知识讲解_金属的腐蚀与防护_提高

1 金属的腐蚀与防护 【学习目标】 1、理解金属发生电化学腐蚀的原因，了解电化学腐蚀的类型及差异并能写出电极反应； 2、知道防治金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。 【要点梳理】 要点一、金属的腐蚀 金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 1．金属腐蚀的实质。 金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示为：M－ne－＝Mn+（M 代表金属 元素）。 2．金属腐蚀的分类。 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#化学腐蚀和电化学腐蚀】 3．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较。 化学腐蚀 电化学腐蚀 相同点 金属原子失去电子而被氧化的过程，即金属原子转化为阳离子的过程 条件 金属与氧化剂直接接触 不纯金属与电解质溶液接触 现象 无电流 有微弱电流不同点 本质 金属被氧化 活泼金属被氧化 相互关系 往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害更严重 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较】 4．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较。 类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜呈弱酸性或中性 水膜呈酸性 正极反应（O2） O2+2H2O+4e－＝4OH－ 2H++2e－＝H2↑ 负极反应（Fe） Fe－2e－＝Fe2+ Fe－2e－＝Fe2+ 其他反应 Fe2++2OH－＝Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3 Fe(OH)3 失去部分水转化为铁锈 要点诠释：由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在 金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀时只能是发生吸氧腐蚀： 5．判断金属腐蚀快慢的规律。 （1）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）对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。 （3）活动性不同的两金属，活动性差别越大，腐蚀越快。 （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 要点二、金属的防护 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#金属的防护方法】 1．金属防护的思路。 防止金属与化学物质直接接触，防止金属与环境形成原电池。 2．防护方法。 （1）改变金属的内部组成和结构：如不锈钢（钢中加入一定量的镍和铬）。 （2）加保护层：在金属表面镀上一层纯金属（如铁上镀锌、锡、铬等）、喷漆、涂油、生成氧化膜保护（钢 铁制品表面生成 Fe3O4，在铝制品表面生成 Al2O3）。 （3）牺牲阳极的阴极保护法：此法应用原电池原理，让被保护金属作为正 极，另找一种活动性较强的金属作为负极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若 干锌块，就可保护钢铁设备（如图） 发生的电极反应：负极：Zn－2e－＝Zn2+ 正极：O2+4e－+2H2O＝4OH－ Zn 不断被腐蚀，可定期拆换。而铁得到保护。 （4）外加电流的阴极保护法：此法应用电解原理，让被保护金属作阴 极，惰性电极作辅助阳极，两者都存在于海水中。接上直流电源。例如钢闸 门，可用此法防止腐蚀。此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子，阴极上 放电的微粒是海水中的阳离子。（如图） 【典型例题】 类型一：金属的腐蚀 例 1（2015 安徽江南十校联考）如图装置中，在 U 形管底部盛有 CCl4，分别在 U 形管两端小心倒入饱和食 盐水和稀硫酸溶液，并使 a、b 两处液面相平，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 两处相同的电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+ C．一段时间后，a 处液面高于 b 处液面 D．生铁丝中的碳在 a、b 两处分别作原电池的负极和正极 【思路点拨】生铁和氯化钠溶液、稀硫酸溶液都能构成原电池，左边试管中，生铁发生吸氧腐蚀，右边试管 中，生铁发生析氢腐蚀。 【答案】D 【解析】A．生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大，故 A 正确； B．a 处负极上铁失电子，正极上氧气得电子，b 处负极上铁失电子，正极上氢离子得电子，所以 a、b 两处相同 的电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+，故 B 正确； C．a 处发生吸氧腐蚀，b 处发生析氢腐蚀，一段时间后，a 处气体压强减小，b 处气体压强增大，导致溶液从 b3 处向 a 处移动，所以 a 处液面高于 b 处液面，故 C 正确； D．生铁中的碳在 a、b 两处都作正极，故 D 错误； 故选 D。 【总结升华】金属发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀，其基本规律是：（1）活泼金属作负极，被氧化、被腐蚀； （2）正极一定是氧气得电子，生成 OH－，电极反应式为 O2+2H2O+4e－＝4OH－；（3）不活泼的金属铜、银， 不能发生析氢腐蚀，但可以发生吸氧腐蚀。 