1.3 金属的腐蚀与防护 课后练习
一、单选题
1．化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是（ ）
A．丙烯和氯乙烯可以合成食品包装材料
B．蚕丝羊毛、棉花可用来制作纺织品，它们的成分都是蛋白质
C．用于文物年代鉴定的放射性14C和作为相对原子质量的12C，化学性质不同
D．将水库的钢闸门与电源负极相连或将锌块焊接于钢闸门上以防止钢闸门生锈
2．钢铁的外加电流阴极保护法中，铁应（ ）
A．接在电源正极 B．接在电源负极
C．连接锌 D．连接铜
3．在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5种变化中可能发生的是（）
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2被还原 ③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·nH2O ⑤杂质C被氧化除去
A．①②④ B．③④
C．①②③④ D．①②③⑤
4．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A．钢管与电源负级连接，钢管可被保护
B．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁强
C．钢铁发生析氢腐蚀时，负级反应是Fe-3e- =Fe3+
D．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
5．化学与生活密切相关。下列说法错误的是（ ）
A．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阴极法
B．疫苗一般应冷藏避光存放，以避免蛋白质变性
C．家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆，有利于健康及环境
D．泡沫灭火器可用于一般的灭火，但不适用于电器灭火
6．“雪龙2号”从深圳启航，执行中国第36次南极科考任务。下列有关科考船的说法正确的是（ ）
A．外壳镶嵌一些铅块可提高科考船的抗腐蚀能力
B．停靠期间可将电源正极与船体相连保护船体
C．利用牺牲阳极的阴极保护法保护船体时，正极反应式为
D．科考船只采用电化学保护法提高船体抗腐蚀能力
7．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。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．铁锅发生的是析氢腐蚀
B．腐蚀过程中，负极是C
C．O2在C表面上发生还原反应
D．正极的电极反应式为4OH-－4e-=2H2O＋O2↑反应
8．“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实践的检验，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中错误的是（ ）
①钠与水反应生成NaOH和H2，所有金属与水反应都生成碱和H2
②铁露置在空气中一段时间后就会生锈，性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中
③Cu(OH)2受热易分解，Fe(OH)3受热也易分解
④Al(OH)3能与NaOH反应，Be(OH)2也能与NaOH反应．
A．①③ B．②④ C．①② D．①②④
9．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
B．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式：2H+﹣2e﹣=H2↑
10．下列说法正确的是（ ）
A．在海轮船壳上镶入锌块保护海轮，利用的是牺牲阳极的阴极保护法
B．KNO3溶液和CH3OONH4溶液均显中性．两溶液中水的电离程度相等
C．若1 molNa2O2与足量水反应产生O2，理论上转移的电子数约为2×6.02×1023
D．用pH 均为2 的盐酸和醋酸分别中和等物质的量的NaOH，消耗醋酸的体积更大
11．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌的作用下能被腐蚀，原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．腐蚀过程中正极附近碱性增强
B．该腐蚀过程属于吸氧腐蚀
C．硫酸盐还原菌SRB加快了金属的腐蚀
D．可在管道上镶嵌锌块以减缓腐蚀，这种方法叫做牺牲阳极保护法
12．2018年国家文物局对北洋海军军舰“经远舰”进行海上考古，考古队为舰体焊接锌块以实施保护。下列判断不合理的是 （ ）
A．焊接锌块后的负极反应：Fe﹣2e- = Fe2+
B．上述保护方法中可用镁合金块代替锌块
C．腐蚀的正极反应：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
D．考古队采用的是牺牲阳极的阴极保护法
13．我国北方一些化工城市雨水pH=4，此时钢铁制品腐蚀的正极反应主要是（ ）
A．Fe -2e-＝Fe2+ B．2H2O＋O2＋4e-＝4OH-
C．2H+＋2e-＝H2↑ D．4OH—-4e-＝2H2O＋O2↑
14．下列关于金属腐蚀的说法中不正确的是（ ）
A．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化
B．金属腐蚀一般包括化学腐蚀和电化学腐蚀
C．纯的金属一般难以发生电化学腐蚀
D．钢铁在酸性环境中会发生吸氧腐蚀
