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第1章　化学反应与能量转化
第4节　金属的腐蚀与防护
1.了解金属腐蚀的原因。2.理解金属电化学腐蚀的原理及类型。3.掌握金属防护的方法、能够利用电化学知识进行金属的防护。4.掌握电化学腐蚀原理的应用。
学习目标
一、金属腐蚀的原理
知能通关
1.金属腐蚀的概念和分类
(1)概念
金属表面因与周围的物质发生　　　　　　　　　而遭到破坏的现象,称为金属腐蚀。
(2)分类
金属腐蚀可分为　　　　腐蚀和　　　　腐蚀。
氧化还原反应
化学
电化学
2.化学腐蚀和电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与非金属
等直接接触　 不纯金属或合金与电解
质溶液接触形成原电池
结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化
实质 M-ne-===Mn+
关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生;
②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大
3.金属电化学腐蚀的类型与反应原理
以钢铁的腐蚀为例
下列说法正确的是　　　　。
①无论化学腐蚀还是电化学腐蚀,金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程
②因为CO2普遍存在,所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主
③纯铁不易被腐蚀,生铁易被腐蚀,是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀
④铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe-3e-===Fe3+
⑤Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物
小题对点过
①③
4.实验探究电化学腐蚀
(1)实验Ⅰ
液面上升
实验操作 实验现象 实验解释
导管中
　　　　　 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池,铁钉发生　　　　　腐蚀
吸氧
(2)实验Ⅱ
快
实验操作 实验现象 实验解释
试管①中产生气泡的速率　　　　 Zn与CuSO4反应生成Cu,Zn、Cu和稀盐酸构成　　　　　,形成
　　　　　腐蚀,反应速率更　　　
原电池
电化学
快
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　)
D
2.(2024·江苏扬州高二期中)如图装置中,U形管内装有红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水、氯化铵溶液(酸性溶液),均加入生铁块,放置一段时间。下列有关说法错误的是(　　)
A.生铁块中的碳做原电池的正极
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
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,较活泼的金属铁做负极,发生氧化反应,碳做正极,发生还原反应。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。由分析可知,A、D项正确;a试管中发生吸氧腐蚀,压强降低,b试管中发生析氢腐蚀,压强增大,所以红墨水水柱两边的液面应左高右低,B项错误;a试管中发生吸氧腐蚀,b试管中发生析氢腐蚀,负极上均发生反应Fe-2e-===Fe2+,C项正确。
3.(2024·河北高二联考)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑,其腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.腐蚀过程中负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑
D.O2在C表面上发生还原反应
D
解析　铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池,活泼金属Fe为负极,发生氧化反应,C为正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。由上述分析可知,A、C项错误,D项正确;原电池中电子由负极经外电路向正极移动,在电解质溶液中依靠离子的移动导电,B项错误。
二、金属腐蚀的防护
知能通关
1.本质
阻止金属发生　　　　反应。
2.方法
(1)改变金属内部结构,如制成合金等。
(2)加防护层,如耐腐蚀的油漆、搪瓷、沥青、塑料等，也可以通过电镀、电化学方法等在金属表面增加保护层。
(3)电化学防护
①牺牲阳极金属(原电池的　　　　　　),保护阴极金属(原电池的正极材料)的防护方法常叫作牺牲阳极保护法。
②将被保护金属与外加直流电源的　　　　相连,使其成为　　　　极,防止
　　　极金属被腐蚀的方法叫作阴极电保护法,也叫作外加电流阴极保护法。
氧化
负极反应物
负极
阴
阴
下列说法错误的是　　　　。
①牺牲阳极保护法利用的是电解池原理
②在铁制品表面镀锌,是为了防止铁制品腐蚀,而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用
③铁闸门可与外加电源的正极相连,起到保护作用
④如图,石墨电极反应:O2+4H++4e-===2H2O
⑤地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀
⑥黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
