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第四节　金属的电化学腐蚀与防护
　1.认识金属腐蚀的危害性，并能利用学过的电化学知识解释金属腐蚀的原因和防止金属腐蚀的方法。
2．熟练书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
知识点一　金属的电化学腐蚀
阅读教材P84～P86，思考并填空。
1．金属腐蚀的概念
金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
3．金属腐蚀的分类
(1)化学腐蚀
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。
4．钢铁的电化学腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
条件
水膜酸性较强
水膜呈中性或酸性较弱
电极反应
负极(Fe)
Fe－2e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
正极(C)
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
其他反应
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈Fe2O3·xH2O
判断正误
(1)金属的腐蚀全都是氧化还原反应。(　　)
(2)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(　　)
(3)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。(　　)
(4)不论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是金属被腐蚀。(　　)
(5)钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，发生吸氧腐蚀时负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。(　　)
答案：(1)√　(2)√
　(3)×　(4)√　(5)×
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
定义
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
不纯金属(或合金)跟接触到的电解质溶液发生原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质直接接触
水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性
水膜酸性较强
现象
无电流产生
有微弱电流产生
反应式(以铁腐蚀为例)
2Fe＋3Cl2===2FeCl3
负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
正极：2H＋＋2e－===H2↑
　(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
(2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
(3)一般情况下，只有在金属活动性顺序表中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。
　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。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是(　　)
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，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，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
[解析]　生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。
[答案]　C
　例1中若具支试管内盛有NaCl溶液和生铁片，观察到怎样的现象？
答案：因氯化钠溶液显中性，故此时发生吸氧腐蚀，具支试管中因消耗氧气，导致气体压强减小，导管内液面上升。
金属腐蚀类型的判断方法
(1)根据是否发生原电池反应来判断。
发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。
(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，位于金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
　　　　　金属腐蚀类型及判断
1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　)
A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．金属化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
解析：选B。金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。
2．如图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(　　)
A．④＞②＞①＞③
B．②＞①＞③＞④
C．④＞②＞③＞①
D．③＞②＞④＞①
解析：选A。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大(比①大)，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比①小；④为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。
　　　　　影响金属腐蚀的因素
3．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理，设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)
A．正极的电极反应方程式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成
C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈
D．断开连接石墨和铁的导线，铁便不会生锈
解析：选D。吸氧腐蚀的正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A正确；若把石墨改为Mg电极，此时Mg作
负极，铁不会失电子，不会有铁锈生成，B正确；若向自来水中加入少量NaCl(s)，溶液中离子浓度增大，腐蚀变快，C正确；若断开导线连接，因钢铁中含有碳，仍会发生电化学腐蚀，D错误。
4．某课外兴趣小组探究铁生锈的条件，探究过程如下。
(Ⅰ)检查制取O2装置的气密性，然后按如图所示连接好装置。
(Ⅱ)点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察实验现象。
①直形玻璃管中潮湿的细铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；