15．某小组为研究金属的腐蚀与防护，设计如图所示装置。下列叙述正确的是（ ）
A．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于M处
B．若X为碳棒，开关K置于N处，会加快铁的腐蚀
C．若X为锌，开关K置于M处，是牺牲阳极的阴极保护法
D．若X为锌，开关K置于N处，铁电极发生的反应为：Fe-2e-=Fe3+
16．研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列判断中正确的是（ ）
A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀
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
二、综合题
17．钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一
（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为 。
（2）外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法之一，该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的 (填“正极”或“负极”)相连。
（3）在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是 。
（4）研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，A、B两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下：
城市 年均温度℃ 年均湿度% 的浓度() 大气沉积速率() 腐蚀速率()
A 17.0 76 61 29 58
B 12.3 72 54 420 79
①研究人员认为，A、B两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为 。
②结合化学用语解释A、B两城市中碳钢能发生析氢腐蚀的原因： 。
③用电化学原理分析B城市碳钢腐蚀速率高于A城市的主要原因： 。
18．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答：
（1）铁锅的锈蚀应属于 腐蚀。
（2）铁锅锈蚀的电极反应式为：负极： ；正极： 。正负极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式 ，化学方程式为 。
19．如图所示2套实验装置，分别回答下列问题。
（1）装置Ⅰ为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，铁被 (填“ 氧化”或“还原”)； 向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到石墨附近的溶液变红，该电极反应为 。
（2）装置Ⅱ中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L－1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液，观察到铁片电极附近首先变红。电源的M端为 (填“正”或“负”)极，甲烧杯中铁电极的电极反应为 ，停止电解，乙中 电极质量增加。
20．根据问题填空:
（1）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁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，该腐蚀过程中的正极反应式为 ．
②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用 ．
A．铜B．锡C．锌D．石墨
③如图乙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 极上．
（2）根据反应 Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4设计的双液原电池如图丙所示．
①电极Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯 A 中的电解质溶液为 （填化学式）
②电极Ⅱ发生的电极反应式为 ．
（3）某同学组装了如图丁所示的电化学装置．电极Ⅰ为 Al，其他电极均为 Cu．
①电极Ⅰ为 极（填“正”“负”或“阴”“阳”），发生 反应（填“氧化”或“还 原”），电极反应式为 ；电极Ⅲ为 极（填“正”“负”或“阴”“阳”）．
②盐桥中盛有含 KNO3 溶液的琼脂，盐桥中的 K+向 极（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）移动．
21．电化学原理在金属防护、能量转换、物质合成等方面应用广泛．
（1）通常可用图1所示的两种方式减缓海水对铁闸门腐蚀，则下列说法正确的是 （填序号）
A．甲图中铁闸门上的固体材料R可以是铜
B．乙图中铁闸门应与电源的负极连接
C．乙图中铁闸门上发生：Fe﹣2e﹣=Fe2+
（2）NaClO溶液不仅可以消毒杀菌也可用在一种能量转化率高、无污染的Mg﹣NaClO燃料电池中，电池的结构示意图如图2．则镁为 （填“X”或“Y”）电极，正极上发生的电极反应为： ．
（3）Cu2O是种半导体材料，基于绿色化学理念设计制取Cu2O的电解池示意图如图3：
①石墨应与电源的 （填“正极”或“负极”）相连；
