高二化学寒假作业同步练习题金属的电化学腐蚀Word格式文档下载.docx
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（1）化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。
（2）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。
（3）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
（4）金属腐蚀类型的判断方法
发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
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。
【知识串讲】金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触
水膜中溶有O2，酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
本质
金属被氧化而腐蚀
较活泼金属被氧化而腐蚀
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：
2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
4H＋＋4e－===2H2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大
【特别提示】判断金属腐蚀的类型时，要综合考虑金属的纯度、金属的活动性及接触物质的性质。
二、金属的防护方法
1．电化学保护法
（1）牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
如图所示，在被保护的钢闸门上装上若干金属锌块（比铁活泼），锌块作原电池的负极；
钢闸门作原电池的正极。
（2）外加电流的阴极保护法——电解原理
如图所示，被保护的钢闸门作阴极，与电源的负极相连；
惰性电极作阳极，与电源的正极相连。
2．其他保护法
（1）加涂保护层：
如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。
（2）改变金属的内部结构：
如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的不锈钢。
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．金属的化学腐蚀的实质是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
【答案】B
【解析】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．下列电极反应式与出现的环境相匹配的是
选项
电极反应式
出现的环境
A
O2+4H++4e-=2H2O
酸性环境下氢氧燃料电池的负极反应
B
4OH--4e-=O2↑+2H2O
弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀
C
Cu-2e-=Cu2+
用铜做电极电解硫酸铜溶液的阳极反应
D
Na++e-=Na
用惰性电极电解Na2SO4溶液的阴极反应
【答案】C
【解析】氢氧燃料的特点是，通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，O2＋4H+＋4e-＝2H2O为酸性环境下正极的电极反应，负极电极反应为：
H2－2e-＝2H+，A项错误；
在强酸性环境下发生析氢腐蚀，中性或碱性环境下钢铁发生吸氧腐蚀，正极：
O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，负极：
Fe－2e-=Fe2+，B项错误；
用铜做电极电解硫酸铜溶液为电解精炼铜，阴阳极都是铜放电，阳极反应发生氧化反应，电极反应为：
Cu－2e-＝Cu2+，C项正确；
用惰性电极电解Na2SO4溶液属于电解水，阴极为阳离子放电，根据放电顺序，氢离子在阳极放电，电极反应为：
2H+＋2e-＝H2↑，D项错误。
3．做罐头的马口铁是在铁的表面上镀上一层既耐腐蚀又无毒的锡，但食用时开启后的罐头易生锈，其所发生的反应正确的是
A．负极Sn﹣2e﹣=Sn2+B．正极Fe﹣2e﹣=Fe2+
C．正极2H2O+O2﹣2e﹣=4OH﹣D．负极Fe﹣2e﹣=Fe2+
【答案】D
【解析】做罐头的马口铁是在铁的表面上镀上一层既耐腐蚀有无毒的锡，但食用时开启后的罐头易生锈，根据题意和金属活泼性，得出负极为Fe，正极为Sn，负极电极反应为Fe－2e－=Fe2+，正极电极反应为2H2O+O2－4e－=4OH－，D项正确。
答案选D。
4．研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。
下列有关判断中正确的是
A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀
B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C．③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
【解析】装置①是吸氧腐蚀，a极是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，即O2＋4e-＋2H2O＝4OH-，铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，即Fe－2e-＝Fe2+，铁被腐蚀，A项错误；
金属作电解池的阴极被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连是阳极，失电子发生氧化反应，即Fe－2e-＝Fe2+，钢铁桥墩被腐蚀，B项错误；
．锌比铁活泼，作负极，锌失电子，即Zn－2e-＝Zn2+，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，C项正确；
海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，D项错误。
答案选C。
5．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。
下列说法不正确的是
A．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
C．液滴下氧气含量少，铁片作负极，发生的还原反应为Fe-2e-=Fe2+
D．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3
【解析】NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区（a）被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，负极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+（发生氧化反应），正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-（发生还原反应），在液滴外沿，由于发生反应Fe2++2OH-=Fe（OH）2、4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3形成了棕色铁锈环（b）。