②直形玻璃管中干燥的细铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；
③烧杯中潮湿的细铁丝表面依然光亮。
探究结论：
(1)实验现象①说明________________________________________________________________________；
实验现象②说明________________________________________________________________________；
实验现象③说明________________________________________________________________________。
(2)仪器A的名称为干燥管，其中装的药品可以是碱石灰或无水CaCl2，其作用是________________________________________________________________________，
由本实验可知，铁生锈的条件为________________________________________________________________________，
由实验③现象可知，决定铁生锈快慢的一个重要因素是________________。
(3)本实验中的铁生锈属于________腐蚀。
解析：干燥的铁丝不生锈而潮湿的铁丝生锈，说明铁丝不接触水，只接触氧气时不生锈，即铁丝生锈需同时具备接触O2和水这两个条件。KMnO4受热分解产生O2，故干燥管中碱石灰的作用是吸收水分，干燥O2。由实验设计过程可知，本实验探究的是钢铁的吸氧腐蚀。
答案：(1)铁丝接触水和O2时，发生腐蚀　铁丝只接触O2，不接触水时不会生锈　空气中的O2浓度低，铁丝生锈较慢
(2)干燥O2　铁丝跟O2和水接触　O2的浓度
(3)电化学(或吸氧)
知识点二　金属的防护
阅读教材P86～P87，思考并填空。
1．金属的防护
2．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法
应用原电池原理，让被保护金属作正极，另找一种活泼性较强的金属作负极。
如图所示：
(2)外加电流的阴极保护法
利用电解原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，在电解质溶液里，接外加直流电源。
如图所示：
3．牺牲阳极的阴极保护法的实验探究
(1)实验步骤
按如图所示连接好装置；往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
(2)实验现象：可以看到电压表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀生成。
(3)实验结论
实质上是Zn、Fe、NaCl溶液(酸化)构成原电池，发生下列电极反应：
负极：Zn－2e－===Zn2＋，
正极：2H＋＋2e－===H2↑。
往Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液不变蓝色，说明溶液中不含Fe2＋，证明Fe未被腐蚀(即牺牲阳极金属保护阴极金属)。
1．用短线将下列金属的防护方法连线。
(1)加保护层　　　　　　　　　A．钢闸门与直流电源负极相连
(2)牺牲阳极的阴极保护法
B．电线外面包塑料法
(3)外加电流的阴极保护法
C．普通钢制镍铬钢
(4)改变内部结构
D．轮船外壳装上锌块
答案：(1)－B　(2)－D　(3)－A　(4)－C
2．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施是(　　)
A．与石墨棒相连　　　　　　
B．与直流电源负极相连
C．与直流电源正极相连
D．与铅板相连
解析：选B。防止金属腐蚀的电化学保护法中，一是牺牲阳极的阴极保护法，二是外加电流的阴极保护法；B是外加电流的阴极保护法，D项铁仍被腐蚀。
金属腐蚀快慢的判断及金属的防护
1．金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
(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)无保护措施的金属腐蚀＞有一定保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极金属的腐蚀＞有外接电源的阴极金属的腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
2．金属的防护方法
　(1)金属防护的基本思路
①防止金属与氧化性介质直接接触。
②防止金属表面形成电解质溶液层。
③改善金属的内部结构。
(2)金属防护的其他方法
①改变金属的内部组织结构，使金属的性质发生改变，成为耐腐蚀金属，如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢。
②在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
　下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
[解析]　水中的钢闸门连接电源的负极之后，作电解池的阴极，被保护起来，所以采用的是外加电流的阴极保护法；金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施；地下钢管连接镁块，镁作负极被腐蚀，从而起到保护钢管的作用，所以使用的是原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法。
[答案]　A
　　　　金属的防护
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．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很快
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的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法
解析：选B。A项中涂层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行保护；B项中镀层破损后由于锡的金属性比铁弱，和铁构成原电池，铁作负极，腐蚀速率加快；C项应是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。
2．钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，可能发生的化合反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于______处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________________。
解析：(1)铁锈的主要成分是Fe2O3，与盐酸反应生成Fe3＋，Fe3＋会与Fe发生化合反应生成Fe2＋。
(2)若X为碳棒，则需将铁件接电源的负极，即开关K置于N处。若X为Zn，则Zn－Fe－海水构成原电池，其中Zn作负极，Fe作正极。此方法称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2
(2)①N　②牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)
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金属的电化学腐蚀与防护
