二铬表层
B．用混凝土包裹钢筋，混凝土使钢筋保存在碱性的环境中
C．在汽车上喷上油漆涂料
D．用锡箔沾水摩擦生锈的部分做抛光处理
【答案】D
【解析】A．在不锈钢的表面形成一层致密的三氧化二铬表层可以阻止氧气侵入不锈钢内部，从而防止生锈，A选项不符合题意；B．混凝土包裹钢筋可减少钢筋与空气的接触，同时使钢筋保存在碱性的环境中，预防析氢腐蚀，B选项不符合题意；C．油漆涂料作为一种防腐蚀材料,可以覆盖在物体表面,防止金属接触氧气和水分,从而避免氧化反应，C选项不符合题意；D．用锡箔沾水摩擦生锈的部分做抛光处理可以去除锈迹，但无法防止生锈，D选项符合题意；故选D。
6．（2013高二·安徽·竞赛）糕点包装中常见脱氧剂的主要成分为还原性铁粉、氯化钠、炭粉和水等，下列有关脱氧原理的说法正确的是
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3e-→Fe3+
C．脱氧剂工作过程中的电化学反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
D．脱氧剂中炭粉主要起还原剂作用
【答案】C
【解析】A．脱氧过程的本质是铁的吸氧腐蚀，属于自发的氧化还原反应，原电池反应通常为放热反应，而非吸热反应，脱氧的目的是消耗氧气，而非降低温度，A错误；B．在脱氧剂构成的原电池中，铁粉是活泼金属，作负极，发生氧化反应；炭粉为惰性电极，作正极，铁在吸氧腐蚀中失去2个电子生成Fe2+，电极反应为：Fe-2e=Fe2+，而非Fe3+，B错误；C．脱氧剂工作时，负极(Fe)反应：Fe-2e=Fe2+，正极(炭粉)反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应为两极反应相加(电子守恒后)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，C正确；D．脱氧剂中炭粉为惰性材料，不参与氧化还原反应，其主要作用是作为正极导电，形成原电池回路，而非还原剂，D错误；故选C。
7．（2021高二上·吉林白山·竞赛）电视纪录片《辉煌中国》让“厉害了，我的国”成了人们的口头禅，其展示的我国在科技领域取得的许多伟大成就都与化学密切相关。下列有关说法错误的是
A．“蛟龙”号载人潜水器的外壳使用的耐超高压的钛合金，属于金属材料
B．“中国天眼”FAST传输信息用的光导纤维的主要成分是硅酸盐
C．高铁“复兴号”车厢连接关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于高分子材料
D．港珠澳大桥水下钢柱镶铝块防腐的方法为“牺牲阳极的阴极保护法”
【答案】B
【解析】A．耐超高压的钛合金属于金属材料，A项正确；B．光导纤维的主要成分是二氧化硅，B项错误；C．聚四氟乙烯板属于高分子材料，C项正确；D．钢柱、铝块、海水构成的原电池中，较活泼的铝被氧化，可看作阳极，钢柱被保护，故此防腐的方法为牺牲阳极的阴极保护法，D项正确；答案选B。
8．（2014·全国高中·决赛）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
【答案】BD
【分析】铜和空气中氧气、水、二氧化碳反应生成碱式碳酸铜即铜绿,为防止铜生锈,应该隔绝空气或水,可以采用涂油、覆盖保护膜等方法,据此分析解答。
【解析】A.将青铜器放在银质托盘上,Cu、Ag和合适的电解质溶液构成原电池,Cu失电子作负极而加速被腐蚀,故A错误；B.将青铜器保存在干燥的环境中能隔绝水,所以能防止铜生锈,故B正确；C.将青铜器保存在潮湿的空气中加快铜生锈,故C错误；D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜,从而隔绝空气和水,所以能防止生锈，故D正确；故答案选BD。
9．（2021高二上·浙江宁波·竞赛）利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情况下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效工作，其作用原理图示如下：
请回答：
（1）写出铁电极上电极方程式 。
（2）下列叙述正确的是。
A．铁电极为正极，碳电极为负极
B．经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，吸附能力大幅提高，有利除污
C．碳电极上的反应环境为无溶解氧环境
D．铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极表面
（3）有溶解氧时絮凝过程是利用了铁离子水解产物吸附污染物完成截流，写出相关的离子方程式 。
（4）无溶解氧时，可以利用生成的絮凝剂处理含铬废水，最终溶液中的金属离子均生成氢氧化物沉淀。已知国家标准中污染物排放浓度的单位为mg·L-1，若每处理10.0 m3污水，电极上共转移1.20 mol电子，则该污水在处理前的排放浓度为 (以铬元素的量计算)。
【答案】（1）Fe-2e-=Fe2+
（2）BC
（3）Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
（4）1.04mg·L-1
【分析】铁碳混合材料和废水构成原电池，Fe为负极，Fe失电子被氧化成Fe2+；C为正极。
【解析】（1）根据原理图示，Fe电极上Fe失电子被氧化成Fe2+，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+；答案为：Fe-2e-=Fe2+。