小题对点过
①③④
1.(2024·江西高二联考)为防止铁管道被腐蚀，可分别采用了如图所示甲、乙两种方法,下列有关说法错误的是(　　)
A.甲为牺牲阳极保护法,R可以选
择Zn、Cu等金属
B.乙为外加电流阴极保护法
C.两种方法的实质均是阻止铁发生氧化反应
D.在潮湿的酸性土壤中,铁管道主要发生析氢腐蚀
A
解析　由图可知,甲为牺牲阳极保护法,铁管道作正极材料,金属R为负极材料,金属R可以选择比Fe活泼的金属,如Zn等,不能用Cu,A项错误;乙中形成电解池,铁管道是阴极,为外加电流阴极保护法,B项正确;防止铁管道被腐蚀,即防止Fe发生氧化反应,C项正确;在潮湿的酸性土壤中,铁管道主要发生析氢腐蚀,D项正确。
2.下列铁制品防护的装置或方法中,不正确的是(　　)
A
解析　A项,此为外加电流阴极保护法,被保护的金属钢制管桩应与电源负极相连,错误;镁比铁活泼,此为牺牲阳极保护法,B正确;铁上镀铜,铁质镀件接电源负极,铜接电源正极,硫酸铜溶液作为电镀液,C正确;表面刷漆可以隔绝空气,起到防护作用,D正确。
3.利用如图装置,可完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中,正确的是(　　)
A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁
的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极保护法
B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可加快铁
的腐蚀
C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动
D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,可用于铁表面镀铜,溶液中铜离子浓度将减小
C
解析　开关K置于M处,则该装置为原电池,由于活动性:Zn>Fe,所以Zn为负极,Fe为正极,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极保护法,A错误;开关K置于N处,则该装置为电解池,若阳极X为碳棒,Y为NaCl溶液,Fe为阴极,被保护,B错误;开关K置于M处,则该装置为原电池,若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,由于活动性:Fe>Cu, Fe做负极,发生反应:Fe-2e-===Fe2+,Cu为正极,发生反应:Cu2++2e-===Cu,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子由铁电极经导线向铜电极移动,C正确;开关K置于N处,则该装置为电解池,Y为硫酸铜溶液,若阳极X为铜棒,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,Fe为阴极,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,可用于铁表面镀铜,由于两电极溶解的Cu的质量和析出的Cu的质量相等,所以溶液中铜离子浓度不变,D错误。
金属腐蚀快慢的判断
(1)在同一电解质溶液中:电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)同一种金属在相同浓度、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)有无保护措施的腐蚀快慢顺序:无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极保护法引起的金属腐蚀>阴极电保护法引起的金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀速率越快。
三、电化学腐蚀原理的应用
知能通关
1.铁腐蚀的应用
(1)消耗空气中的氧气——快速测定空气中氧气的含量。
(2)消耗氧气和水——以铁粉为主的双吸剂用以延长食物的保质期。
(3)腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴。
2.认识保暖贴
(1)制作保暖贴的原料
市场上一次性保暖贴的主要成分是铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂,该保暖贴使用的是双层包装,外层由不透气的明胶层制成,内层由微孔透气膜制成。
(2)保暖贴的发热原理
在保暖贴的内袋中,当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后,活性炭成为正极材料,食盐溶于水成为离子导体,氧气与铁粉通过无数个微小的电池发生反应且进行得很快,反应放出的热量很快就将发热袋加热。为了使温度能够保持一段时间,保暖贴使用了矿物材料蛭石做保温材料,其放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。
(3)保暖贴使用后变得较硬的原因
保暖贴使用后,内袋中的物质变为深褐色固体,其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐,因而变得较硬。
3.微电解技术处理工业废水
电极 负极 正极
电极材料
电极反应 O2+2H2O+4e-===4OH-(碱性或中性条件)
2H++2e-===H2↑(酸性条件)
离子导体 工业废水
原理
4.金属电化学腐蚀原理在航空航天、精密仪器和生物医学等领域也具有广阔的应用前景。
铁屑中的铁
铁屑中的碳
Fe-2e-===Fe2+
1.食品保鲜所用的“双吸剂”是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物,可吸收氧气和水。下列分析不正确的是(　　)
A.“双吸剂”中的生石灰有吸水作用
B.“双吸剂”吸收O2时,发生了原电池反应
