（3）金属的腐蚀与防护
1.为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有：①舰体与直流电源相连：②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是( )
A.方法①中舰体应连电源的正极 B.方法②中镶嵌的金属块可以是锌
C.方法①为牺牲阳极保护法 D.方法②为外加电流阴极保护法
2.如图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A.③>②>④>① B.④>②>①>③ C.②>①>③>④ D.④>②>③>①
3.2020年5月5日，广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是( )
A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B.在海水与空气交界处的钢铁，比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率
D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，为牺牲阳极的阴极保护法
4.某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法错误的是( )
A.①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀
B.②区Cu电极附近滴加酚酞溶液后变成红色，Fe电极附近滴加溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
C.③区Zn电极的电极反应式为，Fe电极附近滴加溶液未出现蓝色，Fe被保护
D.④区Zn电极的电极反应式为，Fe电极附近滴加溶液出现蓝色，Fe被腐蚀
5.下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是( )
操作
现象
一段时间后：①铁钉裸露在外的附近区域变红； ②……
A.NaCl的琼脂水溶液作为离子迁移的通路
B.①中变红是因为发生反应
C.②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
D.①和②中发生的氧化反应均可表示为（M代表锌或铁）
6.下列有关金属腐蚀的说法错误的是( )
图a 图b 图c 图d
A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近海水与空气交接处腐蚀越严重
B.图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减慢
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，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的负极
7.两种金属接触时，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。下列有关说法正确的是( )
A.甲图中的介质为海水
B.腐蚀过程中电能转化为化学能
C.铁电极反应式为
D.若在金属Fe的表面涂油漆，可以减慢铁的腐蚀
8.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( )
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物
A.当pH<6.5时，碳钢主要发生化学腐蚀
B.当pH<4和pH>13.5时，碳钢主要发生析氢腐蚀
C.pH越大，碳钢的腐蚀速率越慢
D.pH=14时，负极反应为
9.铆接工艺是钢与铝连接的主要方法之一，在长期使用过程中接头的腐蚀是影响连接强度，导致连接失效的重要原因。钢板与铝板采用的镀锌钢铆钉连接示意图如图，下列有关说法错误的是( )
A.腐蚀发生时，铝板会优先腐蚀
B.若接触到酸性电解质溶液，GC2处会发生析氢腐蚀
C.为减缓腐蚀，可将多个零件设计成一个整体，尽量减少铆接点
D.钢板与铝板之间若存在间隙，会造成电解质溶液侵入，加速腐蚀
10.浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列选项错误的是( )
A.金属贮存罐可用钢制材料
B.电子沿导线流入辅助电极
C.贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连
D.电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀
11.将两根铁钉分别缠绕铜丝和镁条，放入滴有混合溶液的容器中，如图所示，下列叙述不正确的是( )
A.a中铜丝附近有气泡产生 B.a中铁钉附近出现蓝色沉淀
C.b中铁钉附近呈现红色 D.b中发生吸氧腐蚀
12.某航天发生器的点火接头金属由合金钢加工成型。该金属接头端面发生锈蚀的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.合金钢中Fe作负极，长条状硫化物作正极
B.合金钢腐蚀速度与空气相对湿度无关
C.正极的电极反应有
D.可使用酒精棉球擦拭清洗并均匀涂抹润滑脂防锈