（2）A．Fe电极上发生失电子的氧化反应，铁电极为负极，碳电极为正极，A项错误；B．经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，具有较大的表面积，吸附能力大幅提高，有利除污，B项正确；C．图示碳电极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，反应环境应为无溶解氧环境，C项正确；D．铁碳混合材料工作过程中电子从负极（铁电极）流出，经外电路运输至碳电极表面，D项错误；答案选BC。
（3）有溶解氧时絮凝过程是利用了铁离子水解产物吸附污染物完成截流，Fe3+水解的离子方程式为Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+；答案为：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。
（4）根据电极反应Fe-2e-=Fe2+。电极上转移1,20mol电子生成0.60molFe2+；无溶解氧时，可以利用生成的絮凝剂处理含铬废水，最终溶液中金属离子均生成氢氧化物沉淀，此过程中最终形成Cr(OH)3沉淀、Fe2+形成Fe(OH)3沉淀，根据得失电子守恒，被还原的Cr元素物质的量为=0.20mol，处理的Cr元素的质量为0.20mol×52g/mol=10.4g，该污水在处理前的排放浓度为==1.04mg/L；答案为：1.04mg/L。
10．（23-24高二上·湖南邵阳·竞赛）电化学是化学研究重要分支，请回答下列问题：
（1）铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。
①放电时，电解质溶液中硫酸的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加 g。
②用该蓄电池作电源，进行铁钉镀锌，电解一段时间后，电解质溶液的浓度 。(填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉 (填“能”“否”)复原。
（2）以燃料电池为电源电解法制取，二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取，阳极产生的反应式为 。
②电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为 (精确到小数点后两位)。
（3）下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是_______。
A．④>②>③>① B．②>①>③>④ C．④>②>①>③ D．③>②>④>①
【答案】（1）①减小 24 ②不变 否
（2）① ②
（3）C
【分析】放电时铅蓄电池电解质溶液中硫酸浓度减小；放电时，负极板上增加的质量是硫酸根的质量；图示装置以燃料电池为电源电解法制取，阳极反应式为，阴极反应式为；各容器中均盛有海水，④中铁做电解池的阳极，最快被腐蚀，②中铁做原电池的负极，腐蚀速率次之，③中铁做电解池的正极，腐蚀速率小于①，铁被腐蚀时由快到慢的顺序是④>②>①>③。
【解析】（1）放电时，正极上二氧化铅得电子，与电解质中的硫酸生成硫酸铅，负极上铅失电子，与电解质中的硫酸生成硫酸铅，故随着反应进行，电解质溶液中硫酸的浓度减小；当外电路通过时，则硫酸根离子参与反应生成硫酸铅，理论上负极板的质量增加；②用该蓄电池作电源，进行铁钉镀锌，电解质溶液的浓度不变；若电解一段时间后将电源正负极反接，镀锌后的铁钉做阳极失电子，铁钉不能复；
（2）阳极产生的反应式为阴极上，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多，其物质的量为，由电极反应式可知，当转移电子时，阴极收集到的气体比阳极收集到气体多，则阴极收集到的气体比阳极收集到气体多时转移电子，通过阳离子交换膜的阳离子为或；
（3）④中铁做电解池的阳极，最快被腐蚀，②中铁做原电池的负极，腐蚀速率次之，③中铁做电解池的正极，腐蚀速率小于①，铁被腐蚀时由快到慢的顺序是④>②>①>③。
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第三节 金属的腐蚀与防护
内容概览
01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼
02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚
03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练
04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训
竞赛技巧1 金属的腐蚀
一、金属的腐蚀
1．金属的腐蚀
（1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
（2）实质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
2．根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类：
（1）化学腐蚀：
①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。