②当有0.1molCu2O生成时，转移电子的物质的量为 ；
③写出阴极的电极反应式： ．
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A.丙烯合成聚丙烯，无毒；氯乙烯合成聚氯乙烯，有毒；因此氯乙烯不可以作为合成食品包装材料，A不符合题意；
B.棉花的成分为纤维素，不属于蛋白质，B不符合题意；
C.14C和12C互为同位素，物理性质不同，化学性质相同，C不符合题意；
D.将水库的钢闸门与电源负极相连，钢闸门为阴极被保护；将锌块焊接于钢闸门上，锌的活泼性比铁强，锌做负极被腐蚀，钢闸门为正极被保护，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.氯乙烯塑料有毒；
B.棉花的主要成分是纤维素；
C.同位素的化学性质相似；
D.根据金属的电化防腐进行判断。
2．【答案】B
【解析】【解答】A.外加电流阴极保护法中，将铁与电源的负极相连接，做电解池的阴极，被保护，B符合题意，A不符合题意；
C.而铁连接锌，构成原电池，锌被腐蚀保护了铁，属于牺牲阳极的阴极保护法，不合题意，C不符合题意；
D.而铁连接铜，构成原电池，铁被腐蚀保护了铜，达不到保护铁的目的， D不符合题意；
故答案为：B
【分析】外加电流阴极保护法应用的是电解池原理，将被保护金属与电源的负极相连，作为阴极。
3．【答案】A
【解析】【解答】①Fe先由0价转化为＋2价，进一步氧化变为+3价，故①符合题意；②O
2得电子，化合价降低被还原，故②符合题意；③吸氧腐蚀过程中，得电子的是氧气，不是氢离子，没有氢气生成，故③不符合题意；④铁锈形成过程中，Fe(OH)
3失水形成Fe
2O
3·
nH
2O故④符合题意；⑤杂质C作为原电池的正极，没有发生反应，故⑤不符合题意；
故答案为：A。
【分析】判定吸氧腐蚀，析氢腐蚀，首先要看金属所处的环境，若为强酸环境则为析氢腐蚀，若为弱酸，碱性或中性环境则为吸氧腐蚀。吸氧腐蚀过程为：
1.Fe先由0价转化为＋2价
F再由＋2价转化为＋3价 2.O2被还原 3.Fe(OH)3失水形成Fe2O3·nH2O
4．【答案】A
【解析】【解答】A．钢管与电源电极相连时作阴极，电解池阴极被保护，故A符合题意；
B．生铁中铁作原电池负极而容易被腐蚀，纯铁比生铁更耐腐蚀，故B不符合题意；
C．钢铁发生析氢腐蚀时，负极上铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-═Fe2+，故C不符合题意；
D．铁、铜和电解质溶液构成原电池，铁易失电子作负极，所以铁加速被腐蚀，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.阴极保护；
B.生铁中的铁更易腐蚀；
C.析氢反应生成的是亚铁；
D.钢管与铜管形成原电池更易腐蚀。
5．【答案】A
【解析】【解答】A．镁活动性较强，镁失去电子发生氧化反应，电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极法，A符合题意；
B．疫苗一般应冷藏避光存放，以避免蛋白质在外界条件改变时变性，B不符合题意；
C．用水性漆替代传统的油性漆，可减少甲醛污染，有利于健康及环境，C不符合题意；
D．泡沫灭火器可用于一般的灭火，泡沫含有水，故不适用于电器灭火，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．利用牺牲阳极的阴极保护法；
B．蛋白质在外界条件改变时变性；
C．减少甲醛污染；
D．泡沫含有水，不适用于电器灭火。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．在船壳上镶嵌铅块，船壳金属比铅活泼构成原电池时，作负极加快其腐蚀，不能减慢船体的腐蚀，A项不符合题意；
B．与电源正极相连，作阳极，加快船体的腐蚀，B项不符合题意；
C．利用牺牲阳极的阴极保护法保护船体时，船体作正极被保护，正极是氧气得电子生成氢氧根离子，正极反应式为，C项符合题意；
D．还可以在船体表面涂上保护层等方法，提高其抗腐蚀能力，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】电化学保护金属方法有：1.牺牲阳极阴极保护法，选择活泼性强的金属做负极，被保护金属做正极；2.保护金属与电源负极相连，使其不被消耗
7．【答案】C
【解析】【解答】A．在中性溶液中，铁易发生吸氧腐蚀，故A不符合题意；
B．腐蚀过程中，Fe失电子发生氧化反应，负极是Fe，故B不符合题意；
C．O2在C表面上得电子发生还原反应，故C符合题意；
D．正极的电极反应式为2H2O＋O2+4e-=4OH-，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．在中性溶液中，铁易发生吸氧腐蚀；
B．铁作负极，失电子发生氧化反应；
C．正极上得电子发生还原反应；
D．正极上得电子，发生还原反应；
8．【答案】C
【解析】【解答】解：①活泼金属和水反应生成碱和氢气，Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2，Fe和水蒸气反应生成氧化物而不是碱，故A错误；
②Al是亲氧元素，易被氧气氧化生成致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，则Al在空气中能稳定存在，故错误；
③较不活泼金属的氢氧化物加热易分解，所以Cu（OH）2、Fe（OH）3性质相似，在加热条件下都易分解，故正确；
④处于对角线上的金属及其化合物性质具有相似性，Al（OH）2易溶于NaOH溶液生成盐和水，则Be（OH）2能与NaOH反应生成盐和水，故正确；
故选C．