重难易错提炼
1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。
2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。
3．钢铁发生吸氧腐蚀的正极的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
4．牺牲阳极的阴极保护法：利用原电池原理，使被保护金属作正极，另一较活泼金属作负极。
5．外加电流的阴极保护法：利用电解原理，使被保护金属作阴极。
课后达标检测
[基础巩固]
1．(2016·宜昌高二检测)金属发生了原电池反应而被腐蚀叫电化学腐蚀，以下现象与电化学腐蚀无关的是(　　)
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
解析：选D。铜锌合金改变金属的内部结构，构成原电池，铜作正极不易腐蚀；生铁中含杂质碳，易构成原电池，故生锈快；铁质器件附有铜质配件，在接触处易构成原电池而使其生铁锈；银质奖牌久置后表面变暗是银表面发生氧化反应所致，故D符合题意。
2．(2016·洛阳高二检测)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(　　)
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．镀锌铁皮发生析氢腐蚀时，铁作负极
解析：选B。钢管与电源的正极相连，钢管作阳极，加快了钢管的腐蚀，A错误；铁钝化后，表面生成了致密的氧化膜，内部金属不易被腐蚀，B正确；钢管与铜管堆放在一起，易形成原电池，加快钢管的腐蚀，C错误；镀锌铁皮发生腐蚀时，锌失去电子作负极，D错误。
3．一种名叫“排毒基强离子排毒仪”的产品正在市场热销。向排毒盆内倒入了纯净的温水，双脚放入盆中，启动电源开关，加入适量精盐。过一段时间，盆中开始出现绿色、红褐色的絮状物。下列说法正确的是
(　　)
A．此“排毒基强离子排毒仪”一定是用惰性电极制成的
B．绿色、红褐色的絮状物是氢氧化亚铁、氢氧化铁形成的混合物
C．绿色、红褐色的絮状物就是从脚底排出的体内毒素
D．加一些精盐的主要目的只是起到消炎杀菌的作用
解析：选B。据题意知，该仪器的阳极是铁，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，接着发生反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，盆中绿色、红褐色分别为Fe(OH)2和Fe(OH)3形成的絮状物，加入精盐，可消炎杀菌，并增强溶液导电性。分析各选项可知B正确。
4．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　　)
解析：选C。A、B、D三项中都形成了原电池，Fe被腐蚀，只有C项中铁被铜镀层保护，不易被腐蚀。
5．下列各种镀有金属保护层的铁板，镀层破损后在相同的环境中，铁板最易被腐蚀的是(　　)
A．镀锌铁(白铁)　　　　　
B．镀锡铁(马口铁)
C．镀铜铁
D．镀银铁
解析：选D。镀有金属保护层的铁板，在镀层破损时，与周围环境形成原电池。A中镀层破损时，锌作负极，铁作正极受到保护；B、C、D中镀层破损时，铁均作负极而被腐蚀，与正极金属的活动性相差越大，负极被腐蚀的速率越快，所以选D。
6．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的措施是(　　)
①金属表面喷油漆　②改变金属的内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④在金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④
B．①③④⑤
C．①②④⑤
D．全部
解析：选D。防止金属腐蚀的最关键的问题是使金属与空气隔绝防止与氧化剂接触，最常用的做法是外加保护层，如本题中的①④⑤，再就是进行化学防护，另外还有改变金属的内部结构，如制成不锈钢等。
7．铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是(　　)
A．正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及的反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe流向Cu
解析：选A。吸氧腐蚀的电极反应分别为负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，Fe(OH)2继续被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。
8．如图所示，液面上浮着一个空心铁球。
数天后可观察到的现象是(　　)
①铁球表面出现红棕色锈斑　②铁球表面出现黑色锈斑③量筒内水位下降　④量筒内水位上升
A．①③
B．①④
C．②③
D．③④
解析：选B。量筒内的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生了吸氧腐蚀，其负极反应是2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；Fe2＋与OH－结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水成为Fe2O3·xH2O而在铁球表面出现红棕色锈斑；由于量筒中的O2被吸收，所以量筒内的水位会上升。
9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示：
(1)A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(2)B中Sn极的电极反应式为________________________________________________________________________，
Sn极附近溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)C中被腐蚀的金属是__________，总反应的离子方程式是____________________________，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________________________________________________________________________。
解析：铁在不同的情况下腐蚀的速率不同。作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的正极时受到保护不被腐蚀。
答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)2H＋＋2e－===H2↑　增大
(3)Zn　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B＞A＞C
10．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，该腐蚀过程中的电极反应式为________________________________________________________________________。
(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________(填写字母序号)。
A．铜
B．钠
C．锌
