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2025年大学大三（金属材料工程）金属腐蚀与防护试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于金属腐蚀的说法正确的是（ ）
A. 金属在潮湿空气中的腐蚀主要是化学腐蚀
B. 金属腐蚀的本质是金属失去电子被还原
C. 钢铁的吸氧腐蚀正极反应是O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻
D. 金属的化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍
2. 为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（ ）
A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
3. 下列金属防护的方法中，应用了牺牲阳极的阴极保护法的是（ ）
A. 钢铁船身嵌入锌
B. 钢闸门与直流电源负极相连
C. 健身器材刷油漆
D. 车圈、车铃钢上镀铬
4. 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。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是（ ）
A. 液滴中的Cl⁻由a区向b区迁移
B. 液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻
C. 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe²⁺由a区向b区迁移，与b区的OH⁻形成Fe(OH)₂进一步氧化、脱水形成铁锈
D. 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应式为：Cu - 2e⁻ = Cu²⁺
5. 下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是（ ）
A. 金属腐蚀就是金属失去电子被氧化的过程
B. 铝制品的耐腐蚀性强，说明铝的化学性质不活泼
C. 将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀
D. 铁在NaOH和NaNO₂的混合溶液中发蓝、发黑，使铁表面生成一层致密的氧化膜Fe₃O₄，防止钢铁腐蚀，其反应为：9Fe + 8H₂O + 4NaNO₂ = 3Fe₃O₄ + 4NH₃↑ + 4NaOH
6. 如图装置中，U形管内为红墨水，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
7. 下列事实与电化学腐蚀无关的是（ ）
A. 银质奖牌久置后表面变暗
B. 黄铜（Cu、Zn合金）制的铜锣不易产生铜绿
C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D. 生铁比纯铁容易生锈
8. 下列关于金属腐蚀的叙述正确的是（ ）
A. 金属在潮湿空气中的腐蚀实质是M + nH₂O = M(OH)ₙ + n/2H₂↑
B. 金属的化学腐蚀实质是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. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
9. 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
10. 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A. 钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B. 铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
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，负极反应是Fe - 3e⁻ = Fe³⁺

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）请简述金属腐蚀的分类及其特点。
12. （15分）写出钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应式及总反应式。
13. （15分）解释牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法的原理，并举例说明其应用。
14. （15分）材料：某工厂在生产过程中，发现一些铁制设备在潮湿环境中容易生锈。为了探究铁生锈的原因，进行了如下实验：将相同大小的铁钉分别放入三个相同的试管中，试管1中加入少量蒸馏水，铁钉部分浸没；试管2中加入饱和食盐水，铁钉部分浸没；试管3中加入少量稀硫酸，铁钉部分浸没。一段时间后，观察到试管2中铁钉生锈最严重，试管1次之，试管3中铁钉表面有气泡产生但生锈不明显。
问题：分析试管2中铁钉生锈最严重的原因，并说明如何防止铁制设备生锈。
15. （15分）材料：某桥梁采用钢铁结构，长期暴露在大气环境中。为了延长桥梁的使用寿命，对其采取了一系列防护措施。
问题：请根据所学的金属腐蚀与防护知识，分析该桥梁可能采取的防护措施，并说明其原理。

答案：
1. C
2. C
3. A
4. B
5. B
6. B
7. A
8. B
9. AC
10. B
11. 金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀，无电流产生。电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生原电池反应而引起的腐蚀，有电流产生。电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。
12. 吸氧腐蚀电极反应式：负极Fe - 2e⁻ = Fe²⁺，正极O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻，总反应式2Fe + O₂ + 2H₂O = 2Fe(OH)₂，后续4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃。析氢腐蚀电极反应式：负极Fe - 2e⁻ = Fe²⁺，正极2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑，总反应式Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑。
13. 牺牲阳极的阴极保护法原理：将较活泼的金属（如锌）连接在被保护的金属上，较活泼金属作为阳极发生氧化反应，被保护金属作为阴极而受到保护。应用：在海轮外壳连接锌块。外加电流的阴极保护法原理：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，电源提供电子，使被保护金属表面腐蚀电流降至零或接近零。应用：在地下输油钢管上接直流电源的负极。
14. 试管2中铁钉生锈最严重的原因是饱和食盐水是强电解质溶液，能加快铁的电化学腐蚀。防止铁制设备生锈的方法有：保持铁制品表面干燥；在铁制品表面涂漆、镀锌等；制成不锈钢等合金。
15. 防护措施及原理：涂漆，原理是隔绝空气和水，防止钢铁与外界物质接触发生腐蚀；镀锌，锌比铁活泼，形成原电池时锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护；外加电流的阴极保护法，将桥梁钢铁结构与直流电源负极相连，电子流入钢铁，抑制其失去电子被腐蚀。