C.吸收O2的过程中,铁做原电池的负极
D.炭粉上发生的反应为O2+4e-+4H+===2H2O
解析　生石灰具有吸水性,能与水发生反应生成Ca(OH)2,从而可以用作干燥剂,A项正确;“双吸剂”中的铁粉与碳粉形成原电池,发生Fe的吸氧腐蚀,Fe为活泼金属,易失去电子,做原电池的负极,正极上O2得到电子,发生还原反应,电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,B、C项正确,D项错误。
D
2.(双选)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图所示。若上端开口关闭,可得到强还原性的H·(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法正确的是(　　)
CD
课堂 达标训练
1.《本草纲目》中载有一药物,名“铜青”。藏器曰:生熟铜皆有青,即是铜之精华,大者即空绿,以次空青也。铜青则是铜器上绿色者,淘洗用之。时珍曰:近时人以醋制铜生绿,取收晒干货之。后者的反应原理为(　　)
A.析氢腐蚀 B.吸氧腐蚀
C.化学腐蚀 D.置换反应
解析　“近时人以醋制铜生绿,取收晒干货之”,是指铜器表面经二氧化碳或醋酸作用后生成绿色的碱式碳酸铜,反应原理为化学腐蚀。
C
2.(2024·山东滨州部分学校检测)用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图所示。分析图像,以下结论错误的是(　　)
A.溶液pH≤2时,生铁主要发生析氢腐蚀
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.生铁发生析氢腐蚀时,溶液的pH变小
D.两溶液中负极反应均为Fe-2e-===Fe2+
C
解析　由题图可知,醋酸溶液pH=2时锥形瓶中气体压强增大,说明生铁主要发生析氢腐蚀,由此可知,溶液pH≤2时,生铁主要发生析氢腐蚀,A项正确;由题图可知,醋酸溶液pH=4时锥形瓶中气体压强减小,说明生铁主要发生吸氧腐蚀,即在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀,B项正确;生铁发生析氢腐蚀的反应为Fe+2H+===Fe2++H2↑,溶液的pH变大,C项错误;不论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,都是铁做负极,电极反应均为Fe-2e-===Fe2+,D项正确。
3.制作“暖宝宝”的主要原料有铁粉、活性炭、水、食盐等,其中活性炭是原电池的电极之一,食盐的作用是溶于水形成电解质溶液。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是(　　)
A.“暖宝宝”使用前要密封保存,使之与空气隔绝
B.“暖宝宝”放出的热量是铁粉与O2反应时产生的
C.活性炭的作用是做原电池的正极,加快铁粉的腐蚀
D.活性炭最终转化为CO2
D
解析　铁粉、活性炭、水、食盐等可以构成原电池,发生的是铁的吸氧腐蚀,故“暖宝宝”应在使用前隔绝空气,密封保存,A项正确;铁粉与O2通过无数个微小的电池发生反应,放出大量的热,B项正确;构成原电池会加快铁的腐蚀,C项正确;活性炭做原电池的正极,不参与反应,D项错误。
C
5.《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)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+[或2Cu-4e-+4OH-+CO2===Cu2(OH)2CO3+H2O]
解析　(1)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+[或2Cu-4e-+4OH-+CO2=== Cu2(OH)2CO3+H2O]。
(2)铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因
。
结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈
(3)下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。
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体):
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式　　　　　　　　　　　　　 。
解析　(3)①正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-。②结合图像可知,过程Ⅰ中Cu做负极,电极反应式是Cu-e-+Cl-===CuCl。
O2+2H2O+4e-===4OH-
Cu-e-+Cl-===CuCl
课后 巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.湖南出土商代青铜器——铜觥的器形独特,如突出眼睛的变形兽面纹、“C”形扉棱、羊角腾空设计的平嘴牺首等。下列说法错误的是(　　)
A.青铜器在地下潮湿区域主要发生析氢腐蚀
B.青铜器发生腐蚀时,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
C.可以用食醋除去铜觥表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]
D.铜觥要保存在干燥、通风处
A
解析　A.在地下潮湿区域,土壤的酸性很弱,甚至呈碱性,青铜器主要发生吸氧腐蚀,A符合题意;B.青铜器主要发生吸氧腐蚀,在正极上,O2得电子与水反应生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,B不符合题意;C.铜生锈后,在其表面生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],铜绿能与醋酸反应,生成醋酸铜、水和二氧化碳气体,且醋酸不能与铜继续反应,所以可用食醋除去铜觥表面的铜绿,C不符合题意;D.为减少铜觥发生吸氧腐蚀,要防止水膜的形成,所以应保存在干燥、通风处,D不符合题意。