13.某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置，检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，时刻，加入2 mL饱和氯化钠溶液后，再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。下列说法错误的是( )
A.铁发生锈蚀的反应是放热反应
B.温度降低是因为反应速率减慢了
C.BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁
D.压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀
14.请回答下列问题：
（1）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀（如图X）。
①电镀时，镀件与电源的________（填“正”或“负”）极连接，A电极对应的金属是__________（填金属名称），B电极的电极反应式是________。
②图Y是一种钠硫高能电池的结构示意图，M由和制得，其作用是导电和作隔膜，该电池总反应为。该电池的正极反应式为__________。用该电池作电源对①中铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者质量相差25.6 g，则理论上该钠硫电池负极消耗的质量为__________g。
（2）装置甲、乙、丙的烧杯中都盛有稀硫酸。
①装置丙中的Fe电极上的电极反应式是_________。
②装置乙中被腐蚀的金属是_________（填元素符号），装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是_________。
15.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）U形管内红墨水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。
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）采取图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。
答案以及解析
1.答案：B
解析：舰体是由钢板制成的。方法①是外加电流阴极保护法，舰体必须与电源负极相连，A、D项错误；方法②是牺牲阳极保护法，舰体镶嵌一些金属块，构成原电池，舰体为正极，故镶嵌金属必须是比铁活泼的金属，如锌等，B项正确、C项错误。
2.答案：B
解析：根据题图可知，①发生化学腐蚀，腐蚀速率较慢，②③装置是原电池，在③中锌比铁活泼，金属铁为正极受保护，腐蚀速率最慢，②中金属铁比锡活泼，金属铁为负极，④装置是电解池，金属铁为阳极，腐蚀速率最快，所以腐蚀速率：④>②>①>③，故选B。
3.答案：B
解析：桥墩钢筋可与海水形成原电池，容易发生电化学腐蚀，A错误；在海水与空气交界处的钢铁，易发生吸氧腐蚀，海底下水中氧气的溶解量较小，海底下的钢铁腐蚀较慢，则在海水与空气交界处的钢铁比海底下的钢铁更容易被腐蚀，B正确；锌的活泼性强于铁，铁的活泼性强于铜，可以在桥墩钢铁上嵌附锌片，减慢其腐蚀速率，镶嵌铜，腐蚀速率加快，C错误；将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，为外加电流的阴极保护法，D错误。
4.答案：A
解析：①区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为，Cu电极上不产生气泡，A错误；②区Cu为阴极，电极反应式为，Cu电极附近溶液呈碱性，滴加酚酞溶液后变成红色，Fe为阳极而被腐蚀，即，Fe电极附近滴加溶液出现蓝色，B正确；③区Zn为负极，电极反应式为，Fe为正极，被保护，C正确；④区Zn为阴极，电极反应式为，Fe作阳极而被腐蚀，即，Fe电极附近滴加溶液出现蓝色，D正确。
5.答案：B
解析：原电池的形成条件之一是形成闭合回路，①和②实验中，NaCl的琼脂水溶液的作用是形成闭合回路，即NaCl的琼脂水溶液作为离子迁移的通路，A项正确；中性或碱性条件下，Zn、Fe与电解质溶液形成原电池，Zn比Fe活泼，Zn作为负极，Fe作为正极，正极的电极反应为，B项错误；②中NaCl溶液、Cu、Fe形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作为负极，Cu作为正极，负极反应式为，正极反应式为，所以铁钉裸露在外的附近区域生成蓝色铁氰化亚铁沉淀，铜丝附近区域酚酞遇到碱变红，C项正确；①中Zn和②中Fe均生成+2价的阳离子（或），发生氧化反应，所以Zn、Fe发生的氧化反应可表示为（M代表Zn或Fe），D项正确。
6.答案：C
解析：图a中，铁棒中含有铁和碳，铁、碳和海水构成了原电池，铁作负极失电子而容易被腐蚀，海水中氧的含量较少，所以越靠近海水与空气交接处腐蚀越严重，A正确；图b中，开关由M改置于N时，合金作正极，锌作负极，所以合金的腐蚀速率减慢，B正确；图c中，接通开关时，Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢离子在铂上放电生成氢气，C错误；图d中，Mg的活泼性比Fe强，构成原电池时，Mg作负极，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，D正确。
