（新高考）2022届小题必练11 金属的腐蚀与防护 教师版高三化学

（新高考）小题必练11：金属的腐蚀与防护主要是在新高考中逐渐出现相关的题型，往常常与化学电源，电解原理等结合考查金属的腐蚀与防护，特别是金属的防护中的几种重要的方法。常见的有铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀为主。1．【2020年江苏卷】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。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（）A．阴极的电极反应式为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快【答案】C【解析】阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，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错误；故选：C。【点睛】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备作正极。2．【2020年浙江选考】下列说法不正确的是（） A．会破坏铝表面的氧化膜B．NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强C．KMnO4具有氧化性，其稀溶液可用于消毒D．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀【答案】B【解析】Cl−很容易被吸附在铝表面的氧化膜上，将氧化膜中的氧离子取代出来，从而破坏氧化膜，A选项正确；B．碳酸氢钠受热分解可产生碳酸钠、水和二氧化碳，则稳定性：NaHCO3＜Na2CO3，B选项错误；C．KMnO4具有强氧化性，可使病毒表面的蛋白质外壳变形，其稀溶液可用于消毒，C选项正确；D．钢铁在潮湿的空气中，铁和碳、水膜形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，D选项正确；答案选B。【点睛】金属的腐蚀与电解质溶液有关。1．将一块镀层破损的铁片置于海边潮湿环境中，一段时间后铁片如图所示。下列说法正确的是（）A．电子由镀层流向铁B．铁片凹陷深处产生了较多OH−C．镀层的金属性比铁弱D．对铁进行了牺牲阳极的阴极保护【答案】C【解析】A．由图可知，铁片被腐蚀，说明铁做负极，电子由铁流向镀层金属，故A不选；B．铁皮作负极，失电子产生较多的Fe2+，即铁皮凹陷处产生较多的Fe2+，故B不选；C．构成原电池的条件之一就是由两活性不同的电极，由图可知，铁片被腐蚀，说明铁做负极，所以镀层金属的金属性比铁弱，故选C；D．如果镀层金属的金属性别铁强，则铁为正极，镀层为负极，则为栖牲阳极保护阴极，但本题中镀层金属的金属性比铁弱，不属于牺牲阳极阴极保护法，故D不选；答案选C。2．钢铁在潮湿的空气中会形成原电池而被腐蚀，下列说法正确的是（）A．原电池的正极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH− B．原电池的负极反应为：Fe=Fe3++3e−C．钢铁设备上连接铜块可以防止腐蚀D．钢铁与外加直流电源的正极相连可以防止腐蚀【答案】A【解析】A．钢铁在潮湿的空气中形成原电池，发生的主要是吸氧腐蚀，铁作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e−=4OH−，A正确；B．原电池的负极反应为：Fe-2e−=Fe2+，B错误；C．铁、铜相连和合适的电解质溶液能构成原电池，由于金属活动性Fe>Cu，所以铁作负极，负极上铁更易失电子而被腐蚀，C错误；D．钢铁与外加直流电源的正极连接时，Fe作阳极，阳极上铁失电子生成亚铁离子而被腐蚀，D错误；故合理选项是A。【点睛】金属的防腐蚀措施常常利用外加电源的阴极保护法，将需保护的金属与电源的负极相连和牺牲阳极的阴极保护法，选用比被保护的金属性强的金属与之相连。3．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是（）A．铝制器皿不宜盛放酸性食物B．金属钠和熔融氯化钾反应置换出金属钾C．电解饱和食盐水时，阴极区产生的是氢气D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀【答案】B【解析】A．金属活动顺序表中，铝排在氢的前面，铝能置换出氢，所以铝制器皿不宜盛放酸性食物，A不合题意；B．在金属活动顺序表中，金属钠排在钾的后面，但钠能与熔融氯化钾反应置换出金属钾，B符合题意；C．电解饱和食盐水时，阴极区H+得电子产生氢气，而没有得到Na，表明H+的得电子能力比Na+强，C不合题意；D．因为锌的金属活动性大于铁，所以镀锌铁桶镀层破损后，锌强于铁失电子，铁仍不易被腐蚀，D不合题意；故选B。4．（双选）考古中出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是（）A．锡青铜的熔点比纯铜低B．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快C．锡青铜中的锡加速了铜的腐蚀速度D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 【答案】AB【解析】A．锡青铜是合金，合金的熔点比纯金属的熔点都低，故A符合题意；B．在潮湿环境中，锡青铜易形成原电池而发生电化学腐蚀，所以在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快，故B符合题意；C．