【详解】铁片做负极，腐蚀最严重，但生锈最多的区域在正极，A项正确；
由分析可知，液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B项正确；
液滴下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为Fe-2e-=Fe2+，C项错误；
由分析可知，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3，D项正确。
6．为了减缓地下钢管的腐蚀，下列措施可行的是
A．钢管与镁块相连B．钢管与铜板相连
C．钢管与铅板相连D．钢管与直流电源正极相连
【答案】A
【解析】由于金属活动性Mg>
Fe，所以钢管与镁块相连，构成原电池时，钢管为正极，Fe被保护，首先腐蚀的是镁，A项正确；
由于金属活动性Fe>
Cu，所以钢管与铜板相连，构成原电池时，钢管为负极，发生氧化反应，导致腐蚀加快，B项错误；
金属活动性Fe>
Pb，所以钢管与铅板相连构成原电池时，钢管为负极，发生氧化反应，导致腐蚀加快，C项错误；
钢管与直流电源正极相连，作阳极，失去电子，发生氧化反应，腐蚀速率大大加快，D项错误。
答案选A。
7．某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下图a所示装置，图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3[Fe（CN）6]及酚酞的混合凝胶上。
一段时间后发现凝胶的某些区域（如图b所示）发生了变化。
已知：
3Fe2+＋2[Fe（CN）6]3－=Fe3[Fe（CN）6]2↓。
则下列说法错误的是
A．甲区发生还原反应B．乙区产生Zn2+
C．丙区呈现红色D．丁区呈现黄色
【解析】铁棒末段分别联上一块锌片和铜片，并静置于含有K3Fe（CN）6及酚酞的混合凝胶上，则形成原电池装置，实质发生吸氧腐蚀，活泼金属为负极，根据电极反应式来判断各个电极的变化情况。
【详解】甲区为正极，氧气得到电子发生还原反应，正极的电极反应：
O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，A项正确；
乙区为负极，Zn失去电子，发生氧化反应产生Zn2+，B项正确；
丙区为正极，正极的电极反应：
O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，生成的OH-能使附近溶液显碱性，酚酞试液变为红色，所以丙区呈红色，C项正确；
丁区为负极，发生电极反应：
2Fe－4e-＝2Fe2+，生成Fe2+与K3Fe（CN）6作用呈蓝色，D项错误。
8．下列有关说法正确的是
A．新制氯水光照时会释放出氧气
B．室温下，铝和浓硫酸不发生反应
C．过量铁粉在氯气中加热生成FeCl2
D．如图装置可以验证铁发生了析氢腐蚀
【解析】新制氯水光照时，2HClO
2HCl＋O2↑，因此会释放出氧气，A项正确；
室温下，铝和浓硫酸发生钝化反应，B项错误；
无论铁过量还是少量，铁粉在氯气中加热生成FeCl3，C项错误；
该装置是中性环境，因此该装置验证铁发生了吸氧腐蚀，右边中导管形成一段水柱，D项错误。
9．下图是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置示意图，试分析实验并回答下列问题：
（1）若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是__________________。
铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为（用甲、乙、丙填写）___________________________________。
（2）通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________（填“高”或“低”）越易腐蚀。
（3）乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为______________________________________________。
（4）针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：
____________________
________________________（写出一点即可）。
【答案】
（1）乙 乙>
甲>
丙
（2）高 （3）2H2O＋O2＋4e－===4OH－ （4）将金属放在油脂或有机溶剂中
【解析】铁粉－炭粉－食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；
甲中铁粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀得快，丙中乙醇为非电解质，铁粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行防护。
10．某研究小组对铁生锈进行研究。
（1）甲同学设计了A、B、C一组实验（如图），探究铁生锈的条件。
经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：
A．中铁钉生锈；
B．中铁钉不生锈；
C．中铁钉不生锈。
①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是__________。
②由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_____，正极电极反应式为________。
③实验B所用的水要经过_______处理；
植物油的作用是__________。
④实验C中碱石灰的作用是_________。
（2）乙同学为了达到同样目的，设计了实验D（如图），发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_________，该实验_______（填“能”或“不能”）说明水对铁钉生锈产生影响。
（3）丙同学为了防止铁钉生锈，想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是______。
A．锡B．铜C．锌
（1）①有水（或电解质溶液）和氧气（或空气）②吸氧腐蚀O2＋4e-＋2H2O===4OH-③煮沸（或除去氧气）隔绝空气（或防止氧气与铁接触）④吸收水蒸气（或干燥、保持试管内干燥环境）
（2）铁的腐蚀要吸收O2，使试管内气体压强减小不能
（3）C
【解析】铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，隔绝空气或在干燥的空气中难以形成原电池反应。
【详解】
（1）①对比A和B可知铁生锈需要有氧气（或空气），对比A和C可知铁生锈需要有水（或电解质溶液）；
②水为中性环境，铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子生成氢氧根的反应，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O===4OH-；
③为保证变量唯一，实验B中的水需要煮沸除去氧气；
植物油可以隔绝空气，防止氧气与铁接触；
④碱石灰可以吸收水蒸气，保证试管内干燥环境；
（2）铁生锈会消耗氧气，这样会使试管内压强低于大气压，所以液面上升的原因是铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，不能证明水对铁钉生锈产生影响；