举一反三： 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#例 2】 【变式 1】 如图所示装置中，U 型管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块， 放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ）。 A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨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 【答案】B 【解析】Fe 与 C 及电解质溶液形成原电池，Fe 是负极：Fe－2e－＝Fe2+；C 是正极，在 a 中发生吸氧腐蚀， a 中压强减小；b 中发生析氢腐蚀，b 中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。 【变式 2】家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）。 A．4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3 B．2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2 C．O2+2H2O+4e－＝4OH－ D．Fe－3e－＝Fe3+ 【答案】D 类型二：金属腐蚀快慢的规律 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#例 1】 例 2 下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（ ）。 A．⑤＞②＞①＞③＞④ B．②＞①＞④＞③＞⑤ C．④＞⑤＞②＞③＞① D．③＞④＞②＞⑤＞① 【答案】A 【解析】①中 Fe 放置在海水中，形成了无数微小的原电池，发生电化学腐蚀。②③均构成了原电池，②中 Fe 的活泼性强于 Sn，Fe 作负极被腐蚀；③中 Zn 的活泼性比 Fe 强，Zn 作负极被腐蚀，而 Fe 被保护。⑤④形成 电解池，其中⑤中 Fe 作阳极被腐蚀，而④中 Fe 作阴极，被保护。因此 Fe 被腐蚀由快到慢的顺序为⑤＞②＞①＞③ ＞④。 【总结升华】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢由下列原则判断：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。 举一反三： 【变式 1】铁及其化合物与生产、生活关系密切。 （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。4 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）。 （2）用废铁皮制取铁红（Fe2O3）的部分流程示意图如下： ①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解．硝酸分解的化学方程式为 　。 ②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe（NO3）2+O2+（2n+4）H2O═2Fe2O3•nH2O+8HNO3，反应产生的 HNO3 又将废铁 皮中的铁转化为 Fe（NO3）2，该反应的化学方程式为　 　。 ③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是　 　（任写一项）。 （3）已知 t℃时，反应 FeO（s）+CO（g）⇌Fe（s）+CO2（g）的平衡常数 K=0.25。 ①t℃时，反应达到平衡时 n（CO）：n（CO2）=　 　。 ②若在 1 L 密闭容器中加入 0.02mol FeO（s），并通入 x mol CO，t℃时反应达到平衡，此时 FeO（s）转化 率为 50%，则 x=　 　。 【答案】（1）①吸氧腐蚀；②B （2）①4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O； ②4Fe+10HNO3═4Fe（NO3）2+NH4NO3+3H2O； ③氮氧化物排放少 （3）①4：1；②0.05 【解析】（1）①由图可知，海水溶液为弱酸性，则 Fe 失去电子，正极上氧气得到电子，发生吸氧腐蚀，故 答案为：吸氧腐蚀； ②A 发生化学腐蚀，B 发生电化学腐蚀，C 已经腐蚀后有氧化层，D 在金属内部，显然 B 中腐蚀速率最快， 生成铁锈最多，故答案为：B； （2）由流程图可知，Fe 与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为 Fe2O3•nH2O，最后得到铁红， ①硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水，该反应为 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O； ②反应产生的 HNO3 又将废铁皮中的铁转化为 Fe（NO3）2，则 Fe 与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水， 该反应为 4Fe+10HNO3═4Fe（NO3）2+NH4NO3+3H2O； ③由流程可知，上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是减少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放 少； （3）①K= ，平衡常数 K=0.25，n（CO）：n（CO2）= ，即 n（CO）：n（CO2）=4：1； ②通入 x mol CO，t℃时反应达到平衡．