【分析】①活泼金属和水反应生成碱和氢气，Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2；②Al是亲氧元素，易被氧气氧化生成致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化；③较不活泼金属的氢氧化物加热易分解；④处于对角线上的金属及其化合物性质具有相似性．
9．【答案】A
【解析】【解答】解：A．常温下，铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步反应，所以可以保护内部金属不被腐蚀，故A正确；
B．用电解原理保护金属时，金属应作电解池阴极，应该与原电池负极连接，故B错误；
C．钢管、铜管和雨水能构成原电池，铁作原电池负极而容易被腐蚀，故C错误；
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe﹣2e﹣═Fe2+，故D错误；
故选A．
【分析】A．常温下，铁和浓硝酸发生钝化现象而阻止进一步反应；
B．用电解原理保护金属时，金属应作电解池阴极；
C．构成原电池负极的金属易被腐蚀；
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极上铁失电子生成亚铁离子．
10．【答案】A
【解析】【解答】解：A、海轮外壳镶嵌锌块，此时铁作为原电池的正极金属而被保护，不易腐蚀，是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；
B、KNO3溶液是强酸强碱盐，对水的电离无影响，CH3OONH4溶液是弱酸弱碱盐，促进水电离，故B错误；
C、1mol Na2O2与足量水反应生成0.5mol氧气，转移了1mol电子，转移的电子数为6.02×1023，故C错误；
D、醋酸为弱酸，pH均为2的盐酸和醋酸溶液，两种溶液中H+离子浓度相等，则醋酸浓度大与盐酸，设盐酸的浓度为C1，醋酸的浓度为C2，则C1＜C2，分别中和中和等物质的量的NaOH，当氢氧化钠恰好被完全中和时，消耗的两种酸的物质的量相等，则有：n=C1V1=C2V2，因C1＜C2，所以：V1＞V2，消耗盐酸的体积更大，故D错误；
故选A．
【分析】A、原电池的正极金属易被保护，不易腐蚀；
B、酸或碱抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离；
C、过氧化钠中氧元素的化合价为﹣1价，1mol过氧化钠与足量水反应生成0.5mol氧气，转移了1mol电子；
D、醋酸为弱酸，pH均为2的盐酸和醋酸溶液，两种溶液中H+离子浓度相等，则醋酸浓度大与盐酸，分别中和等物质的量的NaOH，当氢氧化钠恰好被完全中和时，消耗的两种酸的物质的量相等，根据n=C×V比较二者的体积关系．
11．【答案】B
【解析】【解答】A．正极上，转化为S2-，正极的电极反应式为，正极有生成，正极附近碱性增强，A项不符合题意；
B．该腐蚀过程是在硫酸盐还原菌的作用下Fe被腐蚀，没有氧气的参与，不是吸氧腐蚀，B项符合题意；
C．SRB加快了→S2-，从而加快了金属的腐蚀，C项不符合题意；
D．管道上镶嵌更为活泼的锌块以减缓腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由图可知，转化为S2-，发生还原反应，则正极反应为，铁合金为负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+。
12．【答案】A
【解析】【解答】A.焊接锌块后，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，A错误，符合题意；
B.由于Mg比Fe活泼，故Mg可以代替Zn作为牺牲阳极，B正确，不符合题意；
C.海水中发生吸氧腐蚀，正极发生还原反应，反应为：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-，C正确，不符合题意；
D.使用锌块作为牺牲阳极，保护Fe免于被腐蚀，因此考古队采用的是牺牲阳极的阴极保护法，D正确，不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.焊接锌块后，由于锌比铁更活泼，故锌作负极；
B.镁比锌更活泼，故可以代替锌；
C.海水呈弱碱性，主要发生吸氧腐蚀；
D.外接活泼金属作为牺牲阳极，保护阴极免遭腐蚀的方法为牺牲阳极的阴极保护法。
13．【答案】C
【解析】【解答】钢铁在弱酸性或中性条件下发生吸氧腐蚀，在强酸性条件下发生析氢腐蚀，pH=4溶液显强酸性，铁发生析氢腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，所以负极反应式为Fe-2e-═Fe2+，正极反应式为2H++2e-═H2↑，
故答案为：C。
【分析】酸性环境下钢铁制品以发生析氢腐蚀，正极上氢离子得电子生成氢气，据此解答即可。
14．【答案】D
【解析】【解答】解：A．金属原子最外层电子数小于4，所以在化学反应中常常容易失电子而被氧化，故A正确；
B．金属和其它物质之间直接发生化学反应的属于化学腐蚀，能形成原电池的属于电化学腐蚀，所以金属腐蚀一般包括化学腐蚀和电化学腐蚀，故B正确；
C．作原电池负极的金属易被腐蚀，纯的金属和电解质溶液不能构成原电池，所以一般难以发生电化学腐蚀，故C正确；
D．钢铁在酸性环境中易发生析氢腐蚀，在中性或碱性环境中易发生吸氧腐蚀，故D错误；
故选D．
【分析】A．金属在化学反应中易失电子而发生氧化反应；
B．金属腐蚀一般包括化学腐蚀和电化学腐蚀；
C．不能形成原电池的金属难发生电化学腐蚀；
D．钢铁在酸性环境中易发生析氢腐蚀．