锡青铜中的锡比铜活泼，所以形成原电池时，锡作负极，则铜被保护，故C不符合题意；D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但属于化学反应，故D不符合题意；答案选AB。5．下列事实不能用电化学理论解释的是（）A．轮船船尾连接锌块B．铝片不用特殊方法保护C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D．白口铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）耐用【答案】B【解析】A．Zn比Fe活泼，构成原电池时Zn作负极，Fe受保护，是牺牲阳极的阴极保护法，故A不选；B．由于在金属铝的表面有一层致密的氧化膜，能够阻止内部金属的腐蚀，和电化学原理无关，故B选；C．Zn置换出Cu，与稀硫酸构成原电池，加快反应速率，故C不选；D．Zn比Fe活泼，构成原电池时Fe受保护，Fe比Sn活泼，构成原电池时，Fe受腐蚀，故D不选；答案选B。6．某小组同学研究84消毒液(主要成分为NaClO)对铁的腐蚀作用：将等量的铁钉(铁碳合金)和纯铁粉分别浸没于10mL84消毒液中，记录现象如下：1小时2小时5小时铁钉无明显现象铁钉表面出现少量红褐色物质铁钉表面“生长”出大量红褐色物质纯铁粉无明显现象无明显现象无明显现象下列说法正确的是（）A．铁钉主要发生的是化学腐蚀B．铁钉腐蚀后的溶液中c(Cl−)增大C．铁粉的腐蚀速率慢主要是由于其表面积大D．84消毒液有强氧化性，因此Fe被腐蚀时发生：Fe-3e−=Fe3+ 【答案】B【解析】A．铁钉为铁碳合金，主要发生的是电化学腐蚀，A说法错误；B．铁钉腐蚀后，次氯酸根离子生成为氯离子，溶液中c(Cl−)增大，B说法正确；C．铁粉的腐蚀速率慢主要是铁粉与次氯酸钠不发生化学腐蚀，C说法错误；D．84消毒液有强氧化性，铁钉发生电化学腐蚀，Fe失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e−=Fe2+，D说法错误；答案为B。7．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中，铁钉裸露在外的附近区域变红；②中……A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路B．①中变红是因为发生反应2H++2e−＝H2↑，促进了水的电离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-2e−＝M2+(M代表锌或铁)【答案】B【解析】①中，锌的金属活动性大于铁，则锌作原电池的负极，发生反应Zn-2e−=Zn2+，铁钉作正极，发生反应O2+4e−+2H2O=4OH−；②中，铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e−=Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e−+2H2O=4OH−。A．NaCl的琼脂水溶液能够让离子自由运动，所以其为离子迁移的通路，A正确；B．①中变红是因为发生反应O2+4e−+2H2O=4OH−，OH−使酚酞变红，B不正确；C．反应生成的Fe2+与[Fe(CN)6]3−反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，因生成OH−使酚酞变红，而使铜丝附近区域变红，C正确；D．①中发生的氧化反应为Zn-2e−=Zn2+，②中发生的氧化反应为Fe-2e−=Fe2+，均可表示为M-2e−＝M2+(M代表锌或铁)，D正确；故选B。8．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是（） A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe-3e−=Fe3+D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”【答案】D【解析】A．两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属性Fe＞Sn，A错误；B．从腐蚀程度来讲，乙明显比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水快，故乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，B错误；C．铁被腐蚀时电极反应式应为Fe-2e−=Fe2+，C错误；D．金属性，用锌做补丁，Zn做负极被腐蚀，可以保护，D正确；答案选D。9．考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成份如下图所示：已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl下列分析不正确的是（）A．氧气是正极反应物B．铜锈的成份与氧气浓度、pH有关C．图2中，Cl−从小孔内向小孔外移动D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀【答案】C【解析】A．青铜器中含铜锡等金属，也含有其它金属及非金属杂质，由于物质活动性不同，周围有电解质溶液，形成了原电池，Cu为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，由于电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得到电子，变为OH−，因此氧气是正极反应物，A正确；B．