此时 FeO（s）转化率为 50%，即反应的 FeO 为 0.02mol×50%=0.01mol，则：5 类型三：金属的防护 例 3（2016 上海金山区一模）利用下图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法不正确的是（ ）。 A．若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，可减缓铁的腐蚀 B．若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁电极的反应： Fe－2e－→Fe2+ C．若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀 D．若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，铁电极的反应：2H++2e-→H2↑ 【思路点拨】根据金属的防护，若 K 置于 N 处，必须让被保护的金属接电源负极；若开始 K 置于 M 处，形 成原电池，锌作负极，金属铁为正极，金属铁被保护。 【答案】B 【解析】A 项若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被 保护，可减缓铁的腐蚀，故 A 正确；B 项若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，形成原电池，此时金属锌为负极，金 属铁为正极，氧气在该极反应还原反应，故 B 错误；C 选若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，形成电解池，此时金 属铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故 C 正确；D 项若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，形成电解池，X 极 为阳极，发生氧化反应，铁电极为阴极，发生还原反应，故 D 正确。故选 B。 【总结升华】常见防止金属腐蚀的具体方法： （1）给金属穿上“防护服” 涂漆——如在钢铁表面涂防锈油漆； 热镀——加热锌或锡等耐腐蚀性能较强的金属，使其均匀覆盖于钢铁表面； 电镀——在钢铁表面形成锌或铬等耐腐蚀性较强的金属镀层： 喷涂有机或无机涂层材料等。 （2）电化学防护法——即牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 （3）在钢铁中加入一定比例的铬和镍，改变钢铁内部的组成和结构。可极大程度地提高钢铁的抗腐蚀性能， 这就是常见的“不锈钢”。 举一反三： 【变式 1】下列金属防护的方法不正确的是（ ）。 A．对健身器材涂油漆以防止生锈 B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈 C．用牺牲锌块的方法来保护船身 D．自行车的钢圈上镀上一层铬防锈 【答案】B 类型四：与原电池原理有关的金属腐蚀实验探讨 例 4 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：6 序号 内容 实验现象 1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月 干燥的铁丝表面依然光亮 2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮 3 常温下将铁丝放在潮湿空气中一个月 铁丝表面已变得灰暗 4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时 铁丝表面略显灰暗 5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面已变得灰暗 6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验 5 严重 回答以下问题： （1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号）________；在电化学腐蚀中，负极反应是________； 正极反应是________； （2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是________； （3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________（答两种方法）。 【答案】（1）3、4、5、6 2Fe－4e－＝2Fe2+ 2H2O+O2+4e－＝4OH－ （2）湿度、温度、O2 的浓度、电解质存在 （3）电镀、发蓝等表面覆盖保护层法，牺牲阳极的阴极保护法等 【总结升华】本题主要考查了原电池的有关知识，考查了学生对信息的应用理解能力。 【解析】（1）在潮湿的空气中铁与铁丝中的杂质及表面溶解的 O2 易形成原电池，加快了铁丝的腐蚀，在电 化学腐蚀中主要发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：2Fe－4e－＝2Fe2+，正极反应为：O2+2H2O+4e－＝4OH－。 （2）通过表中信息可知，影响铁锈蚀速率的因素主要是 O2 的浓度、温度及电解质溶液的导电性。 （3）为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用 覆盖保护层的方法。 举一反三： 【变式 1】设计一个实验方案，使如图所示装置中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变（可用文字 叙述，也可用图示意）。 【答案】方法一：在溶液中再放一锌片，并用导线将锌片与铁片相连，就能达到目的。 方法二：在溶液中再放一石墨棒（或铜棒）并连在直流电源的正极上，再将铁棒连在该电源负极上。