②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。
（2）电化学腐蚀：
①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
②条件：接触到电解质溶液。
3．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
二、钢铁的电化学腐蚀
1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图形描述
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极 Fe－2e－===Fe2＋
正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
腐蚀速度 一般较快 一般较慢
联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
2.实质：发生原电池反应，铁作负极，碳作正极。
3．金属腐蚀的快慢比较
（1）在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解原理引起的腐蚀（做阳极）＞原电池原理引起的腐蚀（做负极）＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀（做正极）＞有防护腐蚀措施的腐蚀（做阴极）。
（2）在不同溶液中，同种金属的腐蚀在强电解质中＞弱电解质中＞非电解质中。。
（3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
（4）活泼性不同的两金属组成原电池，活泼性差别越大，腐蚀越快。
竞赛技巧2 金属的防护
1.金属防护的原理
主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑，防止金属被氧化，基本思路是阻止金属发生化学反应，防止金属做原电池的负极。
2.金属防护的方法
（1）改变金属材料的组成：在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。
（2）在金属表面覆盖保护层：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。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、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：金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。
①牺牲阳极法
a.原理：原电池原理
b.要求：被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
c.应用：在锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门上安装或焊接镁合金或锌块。
②外加电流法
a.原理：电解池原理
b.要求：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。
c.应用：将钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。
3.防腐措施由好到坏的顺序
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件。
竞赛技巧3 复杂环境与新型技术
1.微生物参与的腐蚀机制
（1）硫酸盐还原菌腐蚀原理：在缺氧土壤这样特定的环境中，发生了以硫酸盐还原菌作用下的特殊电化学腐蚀过程。通常电化学腐蚀中正极会有相应的得电子反应，这里硫酸根离子（SO42-）作为正极反应物，得到电子后发生反应生成硫氢根离子（HS-）和氢氧根离子（OH-）。由于生成了OH-，使得土壤的酸碱度发生变化，pH升高。而铁（Fe）作为金属，在这样的电化学环境中失去电子被腐蚀，是整个腐蚀过程的负极反应物。
（2）应对措施：了解到是微生物参与导致腐蚀后，就可以从抑制微生物活性角度出发来应对腐蚀问题。调节pH值，创造不利于微生物生存和活动的酸碱环境，能减少其对腐蚀过程的影响。另外，采用抗菌涂层可以在金属表面形成一道屏障，阻止微生物与金属接触，进而抑制这种因微生物参与而引发的腐蚀现象。
2.智能防护技术原理
（1）自修复涂层：自修复涂层里含有微胶囊结构，当外界环境湿度大于60%时，微胶囊会破裂，里面的缓蚀剂（像苯并三氮唑这类物质）就会释放出来。这些缓蚀剂能够通过配位作用与金属表面相结合，在金属表面形成一种保护膜，起到防止金属被腐蚀的作用，相当于给金属表面受损的地方进行自我修复。
（2）响应机制： 智能防护技术的响应机制关键在于触发缓蚀剂释放的条件。这里提到纳米材料的溶胀或者电化学信号变化都可以作为触发因素，一旦满足相应条件，缓蚀剂释放出来，就能根据环境变化动态地对金属进行防护，让防护更具主动性和适应性，以应对不同情况下的腐蚀威胁。
3.电位- pH 图（Pourbaix 图）应用
（1）区域划分：
①腐蚀区：在这个区域内，金属是以离子形式存在的，比如铁（Fe）是以亚铁离子（Fe ）形式存在，意味着在此条件下金属容易发生腐蚀反应，不断转化为离子进入溶液等环境中。
②免蚀区：表示金属能够稳定以单质形式存在，不会轻易发生化学反应被腐蚀，处于相对稳定的状态。