2.下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(　　)
A.牺牲阳极保护法利用电解原理
B.金属的化学腐蚀的实质是:M-ne-===Mn+,电子直接转移给还原剂
C.外加电流阴极保护法,在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零
D.铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为:2H++2e-===H2↑
C
解析　牺牲阳极保护法利用原电池原理,用较活泼的金属作负极被氧化,故A错误;金属的化学腐蚀的实质是:M-ne-===Mn+,电子直接转移给氧化剂,故B错误;外加电流阴极保护法,在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零,故C正确;铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时,铜做负极,碳做正极的电极反应为:O2+4e-+4H+===2H2O,故D错误。
3.如图所示,四个装置中都盛有0.1 mol·L-1的NaCl溶液,放置一段时间后,装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是(　　)
A.①②③④ B.①②④③ C.③①④② D.②①④③
D
解析　不同条件下金属腐蚀快慢的顺序: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。①中锌作为负极,形成原电池,加快锌的腐蚀;②中锌作为电解池阳极,形成电解池,在外加电源的作用下,加快锌的腐蚀,且腐蚀速率大于①;③中锌作为电解池阴极被保护,不易被腐蚀;④中发生化学腐蚀。所以腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③,D符合题意。
4.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。
下列有关说法不正确的是(　　)
A.图1:a点溶液变红
B.图1:a点的铁比b点的铁腐蚀严重
C.图2:若d为锌,则铁不易被腐蚀
D.图2:正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
B
解析　由题图1可知,a点氧气得电子生成氢氧根离子,溶液呈碱性,遇酚酞溶液变红,A说法正确;题图1中a点为正极,b点为负极,负极上铁失电子生成亚铁离子,故b点铁腐蚀严重,B说法不正确;由题图2可知,若d为锌,则锌为负极失电子,铁为正极,不易被腐蚀,C说法正确;由题图2可知,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,D说法正确。
5.在一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示。下列说法正确的是(　　)
D
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3
6.事物的变化都有两面性。下列关于金属的腐蚀和防护说法错误的是(　　)
A.生活中常用的“暖宝宝”是利用吸氧腐蚀原理制造的
B.生铁浸泡在食盐水中易发生析氢腐蚀
C.为保护轮船的外壳,常在外壳上镶入锌块
D.利用阳极氧化法处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而防腐
B
解析　A.“暖宝宝”里面主要用碳粉、铁粉和食盐,暴露在空气中形成原电池放电,从而产生热量,可见是利用吸氧腐蚀原理制造的,故A正确;B.生铁在弱酸性或中性条件下发生吸氧腐蚀,在强酸性溶液中发生析氢腐蚀,故B错误;C.金属铁和锌形成的原电池中,锌是负极,铁是正极,铁被保护,所以为保护轮船的外壳,常在外壳上镶入锌块,故C正确;D.利用阳极氧化处理铝制品的表面,使之形成致密的氧化膜而钝化,防腐性能更好,故D正确。
7.硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点,在工业上可用于监测土壤环境中钢质管道的电位,进而判断钢质管道的腐蚀情况,电化学原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.钢质管道在潮湿土壤中主
要发生电化学腐蚀
B.铜棒为正极,发生还原反应
C.负极的电极反应式为Fe-3e
-===Fe3+
D.测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度不变
C
解析　根据分析,钢制管道、参比电极、潮湿土壤构成原电池,铁做原电池的负极,故钢质管道在潮湿土壤中主要发生电化学腐蚀,A正确;根据分析,铜做正极,铜离子得电子生成铜单质,发生还原反应,B正确;铁做负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,C错误;CuSO4·5H2O固体会不断溶解,测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度不变,D正确。
8.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材大约占世界钢铁年产量的四分之一。
Ⅰ.如图1装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水,各加入生铁块,放置一段时间均被腐蚀,这两种腐蚀都属于电化学腐蚀。