调到合 适 电 压 ， 也 能 在 铁 棒 上 析 出 铜 。7 【巩固练习】 一、选择题 1．下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是（ ）。 A．镀铝塑料 B．食品罐头盒（镀锡） C．白铁水桶（镀锌） D．镀银铜质奖章 2．（2016 天津高考）下列叙述正确的是( ) A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H) B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关 C．原电池中发生的反应达到平衡时，该电池仍有电流产生 D．在同浓度的盐酸中，ZnS 可溶而 CuS 不溶，说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小 3．（2015 上海高考）研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是（ ）。 A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH– C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e → H2↑ 4．（2016 北京海淀二模）如图，将一根较纯的铁棒垂直没入水中，由于深水处溶氧量较少，一段时间后发现 AB 段产生较多铁锈，BC 段腐蚀严重。下列关于此现象的说法错误的是（ ）。 A．该腐蚀过程属于电化学腐蚀 B．铁棒 AB 段电极反应为 2H2O+O2+4e-→4OH- C．铁棒 AB 段是负极，BC 段是正极 D．产生此现象的根本原因是铁棒所处化学环境的不同 5．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）。 A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 6．铁钉和碳棒用导线连接后，浸入到 0.01mol·L－1 的 NaCl 溶液中，可能发生的是（ ）。 ①碳棒上有氢气析出 ②碳棒附近产生 OH－ ③碳棒上有氧气析出 ④铁钉被氧化 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 7．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有 0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是（ ）。 ①有 5.6 g 金属被腐蚀；②有 6.5 g 金属被腐蚀；③在标准状况下有 2.24 L 气体放出；④在标准状况下有 1.12 G 电极 d 铁片 海水8 L 气体放出。 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 8．能够使反应 Cu+2H2O＝Cu(OH)2+H2↑发生的是（ ）。 A．铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液 B．铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀 C．用铜片作阴、阳电极，电解氯化钠溶液 D．用铜片作阴、阳电极，电解硫酸铜溶液 9．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液，冷却后 形成琼胶（离子在琼胶内可以移动）。下列叙述正确的是（ ）。 A．a 中铁钉附近呈现红色 B．b 中铁钉上发生还原反应 C．a 中铜丝上发生氧化反应 D．b 中铝丝附近有气泡发生 10．（2015 福建高考）下列实验操作正确且能达到相应实验目的的是（ ） 实验目的 实验操作 A 称取 2. 0 g NaOH 固体 先在托盘上各放 l 张滤纸，然后在右盘上添加 2g 砝码，左盘上添加 NaOH 固体 B 配制 FeCl3 溶液 将 FeCl3 固体溶于适量蒸馏水 C 检验溶液中是否含 NH4+ 取少量试液于试管中，加人 NaOH 溶液并加热 用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体 D 验证铁的吸氧腐蚀 将铁钉放入试管中，用盐酸浸没 二、填空题 1．如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。 （2）若试管内液面上升，则原溶液是________性，发生________腐蚀，电极反应：负极为 ________，正极为________。 （3）若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应：负极为________；正极 为________。 2．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形 瓶底部，塞上瓶塞（如图 1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。 （1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）： 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/%9 ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 （2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图 2。t2 时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生 了　 　腐蚀，请在图 3 中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向　 　；此时，碳粉表面发生了　 　（填 “氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是　 　。 （3）该小组对图 2 中 0﹣t1 时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二： 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体； 假设二：　 　； … （4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有 H2 的方案，请你再设计一个实验方案验证假设一， 写出实验步骤和结论。 3．在 A、B、C 三个烧杯中分别盛有相同体积、相同物质的量浓度的 NaNO3、HCl 和 KCl 溶液，用石墨作电极 将它们串联起来进行电解，一段时间后，电解液 pH 增大的烧杯是________。pH 不变的烧杯是________。A、C 两烧杯中阳极的电极反应式分别是________，________。如果把 A、B、C 烧杯中电极都换成铁和石墨，并用导 线连接（不与电源相连），则各烧杯中铁片受腐蚀情况：________（写明腐蚀类型、快慢）。原因是________。 4．（1）将铜棒与锌棒用导线连接，分别插入盛有：①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中， 此时，铜棒上发生的主要反应是： ①________，②________，③________ （2）铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式： 正极________，负极________。 （3）将表面去掉氧化膜的镁片和铝片用带电流表的导线相连，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流 计指针偏转，判断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应式。 正极________，电极反应式________；负极________，电极反应式________； 总反应式________。 5． 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 极的电极的反应式为________，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________。10 【参考答案与解析】 1．B 【解析】食品罐头盒（镀锡）镀层损坏后，会形成铁锡原电池，铁作负极，会加快腐蚀速率。白铁水桶（镀锌） 镀层损坏后，形成原电池，锌作负极，铁作正极，使得铁不能反应，降低腐蚀速率。镀银铜质奖章由于这两种金 属都不活泼，且在金属活动性顺序表中位置比较靠近，虽然形成原电池，但反应速率比其他的反应要慢。 2．D 【解析】A 项催化剂能降低反应的活化能从而改变反应速率，但不改变化学平衡，则不能改变反应的反应热， 故 A 错误；B 项金属发生吸氧腐蚀时，氧气浓度越大，腐蚀的速率越快，故 B 错误；C 项原电池中发生的反应 达平衡时，各组分浓度不再改变，电子转移总量为 0，该电池无电流产生，故 C 错误；D 项在同浓度的盐酸中， ZnS 可溶而 CuS 不溶，说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小，故 D 正确。故选 D。 3．D 【解析】Fe-C 原电池，加快 Fe 腐蚀，为吸氧腐蚀，A、B 正确；Fe-Zn 原电池，铁片不易被腐蚀，是 Zn 腐蚀， 依旧是吸氧腐蚀，C 正确，D 错误。故选择 D。 4．C 【解析】铁板在水溶液中发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，BC 段作原电池负极、AB 段作原电池正极。A 项铁 板在水溶液中发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故 A 正确；B 项依据分析可知，AB 段为原电池的正极，发生反 应 O2 + 2H2O + 4e → 4OH–，故 B 正确；C 项由于 AB 段产生较多铁锈，BC 段腐蚀严重，故 BC 段作原电池负极、 AB 段作原电池正极，故 C 错误；D 项此原电池的构成是由于铁棒所处的化学环境不同，故 D 正确。故选 C。 5．A、C 【解析】B 项，因铁比锡活泼，破损时，形成原电池，铁作负极，腐蚀速率加快；D 项，与直流电源正极相连会 加快钢管的腐蚀速率 6．D 【解析】铁钉在 NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀。 7．B 【解析】镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－＝Zn2+，有 0.2 mol 电子转移，有 0.1 mol Zn 溶解，在正极 上：2H++2e－＝H2↑，生成 0.1 mol H2。 8．C 【解析】C 中发生的反应为：阳极：Cu－2e－＝Cu2+；阴极：2H++2e－＝H2↑。 9．B 【解析】a、b 均能形成原电池，其中 a 中 Fe 作负极；Fe－2e－＝Fe2+，发生氧化反应，Cu 作正极：O2+2H2O+4e －＝4OH－，发生还原反应；b 中 Al 作负极：Al－3e－＝Al3+，发生氧化反应，而 Fe 作正极：O2+2H2O+4e－＝4OH －，发生还原反应，故 B 项正确。 10．C 【解析】A 天平的使用原则是左物右码，而且 NaOH 有腐蚀性，不能在天平上直接称量，应该在烧杯等仪器中称 量，错误。 B．FeCI3 是强酸弱碱盐，Fe3+发生水解反应使溶液显浑浊，所以配制 FeCI3 溶液时，应该将 FeCI3 固体溶解于适 量的盐酸中，然后再加水稀释，错误。11 C．