7.答案：D
解析：铁和铜接触时，遇到电解质溶液会形成原电池，且形成的原电池中铁作为负极，铜作为正极，电解质溶液为海水时的腐蚀速率大于自来水作电解质溶液时的腐蚀速率，因此甲图中的介质为自来水，乙图中的介质是海水，A项错误；腐蚀过程中化学能转化为电能，B项错误；形成的原电池中铁作为负极，失去电子，电极反应式为，C项错误；在金属Fe的表面涂油漆，可以减慢铁的腐蚀，D项正确。
8.答案：D
解析：当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀，A不正确；当pH>13.5，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B不正确；从表中信息可以得出，pH在6~8之间时，碳钢的腐蚀速率慢，但pH>13.5时，碳钢的腐蚀速率较快，C不正确；pH=14时，在负极，Fe失电子的产物与反应生成和水，电极反应式为，D正确。
9.答案：A
解析：A.铝板表面会生成氧化物保护膜，不容易腐蚀，镀锌钢铆钉上的锌层先发生反应，选项A错误；
B.因为使用的是镀锌钢铆钉，若接触到酸性电解质溶液，在GC2接口处会形成原电池，在酸性电解质溶液下发生析氢腐蚀，选项B正确；
C.因为使用的是镀锌钢铆钉，在铆接点处易形成原电池而加快部件腐蚀，故可将零件设计成一个整体，通过减少铆接点来减缓腐蚀，选项C正确；
D.钢板与铝板之间若存在间隙，容易造成电解质溶液的侵入而形成原电池从而加速腐蚀，选项D正确；
答案选A。
10.答案：C
解析：A.钢的主要成分是铁，铁遇冷的浓硫酸发生钝化，因此金属贮存罐可用钢制材料，A正确；
B.金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，铁发生氧化反应，贮存浓硫酸的金属罐为阳极，连接电源正极，辅助电极是阴极，电子沿导线流向辅助电极，B正确；
C.金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，铁发生氧化反应，贮存浓硫酸的金属罐为阳极，连接电源正极，C错误；
D.Fe为阳极，电压过高时，大量Fe失电子发生氧化反应生成，有可能会加剧腐蚀，D正确；
选C。
11.答案：C
解析：a中Cu作为正极，电解质溶液显酸性，正极的电极反应式为，所以a中铜丝附近有气泡产生，A项正确；a中Fe电极的电极反应式为和反应生成蓝色沉淀，所以a中铁钉附近出现蓝色沉淀，B项正确；b中Fe作为正极被保护，Fe不参加反应，没有铁离子生成，所以铁钉附近不呈现红色，C项错误；b中发生吸氧腐蚀，D项正确。
12.答案：B
解析：A.Fe失电子，被氧化，为负极，所以长条状硫化物作正极，A正确；
B.正极为氧气和水得电子的反应，说明湿度越大，参加反应的物质的量越大，得电子越多，腐蚀速度越快，B错误；
C.通入空气的一端为正极，氧气得电子，与水反应生成氢氧根离子，故C正确；
D.使用酒精棉球擦拭清洗并均匀涂抹润滑脂，通过防止金属与氧气和水接触，从而防锈，D正确；
故答案为：B。
13.答案：C
解析：A.由温度曲线可知，铁发生锈蚀的反应是放热反应，温度升高，A正确；
B.温度降低是因为装置中氧气被消耗，导致铁被锈蚀反应速率减慢了，B正确；
C.BC段压强减小是因为铁在氧气、水共同作用下反应生成了铁锈，铁锈主要成分为氧化铁，C错误；
D.压强变大是因为注射器中盐酸被压入三颈烧瓶中，盐酸和铁生成氢气，发生了铁的析氢腐蚀，D正确；
故选C。
14.答案：（1）①负；铜；
②；9.2
（2）①
②Fe；乙>甲>丙
解析：（1）①根据电镀原理，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液一般为含有镀层金属阳离子的盐溶液，在铁件的表面镀铜时，镀件与电源的负极连接， A电极对应的金属是铜，B电极的电极反应式是。②根据电池总反应分析，硫元素的化合价降低，S发生还原反应，作正极，电极反应式为；电镀时，阳极反应式为，阴极反应式为，若电镀池中两电极的质量开始相同，当相差时，转移2 mol电子，实际电镀完成后二者质量相差25.6 g，则转移的电子为0.4 mol，该钠硫电池的负极反应式为，根据转移电子数相等知，负极消耗Na的物质的量为0.4 mol，质量为9.2 g。
（2）①装置丙中Zn、Fe、稀硫酸构成了原电池，由于金属活动性：Zn>Fe，故Fe为正极，在正极上得电子生成，电极反应式是。②装置乙中Fe、Sn、稀硫酸构成了原电池，由于金属活动性：Fe>Sn，所以装置乙中被腐蚀的金属是活动性较强的Fe。装置甲是Fe与稀硫酸直接发生反应；装置乙中Fe为原电池的负极，腐蚀速率比甲快；装置丙中Zn为原电池的负极，Fe为原电池的正极，被保护，所以装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是乙>甲>丙。
15.答案：（1）b
（2）吸氧
（3）C；牺牲阳极
（4）负
（5）乙
解析：（1）U形管内红墨水的液面变为左低右高，则a试管中发生析氢腐蚀，b试管中发生吸氧腐蚀，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。
（3）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁作原电池的正极，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，所以乙种方法能使铁闸门保护得更好。