③钝态区：此区域内金属表面会形成氧化物保护膜，像铁会形成四氧化三铁（Fe O ）保护膜，这层膜可以阻止金属进一步与外界环境发生反应，起到保护金属免受腐蚀的作用。
（2）实际意义： 通过电位 - pH 图可以清晰看到金属在不同的pH值以及电位条件下所处的状态区域，进而可以有针对性地制定防护策略。例如知道在碱性环境中，铁容易进入钝态区，也就是容易形成保护膜，那么在实际应用中，对于铁制品在碱性环境里就可以利用这一特点，采取相应措施促使其更好地形成保护膜来达到防护目的。
4.实际应用与工程案例（综合分析）
（1）港珠澳大桥复合防护体系
①涂层协同作用：
a.环氧富锌底漆：Zn 作为牺牲阳极保护钢材。
b.氟碳面漆：抗紫外线和化学腐蚀，延长涂层寿命。
②阴极保护补充：外加电流法中使用混合金属氧化物（MMO）阳极，耐蚀性强且电流效率高。
（2）地下管道腐蚀治理
①龙江河镉污染案例：投加 AlCl3促进 Cd(OH)2沉淀絮凝，利用 Al3+水解生成的胶体吸附重金属离子。
②阴极保护设计：深井阳极外加电流法降低杂散电流干扰，减少局部腐蚀。
竞赛技巧4 电化学腐蚀的计算
电化学腐蚀的计算是高中化学竞赛中的重要定量分析内容，核心基于电子守恒和电极反应的 stoichiometry关系，涉及金属消耗量、气体生成量、电子转移量及腐蚀速率等。
一、核心原理与关系式
电化学腐蚀的本质是氧化还原反应，计算的关键是明确电极反应中的电子转移关系，并结合 “电子守恒”（负极失电子总数 = 正极得电子总数）进行推导。
1.析氢腐蚀的核心关系(酸性环境，以Fe为例)
负极(氧化):Fe-2e-=Fe2+(每消耗1mol Fe,失2mol e-)
正极(还原):2H++2e-=H2↑(每生成1mol H2,得2mol e-)
总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑
定量关系：n(Fe)=n(H2)=n(e-)/2
即：m(Fe)=56·n(Fe);V(H2,标况)=22.4·n(H2)
2.吸氧腐蚀的核心关系(中性/弱碱性环境，以Fe为例)
负极(氧化):2Fe-4e-=2Fe2+(每消耗2mol Fe,失4 mol e-)
正极(还原):O2+2H2O+4e =4OH-(每消耗1mol O2,得4 mol e-)
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
定量关系：n(Fe)=2n(O2)=n(e-)
即：m(Fe)=56·n(Fe);V(O2,标况)=22.4·n(O2)
3.牺牲阳极法的计算(以Zn保护Fe为例)
Zn作负极：Zn-2e-=Zn2+(每消耗1mol Zn,失2mol e-)Fe作正极(被保护，不消耗)
定虽关系n(Zn)=n(e-)/2;m(Zn)=65·n(Zn)
4.法拉第定律(电解池腐蚀，如Fe作阳极)
电解池中，阳极(Fe)发生氧化：Fe-2e-=Fe2+
法拉第定律：Q=n(e-)·F(Q为总电量，单位C;F=96485 C/mol为法拉第常数)
结合电流公式I=Q/t,得：n(e-)=(I·t)/F
腐蚀速率与电量关系m(Ee)=(56·I·t)/(2·F)
二、计算步骤总结
1.明确腐蚀类型：判断是析氢腐蚀、吸氧腐蚀、牺牲阳极法还是电解池腐蚀，写出对应的电极反应式。
2.确定电子转移关系：根据电极反应，列出金属消耗量、气体生成量与电子的物质的量关系（如n(Fe)～n(e-)/2～n(H2)）。
3.代入数据计算：将已知量（体积、质量、电流、时间等）转换为物质的量或电量，结合关系式求解未知量。
4.验证单位与逻辑：检查计算结果的单位是否合理，逻辑是否符合电化学原理（如电子守恒是否成立）。
竞赛技巧1 金属的腐蚀
1．（23-24高二上·山东临沂·竞赛）如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是
A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④ C．③＞②＞④＞① D．④＞②＞③＞①
2．（2023高一下·广东汕尾·竞赛）带有铁铆钉的铜板若暴露在空气中，铁很快就会被腐蚀成铁锈，如图是铜板电化学腐蚀示意图。下列说法错误的是
A．铜板表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的、溶解其中，形成电解质溶液，组成原电池，加速了铁的腐蚀
B．铜作正极
C．理论上，每转移1 mol电子，有2 mol Fe被氧化
D．该腐蚀反应是自发的
竞赛技巧2 金属的防护
3．（2014高二·广东·竞赛）材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中，不正确的是
A．用铁罐车运输浓硝酸
B．避免不同金属的搭接和铆接
C．在铁表面镀锌是一种阳极保护方法
D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料
4．（2018高三·上海徐汇·竞赛）埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护，下列说法正确的是（ ）
A．钢管道表面发生了还原反应
B．该方法将电能转化为了化学能
C．该方法称为外加电流阴极保护法
D．镁块上发生的电极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
竞赛技巧3 复杂环境与新型技术