根据图2可知：在锈蚀小孔外物质成分为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl，Cu元素化合价为+2价；在小孔附近物质是Cu2 O，小孔内壁物质成分是CuCl，Cu元素化合价为+1价，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，物质成分与氧气浓度有关；在溶液酸性较强时可逆反应2CuCl+H2OCu2O+2HCl的平衡逆向移动，物质成分主要是CuCl，若溶液酸性弱，平衡正向移动，物质成分主要是Cu2O，可见物质成分也与溶液的pH有关，B正确；C．溶液中微粒Cl−总是向低洼处流动，因此会从小孔外向小孔内移动，与氧气浓度较小时的+1价Cu形成难溶性固体CuCl，C错误；D．由于Sn是比较活泼的金属，因此也会与活动性比Sn弱的金属构成原电池，Sn为负极，被氧化而引起电化学腐蚀，D正确；故合理选项是C。10．高压直流电线路的瓷绝缘子经常出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是（）A．断电时，牺牲阳极保护法使铁帽不被腐蚀B．通电时，阳极上的电极反应为Zn-2e−=Zn2+C．断电时，锌环上的电极反应为Zn-2e−=Zn2+D．铁帽上加铜环也能防止铁被腐蚀【答案】D【解析】由题干中的防护原理图分析可知，该装置为电化学防腐，加有外接电源，通电时，加锌环的铁帽作阳极，湿润的绝缘子作阴极，断电时，锌环作负极，铁作正极。A．断电时，锌环作负极失去电子作负极，利用的原电池原理，是牺牲阳极保护法使铁帽不被腐蚀，A选项正确；B．通电时，加锌环的铁帽作阳极，锌失去电子发生氧化反应，电极反应为Zn-2e−=Zn2+，B选项正确；C．断电时发生原电池反应，锌环作负极失去电子，电极反应为Zn-2e−=Zn2+，C选项正确；D．Fe比Cu更活泼，若将锌环换成铜环，通电时，加铜环的铁帽作阳极，铁失去电子，不能防止铁被腐蚀，D选项错误；答案选D。【点睛】掌握金属的防腐措施为解答本题的关键，牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，连接一个更活泼的金属做原电池负极，外加电流的阴极保护法是指将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极。11．碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的CO2 及水引起的腐蚀问题（俗称二氧化碳腐蚀）引起了广泛关注。深井中二氧化碳腐蚀的主要过程如下所示：负极：（主要）正极：（主要）下列说法不正确的是（）A．钢铁在CO2水溶液中的腐蚀总反应可表示为B．深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为化学腐蚀C．碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐份含量有关，盐份含量高腐蚀速率会加快D．腐蚀过程表明含有CO2的溶液其腐蚀性比相同pH值的HCl溶液腐蚀性更强【答案】B【解析】A．将正极反应式和负极反应式相加得到钢铁在CO2水溶液中的腐蚀总反应为，故A正确；B．深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为电化学腐蚀，不是化学腐蚀，故B错误；C．盐份含量高，溶液的导电性越好，腐蚀速率越快，故C正确；D．腐蚀过程表明含有CO2的溶液主要腐蚀电化学腐蚀，腐蚀性比相同pH值的HCl溶液腐蚀性更强，故D正确；故选B。12．如图为我国圆明园兽首铜像—兔首和鼠首，看上去仍熠熠生辉。下列对其原因的分析最可能的是（）A．它们表面的铜绿已用酸性溶液洗去B．利用电镀原理在其表面镀了一层耐腐蚀的黄金C．铜的活动性很弱，与空气成分不反应D．它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金【答案】D【解析】A．铜锈是可以被酸性溶液所除去，但是它们之所以“熠熠生辉”，不是因为铜锈被酸性溶液洗去，否则是“坑坑洼洼”的，A错误；B．圆明园铜首是在我国清朝制作的，那个时期还未掌握电的运用，B错误；C．铜的金属活动性很弱，但是在空气中，与O2 、CO2、H2O反应生成铜锈，C错误；D．它们的金属材料是合金，相对来说它们的化学稳定性比纯铜要好，类似于牺牲阳极的阴极保护法来保护金属，使其不易被腐蚀，D正确；故选D。13．埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护，使其免受腐蚀，下列说法正确的是（）A．金属棒X的材料可能为钠B．金属棒X的材料可能为铜C．钢管附近土壤的pH增大D．这种方法称为外加电流的阴极保护法【答案】C【解析】A．金属钠性质很活泼，极易和空气、水反应，不能作电极材料，故A错误；B．构成的原电池中，金属棒X作原电池负极，所以金属棒X材料的活泼性应该大于铁，不可能是Cu电极，故B错误；C．该装置发生吸氧腐蚀，正极钢管上氧气得电子生成氢氧根离子，导致钢管附近土壤的pH可能会增大，故C正确；D．该装置没有外接电源，不属于外加电流的阴极保护法，而是牺牲阳极的阴极保护法，故D错误；故答案为C。【点睛】考查金属的腐蚀与防护，明确金属腐蚀与防护的原理、金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件即可解答，根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，即把金属和钢管、及电解质溶液构成原电池，金属棒X作负极，钢铁作正极，从而钢管得到保护。