(1)红墨水柱两边的液面变为左低右高,则　　　　(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
(2)b试管中铁发生的是　　　　腐蚀。
b
图1
吸氧
解析　Ⅰ.(1)红墨水柱两边的液面变为左低右高,则a试管中发生析氢腐蚀,b发生吸氧腐蚀,所以b试管中盛有食盐水。(2)b试管中铁发生的是吸氧腐蚀。
Ⅱ.图2都是金属防护的例子。
(3)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的
速率,可以采用图2中甲所示的方法,其
中焊接在铁闸门上的固体材料R可以
采用　　　　(从下面选项中选择),此
方法叫作　　　　　保护法。
A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨
(4)图2中乙也可以降低铁闸门腐蚀的速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的
　　　　极。
(5)图2中的两种方法,采用　　　(填“甲”或“乙”)种方法能使铁闸门保护得更好。
图2
C
牺牲阳极
负
乙
解析　Ⅱ.(3)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以让金属铁做原电池的正极,其中焊接在铁闸门上的固体材料R应是比金属铁的活泼性强的金属,钠极易与水反应,不能做电极材料,所以选锌,此方法叫作牺牲阳极保护法。(4)电解池的阴极材料被保护,为降低铁闸门的腐蚀速率,铁闸门应该连接在直流电源的负极。(5)因为采用电解池保护比原电池保护更好,所以乙方法能使铁闸门保护得更好。
B级　素养培优练
选择题有1个或2个选项符合题意
9.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。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是(　　)
A.钢铁设施的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
B.金属M的活动性比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慢
CD
解析　该装置为原电池原理的金属防护措施,为牺牲阳极保护法,金属M作负极,钢铁设施作正极。图中钢铁设施作原电池的正极,正极金属被保护不会失电子,故A错误;阳极金属M实际为原电池装置的负极,电子流出的一方,原电池中负极金属一般比正极活泼,因此M活动性比Fe的活动性强,故B错误;金属M失电子,电子经导线流向钢铁设施,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,故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,故D正确。
BD
C.酸性条件下,厌氧细菌失去活性,钢管不易被腐蚀
D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
11.某实验小组欲探究牺牲阳极保护法的原理,设计如图实验装置:
实验Ⅰ:向烧杯中加入一定量的饱和食盐水,插入两个无
底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流计连
接后,再分别插入两个玻璃筒中,电流表指针发生偏转。
(1)锌棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　;
铁棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。
(2)向铁棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无明显现象,这说明
该实验中无　　　　产生。
2Zn-4e-===2Zn2+
2H2O+O2+4e-===4OH-
Fe2+
实验Ⅱ:该小组的同学将锌棒换为铜棒,并用导线将其与电流表连接。一段时间后,向插入铁棒的玻璃筒内滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。
(3)实验Ⅱ中电流计指针的偏转方向与实验Ⅰ　　　　(填“相同”或“相反”)。
(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是　　　　　　　、　　　　　　。
(5)上述两个实验表明,活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时,一般是相对
　　　　　(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护,根据此原理采取的金属防护方法称为　　　　　　　　。
相反
产生蓝色沉淀
溶液变红色
不活泼
牺牲阳极保护法
解析　锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时,发生的是吸氧腐蚀,锌做负极被腐蚀,铁做正极被保护。铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时,发生的也是吸氧腐蚀,铜做正极被保护,铁做负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反,所以电流表指针的偏转方向也相反。铁做负极时,Fe失去电子生成Fe2+,与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀,铜做正极,电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-,故在铜棒附近溶液变红色。对比两个实验可知,一般情况下,发生吸氧腐蚀时,活泼金属被腐蚀,不活泼金属被保护,根据此原理采取的金属防护法称为牺牲阳极保护法。

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