5．硫酸盐还原菌SRB是一类独特的原核生理群组，是一类具有各种形态特征，能通过异化作用将硫酸盐作为有机物的电子受体进行硫酸盐还原的严格厌氧菌。在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。
对于该反应机理相关信息分析正确的是
①若引入新的菌种，一定可以加速对金属的腐蚀
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成
④在SRB的作用下发生反应：(正极电极反应式)
⑤当1mol 在SRB的作用下转化为S2 时，理论上正极反应会消耗4mol水
⑥若溶液中的S2 会完全转化为 FeS，则 Fe腐蚀后生成Fe(OH)2和FeS的物质的量之比为3：1
A．①②③ B．①②⑤⑥ C．②④⑥ D．②③⑤
6.根据铁(Fe)的Pourbaix图,回答以下问题：
（1）当溶液pH=4,电极电位φ=-0.5V时，铁处于什么状态 可能发生何种腐蚀？
（2）若将溶液pH提高至10,电位保持φ=-0.5V,铁的状态如何变化
（3）若需防止铁腐蚀，应如何调整pH和电位
竞赛技巧4 电化学腐蚀的计算
7.（2024 年全国竞赛模拟题）某化工厂管道采用表面镀铝的碳钢（材料 3）修复，镀层破损后，在 pH=7 的海水中，Al 和 Fe 形成原电池。
（1）写出负极反应式： 。
（2）若镀层厚度为 0.1 mm，管道表面积为 10 m ，计算 Al 完全腐蚀所需时间（电流密度为 0.5 mA/cm ，Al 摩尔质量 27 g/mol）。
8.铁钉在稀硫酸中发生析氢腐蚀，2分钟内生成H 体积为224 mL(标况)。计算：
（1）消耗Fe的质量；（2）转移电子的物质的量；（3）平均电流强度。
1．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)
A．负极发生的反应为：Fe－2e－=Fe2＋
B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－=4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
2．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图示，下列与此原理有关说法错误的是

A．正极反应为：SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
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．生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发生腐蚀．在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如图所示．下列说法中，不正确的是（　　）

A．两容器中负极反应均为Fe-2e-═Fe2+
B．曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化
C．曲线b记录的容器中正极反应是O2+4e-+2H2O═4OH-
D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀
5．近年来，我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，下列说法正确的是
A．阳极电极反应为Zn—2eˉ=Zn2+
B．阴极电极反应为4OHˉ－4eˉ=O2↑+2H2O
C．该装置为牺牲阳极的阴极保护法
D．绝缘子表面产生的OH- 向阴极移动
6．下图所示各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀最快和被保护最好的分别为(　　)
A．①⑤ B．③② C．④⑤ D．④①
7．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是

A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl-浓度大有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48L
D．环境中的Cl 与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2++3OH +Cl ===Cu2 (OH)3Cl↓
8．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（ ）
A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀
B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH-
C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+
D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理
9．按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是
A．先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降
B．只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀
C．只接通K2，U形管左、右两端液面均下降
D．铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只接通K1＞只闭合K3＞都断开＞只闭合K2
10．用如图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以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是
A．压强增大主要是因为产生了H2
B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e- = Fe2+
C．pH= 4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D．pH= 2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑
11．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
实验Ⅰ
5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。
实验Ⅱ
5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
下列说法不正确的是
A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验Ⅰ的现象说明溶液与Fe反应生成了
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
12．下列关于电化学的说法不正确的是
A．铝制品可利用阳极氧化法处理表面，使之形成致密的氧化膜而起到防护作用
B．水库的钢闸门接直流电源的正极，可以减缓闸门的腐蚀
C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D．氯碱工业选用阳离子交换膜隔离两个电极区
13．如图所示，将铁棒和石墨棒插入l L l mol·L-1食盐水中。下列说法正确的是
A．若电键K与N连接，铁会发生还原反应而被腐蚀
B．若电键K与N连接，负极反应式是：4OH-_4e-=2H2O＋O2↑
C．若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铜棒上镀铁
D．若电键K与M连接，当两极共产生5.6 L(标准状况)气体时，生成了0.25 mol NaOH
14．恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法不正确的是
A．AB段主要发生析氢腐蚀
B．AD段负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
C．BC段正极反应式主要为O2+4e-+2H2O=4OH-
D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2+ + 2H2O消耗H+的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3 + 8H+产生H+的量基本相同
15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。回答下列问题：
（1）如图1所示，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。为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料M可以选择___________(填字母)。
A．碳棒 B．锌板 C．铜板 D．镁块
（2）碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的及水引起的腐蚀问题(俗称腐蚀)引起了广泛关注。深井中腐蚀的主要过程如下所示：
负极：(主要)
正极：(主要)
①钢铁在水溶液中的腐蚀总反应可表示为 。深井中对碳钢的腐蚀主要为 (填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)。
②腐蚀过程表明含有的溶液腐蚀性比相同值的溶液腐蚀性 (填“强”或“弱”)。
（3）两种金属接触时，接触部位会发生“电偶腐蚀”。金属铁和铜在自来水和海水中，相同时间发生的腐蚀情况如图2。
图2中甲的介质为 ，乙中正极电极反应式为 。
（4）高压直流电线路的瓷绝缘子常常出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图3所示。通电时，锌环作 极，断电时，锌环上的电极反应式为 。
1．（21-22高二下·甘肃武威·竞赛）关于下列各装置图的叙述不正确的是
A．用装置①精炼铜，则b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
2．（2012高二·广东·竞赛）如图关于原电池或电解池的叙述中，正确的是
A．e是稀硫酸，c、d是金属Cu，在AB两端接上一个电流表，可看到电流表指针偏转
B．用该装置做Fe片表面电镀Cu的实验，c、d是Fe片和Cu片，e是CuSO4溶液，A、B接直流电源的正、负极
C．c、d都用石墨，e为CuCl2溶液，A、B分别连接直流电源正、负极，c极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