（3）铁钉表面镀的金属应比铁活泼，这样发生电化学腐蚀时，铁作正极才能被保护，答案选C。
1．盐酸的浓度均为1mol/L，下列各烧杯中，铁电极的腐蚀速率由慢到快的顺序为
A．④③②①B．④②③①C．②④③①D．①④②③
【解析】①为电解池，电解池阳极连接原电池正极，则铁为阳极，铜作阴极，铁被腐蚀；
②中两个电极相同，不能构成原电池，为盐酸与铁的化学腐蚀；
③为原电池，铁比铅活泼，铁作负极，铅作正极，铁被腐蚀；
④为原电池，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，锌被腐蚀，铁被保护，若盐酸足量，当锌完全腐蚀后，铁发生化学腐蚀；
根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，则铁电极的腐蚀速率由慢到快的顺序为④②③①。
答案选B。
2．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
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
【解析】对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；
①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项正确；
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项正确；
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项错误。
【点睛】本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。
要注意操作条件的变化，如①中没有取溶液，②中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。
要证明Fe比Cu活泼，可用②的方法。
3．将经酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是
A．过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升
B．Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀
C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D．Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：
2Cl--2e-=Cl2↑
【解析】生铁遇到氯化钠溶液发生吸氧腐蚀，导致试管中气体压强减小，小于大气压，所以试管中的导管内水柱上升，A项正确；
试管中铁钉发生的是原电池反应，而不是电解反应，B项错误；
铁钉在该装置中发生吸氧腐蚀，随着氧气量的减少，则被腐蚀的情况随时间的延长而减慢，C项错误；
试管中铁钉发生反应电极反应式分别为：
负极2Fe－4e-＝2Fe2+；
正极O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，D项错误。
4．研究生铁的锈蚀，下列分析不正确的是
序号
实验
8小时未观察
到明显锈蚀
1小时观察
A．①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O
C．③中正极反应：
O2＋4e−＋2H2O＝4OH−
D．对比①②③，说明苯能隔绝O2
【答案】D
【解析】根据实验现象，③中1小时观察到明显锈蚀，说明NaCl溶液中溶解有O2，只是苯不能隔绝空气中的氧气进入氯化钠溶液，而①中由于是密闭体系，溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A项正确；
苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；
根据现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应：
O2＋4e−＋2H2O＝4OH−，电极反应式合理，C项正确；
根据现象，③中发生吸氧腐蚀，①③溶液中均溶解由氧气，③中观察到明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，D项错误。
5．回答下列问题：
（1）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为__________________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________（填字母）。
③以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在________处（填字母）。
（2）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注：
（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________。
（4）如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是________（填字母）。
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体
【答案】
（1）①吸氧腐蚀 ②B ③C
（2）
（3）④>
②>
①>
③ （4）B
【解析】
（1）①金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。
②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。
③锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。
（2）要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极，铜接电源负极。
（3）当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>
原电池的负极>
化学腐蚀>
原电池的正极>
电解池的阴极。
故本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为④>
③。
（4）A项，K1闭合时，该装置构成了Fe－C－NaCl溶液原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋；
B项，石墨棒作正极，发生的电极反应式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高；
C项，K2闭合时，该装置构成了Fe－C－外加电源的电解池，石墨棒作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法；
D项，K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，所以当电路中通过0.002NA个即0.002mol电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为0.001mol，则两极共产生0.002mol气体。
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