D．石墨
(3)如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。
解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得电子。
(2)铁闸门上连接一块比Fe活泼的金属如锌，则锌会失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。
答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)C　(3)负
[能力提升]
11．对于下列各装置中产生的现象与原因的说法中正确的是(　　)
A
B
C
D
装置
现象
甲中导管液面上升
甲气球膨胀
甲中气球体积膨胀更快
甲中出现红色
原因
铁发生了吸氧腐蚀
铁与氯化氢气体反应
甲中没有发生电化学腐蚀
反应后溶液显碱性
解析：选A。A项左侧试管中的铁钉发生吸氧腐蚀，A项正确；氯化氢气体不与铁反应，所以无现象发生，B项错误；铁粉与铜粉及稀盐酸构成原电池，乙中反应速率更快，C项错误；D项总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，反应后溶液仍呈中性，甲中不出现红色，D项错误。
12．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
解析：选B。A项，因液面处氧气的浓度大，故在液面处铁棒腐蚀最严重；C项，接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H＋在Pt电极上放电产生H2；D项，干电池自放电腐蚀是由NH4Cl产生的H＋的氧化作用使Zn被氧化引起的。
13.(2016·江南十校联考)如图所示装置中，在U形管底部盛有CCl4，分别在U形管两端小心倒入饱和食盐水和稀硫酸，并使a、b两端液面相平，然后分别塞上插有生铁丝的塞子，密封好，放置一段时间后，下列有关叙述中错误的是(　　)
A．铁丝在两处的腐蚀速率：a＜b
B．a、b两端相同的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C．一段时间后，a端液面高于b端液面
D．生铁丝中的碳在a、b两处分别作原电池的负极和正极
解析：选D。在酸性较强的环境中，生铁发生析氢腐蚀；在酸性较弱或中性环境中，生铁发生吸氧腐蚀。无论哪种腐蚀，Fe均为负极，电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋；碳均为正极，电极反应分别为2H＋＋2e－===H2↑(析氢腐蚀)、O2＋2H2O＋4e－===4OH－(吸氧腐蚀)，故一段时间后，a端液面高于b端液面。
14．(1)图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验。
①图一说明原溶液呈__________，铁钉发生了________腐蚀。
②图二说明原溶液呈__________，铁钉发生了________腐蚀。
(2)为了进一步探究图一实验中的腐蚀原理，某探究小组又设计了如下实验：
a．向100
mL烧杯中加入约50
mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)；
b．将一枚无锈铁钉和一支碳棒分别用导线与电流表连接后，再分别插入两个玻璃筒中(装置如图所示)；
c．1
min后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入2滴黄色的K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液；
d．向插入碳棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。
请回答下列问题：
①b步骤中可观察到电流表指针发生了偏转，原因是____________________________________________。
②c步骤中观察到的现象是__________________，表明__________________________________。
③d步骤中观察到的现象是______________________，表明______________________________。
解析：(1)图一中水柱上升，说明消耗了空气中的氧气，发生吸氧腐蚀；图二中水柱下降，说明产生了H2，发生了析氢腐蚀。(2)铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，产生了电流，故电流表指针会发生偏转；铁钉溶解生成的Fe2＋遇到黄色的K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀；碳棒附近生成OH－，加入酚酞溶液后变红。
答案：(1)①中性或弱酸性　吸氧
②较强酸性　析氢
(2)①铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，外电路产生了电流
②有蓝色沉淀生成　发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
③溶液变红　溶液呈碱性，发生了反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
15．甲、乙、丙的电极材料都是铁棒与石墨棒，电解质溶液均为饱和
NaCl溶液。
试回答下列问题：
(1)甲中石墨棒上的电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)甲、乙、丙中铁棒腐蚀的速率由大到小的顺序为______________________________。
(3)将湿润的淀粉－KI试纸放在乙池附近，发现试纸先变蓝，一段时间后蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化了。若参加反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，则该反应的化学方程式为__________________________________。若乙池转移0.02
mol电子后停止实验，此时电解质溶液的体积是200
mL(忽略气体在溶液中的溶解)，则在常温下所得溶液的pH＝__________。
解析：(1)甲中Fe、C、NaCl溶液形成原电池，石墨棒为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)分析甲、乙、丙可知，甲中形成原电池，Fe的腐蚀速率最快；乙中Fe与电源的负极相连，被保护，腐蚀速率最慢。
(3)根据题给信息“参加反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸”可知该化学方程式为I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl；乙池中发生的反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，转移0.02
mol电子生成0.02
mol
NaOH，c(NaOH)＝＝0.1
mol/L，所以常温下所得溶液的pH为13。
答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)甲＞丙＞乙
(3)I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl　13

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