D．c、d分别用Zn和Fe，e是经过酸化的3%NaCl溶液，AB两端接电流表是验证牺牲阳极的阴极保护法实验装置
3．（2008高二·河南·竞赛）融雪剂是清除道路积雪的有力武器。过去使用的融雪剂以氯化钠等无机盐为主要成分，如向100g冰或雪中加入33g氯化钠可以使冰点降低到-21.2°C，但它对路面、桥梁中的钢筋和植物产生很大危害。现在所用的环保型融雪剂则使用有机盐和缓蚀剂，有的还添加了尿素，但它的融雪原理与前者相同。则下列说法不正确的是
A．环保型融雪剂的融雪原理为盐溶于水后，使冰点降低
B．使用环保型融雪剂可以减缓对路面和桥梁中钢筋的腐蚀
C．使用环保型融雪剂可以减少对植物的危害
D．使用环保型融雪剂主要是给绿色植物补充养分
4．（2017高二·广东·竞赛）某同学在学习“电化学”后进行了总结：①当镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀；②钢铁制品长期露置于潮湿空气中，表面常易发生电化学腐蚀生成铁锈(Fe2O3·xH2O)；③电镀时，应把镀件置于电解槽的阳极；④电解精炼铜时，将粗铜置于电解槽的阴极；⑤冶炼铝时，将AlCl3加热成为熔融体后电解；⑥锌跟稀硫酸反应制H2时，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率。下列各选项中，正确的叙述与错误的叙述一样多的是
A．①②④⑥ B．①③④⑤ C．①③⑤⑥ D．②③④⑤
5．（2013高二·广东·竞赛）生锈会造成钢铁制品或结构的劣化。下列措施中，不利于防止生锈的是
A．在不锈钢的表面形成一层致密三氧化二铬表层
B．用混凝土包裹钢筋，混凝土使钢筋保存在碱性的环境中
C．在汽车上喷上油漆涂料
D．用锡箔沾水摩擦生锈的部分做抛光处理
6．（2013高二·安徽·竞赛）糕点包装中常见脱氧剂的主要成分为还原性铁粉、氯化钠、炭粉和水等，下列有关脱氧原理的说法正确的是
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3e-→Fe3+
C．脱氧剂工作过程中的电化学反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
D．脱氧剂中炭粉主要起还原剂作用
7．（2021高二上·吉林白山·竞赛）电视纪录片《辉煌中国》让“厉害了，我的国”成了人们的口头禅，其展示的我国在科技领域取得的许多伟大成就都与化学密切相关。下列有关说法错误的是
A．“蛟龙”号载人潜水器的外壳使用的耐超高压的钛合金，属于金属材料
B．“中国天眼”FAST传输信息用的光导纤维的主要成分是硅酸盐
C．高铁“复兴号”车厢连接关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于高分子材料
D．港珠澳大桥水下钢柱镶铝块防腐的方法为“牺牲阳极的阴极保护法”
8．（2014·全国高中·决赛）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
9．（2021高二上·浙江宁波·竞赛）利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情况下均可在溶液中生成絮凝剂，实现高效工作，其作用原理图示如下：
请回答：
（1）写出铁电极上电极方程式 。
（2）下列叙述正确的是。
A．铁电极为正极，碳电极为负极
B．经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，吸附能力大幅提高，有利除污
C．碳电极上的反应环境为无溶解氧环境
D．铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极表面
（3）有溶解氧时絮凝过程是利用了铁离子水解产物吸附污染物完成截流，写出相关的离子方程式 。
（4）无溶解氧时，可以利用生成的絮凝剂处理含铬废水，最终溶液中的金属离子均生成氢氧化物沉淀。已知国家标准中污染物排放浓度的单位为mg·L-1，若每处理10.0 m3污水，电极上共转移1.20 mol电子，则该污水在处理前的排放浓度为 (以铬元素的量计算)。
10．（23-24高二上·湖南邵阳·竞赛）电化学是化学研究重要分支，请回答下列问题：
（1）铅酸蓄电池是最常见的二次电池，电压稳定，安全可靠，价格低廉，应用广泛。
①放电时，电解质溶液中硫酸的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，当外电路通过时，理论上负极板的质量增加 g。
②用该蓄电池作电源，进行铁钉镀锌，电解一段时间后，电解质溶液的浓度 。(填“增大”“减小”或“不变”)，若电解一段时间后将电源正负极反接，则铁钉 (填“能”“否”)复原。
（2）以燃料电池为电源电解法制取，二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取，阳极产生的反应式为 。
②电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为 (精确到小数点后两位)。
（3）下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是_______。
A．④>②>③>① B．②>①>③>④ C．④>②>①>③ D．③>②>④>①
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