检验溶液中是否含有 NH4+ 的方法是取少量试液于试管中，加入 NaOH 溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸 检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变为蓝色，就证明产生了 NH3，原溶液中含有 NH4+，正确。 D 要验证铁的吸氧腐蚀，应该将铁钉放入试管中，用食盐水浸没，而不能使用酸性物质，否则发生的是析氢腐蚀， 错误。 故选：C。 二、填空题 1．（1）电化学 （2）弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－＝2Fe2+ O2+4e－+2H2O＝4OH－ 较强的酸 析氢 Fe－2e－＝Fe2+ 2H++2e－＝H2↑ 2．（1） ② 2.0 ③ 碳粉含量的影响 （2）吸氧； ； 还原；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣； （3）反应放热使锥形瓶内温度升高； （4）①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入 KSCN 溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入 KSCN 溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证 明假设一错误。 【解析】（1）①为参照试验，由于②探究醋酸的浓度的影响，则除了醋酸浓度不同外，其它条件必须完全相 同，即铁粉质量应该为 2.0g；③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响； （2）t2 时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极， 铁为负极，电子转移的方向为： ，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为： O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣； （3）图 2 中 0﹣t1 时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀；铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时 锥形瓶中压强增大。所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高； （4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为： ①将锥形瓶中反应后的溶液过滤； ②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水， 若滴入 KSCN 溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确； 若滴入 KSCN 溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误。 3．B、C A 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑ 2Cl－－2e－＝Cl2↑ A、C 烧杯中发生吸氧腐蚀，较慢，B 烧杯中发 生析氢腐蚀，较快 在正极夺电子的微粒和浓度都不相同。B 烧杯中 c (H+)大，所以反应快；而 A、C 烧杯中 c (O2) 远小于 c (H+)，所以反应慢 【解析】用惰性电极电解 NaNO3 溶液时，实质是电解水，溶液的 pH 不变，仍为中性；电解 HCl 溶液时阴极反 应为 2H++2e－＝H2↑，所以溶液中 c (H+)减小，pH 增大；电解 KCl 溶液时，阴极反应为 2H++2e－＝H2↑，溶液 中 c (OH－)增大，pH 增大。A、C 两个烧杯中的阳极反应分别为 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，2Cl－－2e－＝Cl2↑；12 如果把 A、B、C 三个烧杯中的电极都换成铁和石墨，并用导线连接，则它们都是原电池，铁作负极，发生电化 学腐蚀，其中 HCl 溶液呈强酸性，而 A、C 烧杯中溶液为中性，因此 B 烧杯中铁腐蚀的速率远远快于 A、C 烧杯中。 4．（1）①2H++2e－＝H2↑ ②Cu2++2e－＝Cu ③O2+2H2O+4e－＝4OH－ （2）O2+2H2O+4e－＝4OH－ Cu－2e－＝Cu2+ （3）Mg 2H2O+2e－＝H2↑+2OH－ Al A1+4OH－－3e－＝AlO2－+2H2O 2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ 【解析】（1）①②均为铜锌原电池，铜极上分别为 H+、Cu2+得电子被还原，③为锌的吸氧腐蚀，铜极上 O2 得电 子被还原。 （2）铜的电化学腐蚀应注意与铁的区别，铜不能使 H+还原，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀； 酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中离子浓度增大，反应加快。 （3）这也是一种特殊情况，较活泼的金属镁在 NaOH 溶液中不能失电子，而相对活泼性较差的铝则能失电 子被氧化，因此负极是铝，正极是镁。 5．（1）Fe+2H+＝Fe2++H2↑ （2）2H++2e－＝H2↑ 增大 （3）Zn Zn+2H+＝Zn2++H2 ↑ B＞A＞C 【解析】A 烧杯中发生化学腐蚀，B 烧杯中发生电化学腐蚀，且由于 Fe 的金属性比 Sn 强，Fe 作负极：Fe－2e－＝ Fe2+，Sn 作正极 2H++2e－＝H2↑，Sn 电极周围 H+浓度减小，pH 增大，C 烧杯中 Zn 的活动性比 Fe 强，Zn 被腐 蚀。三个烧杯中 B 中 Fe 发生电化学腐蚀且作负极，腐蚀速率最快；C 中 Fe 被保护起来，腐蚀速率最慢。