15．【答案】C
【解析】【解答】A．若X为碳棒，当开关K置于N处时，形成电解池，铁做阴极被保护，能减缓铁的腐蚀，故A不符合题意；
B．当X为碳棒，开关K置于N处时，形成电解池，铁做阴极被保护，能减缓铁的腐蚀，故B不符合题意；
C．当X为锌时，开关K置于M处，形成原电池，铁做原电池的正极被保护，即为牺牲阳极的阴极保护法，故C符合题意；
D．当X为锌时，开关K置于N处，形成电解池，铁做阴极，故阴极上的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A．原电池活泼的电极会反应，铁活泼，会反应；
B．电解池，根据阴极保护法可知，铁做阴极被保护，能减缓铁的腐蚀；
C．牺牲阳极的阴极保护法，即将还原性较强的金属作为保护级，与被保护的金属构成原电池。选项中，原电池中活泼性Zn＞Fe，Zn做负极发生反应，铁做正极被保护；
D．构成的电解池中，和电源负极相连的铁做阴极，阴极的电级不参加反应。
16．【答案】C
【解析】【解答】A.①是吸氧腐蚀，a极是氧气得电子生成氢氧根离子，而铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，铁被腐蚀，A不符合题意；
B.金属作电解池的阴极被保护，而铁与电源正极相连，是阳极，发生氧化反应，B不符合题意；
C.锌比铁活泼，所以锌失电子，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，C符合题意；
D.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不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、①属于钢铁的吸氧腐蚀；
B、 ② 构成电解池，阳极的金属会失去电子被腐蚀；
C、 ③构成了锌-海水-钢铁原电池，锌做负极，被腐蚀，钢铁被保护；
D、熟记电解质和非电解质定义。
17．【答案】（1）Fe-2e-= Fe2+
（2）负极
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品
（4）2H++2e-=H2↑；A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行
【解析】【解答】（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，Fe在负极失去电子生成Fe2+，电极方程式为：Fe-2e-= Fe2+。
（2）外加电流的阴极保护法原理是：将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护。
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品。
（4）①碳钢发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2，正极上发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。
【分析】（1）碳钢管形成原电池时，Fe在负极失去电子生成Fe2+；
（2）将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护；
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护；
（4）①金属发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且SO2的浓度也较高，两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。
18．【答案】（1）电化学
（2）Fe-2e-=Fe2+；；Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓；
【解析】【解答】(1)铁锅中含有铁和碳，若有氯化钠残液存在时容易形成原电池，发生原电池反应的腐蚀属于电化学腐蚀，故答案为：电化学；
(2)铁锅与电解质形成的原电池中，铁为负极，碳为正极，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极空气中氧气得电子，电极反应为： ，负极产生的亚铁离子与正极生成的氢氧根离子结合生成氢氧化铁，离子反应为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，该电池的总反应为： ，故答案为：Fe-2e-=Fe2+； ；Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓； ；
【分析】（1）电解质溶液是氯化钠，为中性溶液，故可发生吸氧腐蚀
（2）负极是铁，铁失去电子，变成亚铁离子；正极是碳，空气中的氧气得到电子，负极产生亚铁离子和正极产生的氢氧根结合
19．【答案】（1）氧化；O2＋2H2O＋4e－=4OH－
（2）负；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；石墨
【解析】【解答】（1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe2+，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH-，电极方程式为O2+4e-+2H2O-═4OH-，
故答案为：氧化；O2+4e-+2H2O-═4OH-；
（2）反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到铁电极附近首先变红，说明在铁电极上生成OH-离子，电极反应为：2H2O+2e-═2OH-+H2↑，发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为负极，N端为正极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，
故答案为：负；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，故质量增加，
故答案为：石墨。
【分析】(1)铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe2+，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH- ；
(2) M端为负极，N端为正极，乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，据此分析。
20．【答案】（1）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；C；负
（2）FeSO4；Fe3++e﹣=Fe2+
（3）负；氧化；Al﹣3e﹣=Al3+；阳；II
【解析】【解答】解：（1）①钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe=Fe2++2e﹣，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣，故答案为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣；
②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可以是比金属铁的活泼性强的金属，
故答案为：C；
③电解池的阴极上的金属被保护，为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负极，
故答案为：负；（2）①电解Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯A中的电解质溶液为含有亚铁离子的可溶性的盐溶液，可以是硫酸亚铁，故答案为：FeSO4；
②B烧杯是硫酸铁溶液，溶液中铁离子在电极Ⅱ上得电子，变成亚铁离子，所以Ⅱ发生的电极反应式为：Fe3++e﹣=Fe2+，故答案为：Fe3++e﹣=Fe2+；（3）①电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极，负极上发生氧化反应，其电极反应为：Al﹣3e﹣=Al3+；I与IV相连，则Ⅳ是阴极，II为正极，Ⅲ是阳极；
故答案为：负；氧化；Al﹣3e﹣=Al3+；阳；
②原电池中阳离子向正极移动，则盐桥中的K+向II极移动；
故答案为：II．
【分析】（1）①铁为活泼金属，易发生电化学腐蚀，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；
②原电池的负极金属易被腐蚀，根据原电池的工作原理来回答；
③在电解池的阴极上的金属被保护，根据电解池的工作原理来回答；（2）①电解Ⅰ的材料为金属铁，则烧杯A中的电解质溶液为含有亚铁离子的可溶性的盐溶液；
②B烧杯是硫酸铁溶液，溶液中铁离子在电极Ⅱ上得电子，变成亚铁离子；（3）电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极、Ⅳ是阴极，Ⅲ是阳极、Ⅱ是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，原电池中阳离子向正极移动，据此分析解答．
21．【答案】（1）B
（2）Y；ClO﹣+H2O+2e﹣=Cl﹣+2OH﹣
（3）负极；0.2mol；2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣
【解析】【解答】解：（1）A．铁、铜形成原电池时，Fe作负极被腐蚀，所以R为Cu时，不能保护铁闸，故A错误；
B．与负极相连，作阴极，被保护，所以乙图中铁闸门应与电源的负极连接，故B正确；
C．Fe作阴极，阴极上氢离子得电子，则乙图中铁闸门上发生：2H++2e﹣=H2↑，故C错误；
故答案为：B；（2）Mg﹣NaClO燃料电池中，通入NaClO溶液的一极为正极，另一极为负极，则Y为Mg电极，作负极，正极上次氯酸根离子得电子生成氯离子，则正极的电极方程式为：ClO﹣+H2O+2e﹣=Cl﹣+2OH﹣；
故答案为：Y；ClO﹣+H2O+2e﹣=Cl﹣+2OH﹣；（3）①Cu失电子生成Cu2O，Cu为阳极，则石墨为阴极，所以石墨应该与电源的负极相连；
故答案为：负极；
②2molCu生成1molCu2O转移2mol电子，所以当有0.1molCu2O生成时，转移电子的物质的量为0.2mol；
故答案为：0.2mol；
③阴极上水电离的氢离子得电子生成氢气，其电极方程式为：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣；
故答案为：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣．
【分析】（1）A．铁、铜形成原电池时，Fe作负极被腐蚀；
B．与负极相连，作阴极，被保护；
C．Fe作阴极，阴极上氢离子得电子；（2）通入NaClO溶液的一极为正极，另一极为负极，则Y为Mg电极，作负极，正极上次氯酸根离子得电子生成氯离子；（3）①Cu失电子生成Cu2O，Cu为阳极，则石墨为阴极；
②根据Cu2O与电子之间的关系计算；
③阴极上水电离的氢离子得电子生成氢气．
