考点20--金属的腐蚀与防护(解析版).docx

考点20 金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐(牺牲阳极的阴极保护法外、外加电流的阴极保护法)。
预测2023年高考将会金属的腐蚀与防护为切入口，考查电解原理在实际生产中的应用，应加以关注。

一、金属的腐蚀
二、金属的防护
金属的腐蚀
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程( )
(2)纯银质物品久置表面变暗，是银发生吸氧腐蚀的结果( )
(3)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－==Fe3＋( )
(5)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀( )
(6)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿( )
(7)生铁比纯铁容易生锈( )
(8)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀( )
(9)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( )
(10)电镀时，钢管作阳极，锌棒作阴极( )
(11)镀锌的目的是在钢管表面形成Fe—Zn合金，增强钢管的耐腐蚀能力( )
(12)钢管镀锌过程中，阴极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn( )
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ (7)√　(8)× 　(9)√　(10)×　(11)×　(12)√
【典例】
例1 中国第三艘航母福建舰正式列装服役，航母所用特种钢材全部国产，研发过程中重点提高了材料的耐腐蚀性。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
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
FeO2-
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4OH-+Fe-3e-= FeO2-+2H2O
【答案】D
【解析】A项，当pH＜4时，碳钢主要发生化学腐蚀，当4＜pH＜6.5时，主要发生电化学腐蚀，A不正确；B项，当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀，当pH＞13.5，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B不正确；C项，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＞8时，碳钢的腐蚀速率加快，C不正确；D项，pH＝14时，在负极，Fe失电子的产物与OH-反应生成FeO2-等，电极反应式为4OH-+Fe-3e-= FeO2-+2H2O，D正确；故选D。
例2 某同学进行下列实验
操作
现象

取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水

放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是(　　)
A．生铁片发生吸氧腐蚀
B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
【答案】D
【解析】生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋，故D项不合理。
【对点提升】
对点1 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被SO42-腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列与此原理有关的说法错误的是(　　)。

A．正极反应：SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-
B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
【答案】C
【解析】原电池的正极发生还原反应，由图示可知，发生的电极反应为SO42-+5H2O+8e-=HS-+9OH-，由于HS-、OH-的浓度很小，故在一定条件下可以共存，A项正确；硫酸盐还原菌的主要成分含蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B项正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，C项错误；管道上刷富锌油漆，形成Zn-Fe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D项正确。
对点2 厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　)。

A．厌氧腐蚀属于化学腐蚀
B．负极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+
C．每生成1 mol FeS，最终转移的电子数为8NA
D．镀锌钢管破损后仍能减缓钢管的腐蚀
【答案】A
【解析】钢管中含有碳元素，铁、碳与潮湿的土壤形成原电池，则厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错误；根据图像可知，负极铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，B项正确；硫酸根离子变为硫离子时，转移8个电子，则每生成1 mol FeS，最终转移的电子数为8NA，C项正确；镀锌的钢管破损后锌比铁活泼，锌作负极，保护铁不被腐蚀，D项正确。

【巧学妙记】
1．根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
2．判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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( )
(2)当镀锌铁制品的镀层破损时，锌层仍能对铁制品起保护作用( )
(3)可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀( )
(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )
(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀( )
(6)水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀( )
答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)× (5)×　(6)√
【典例】
例1 (2020•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】A项，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；B项，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；C项，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；D项，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。
例2　某城市为了减少钢管因锈蚀造成的损失，拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )

A． 在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生化学腐蚀
B． 在潮湿的酸性土壤中金属棒M将电子通过导线流向钢管
C． 在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M 移动，抑制H+与铁的反应
D． 钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以使钢管表面的腐蚀电流接近于零
【答案】B
【解析】A项，在酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，故A错误；B项，为了减少钢管的损失，金属棒M、钢管应在酸性土壤中形成原电池，其中金属M做负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管做正极被保护，故B正确；C项，在潮湿的酸性土壤中，存在大量氢离子，氢离子移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，故能抑制氢离子与铁的反应，故C错误；D项，钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极，钢管作正极，腐蚀速率加快，故D错误。
【对点提升】
对点1 我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，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．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
【答案】C
【解析】锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
对点2 如图是自来水表的常见安装方式。下列有关说法不正确的是(　　)
A．该安装方式的水表更容易被腐蚀
B．发生腐蚀过程中，电子从接头流向水表
C．腐蚀时水表发生的电极反应为2H2O+O2+4e−===4OH−
D．腐蚀过程还涉及反应：4Fe(OH)2+ O2+2H2O ===4Fe(OH)3
【答案】A
【解析】构成原电池，腐蚀铁，保护铜，所以该安装方式的水表不易被腐蚀，故A不正确；电子由铁流向铜，即电子从接头流向水表，故B正确；水表发生了吸氧腐蚀，氧气在水表的表面得电子，电极反应式为2H2O+O2+4e−===4OH−，故C正确；负极放电产生的Fe2+与正极产生的OH−结合成 Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，所以腐蚀过程还涉及反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3，故D正确。
【巧学妙记】

1．全世界每年因钢铁锈蚀造成巨大损失，钢铁吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( )

A．钢铁腐蚀过程不只发生化学能与电能的转化
B．钢铁腐蚀的正极反应为：Fe-2e-=Fe2+
C．电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率
D．将地下铁管与铜块连接，可保护铁管
【答案】C
【解析】A项，钢铁腐蚀过程不仅发生化学能与电能的转化，钢铁的锈蚀过程属于缓慢氧化，还放出热量，所以还发生化学能与热能的转化，A正确；B项，钢铁发生的腐蚀为吸氧腐蚀，负极上金属铁失电子，发生氧化反应，正极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，B错误；C项，因为反应速率与离子浓度正相关，所以电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率， C正确； D项，将地下铁管与铜块连接会构成原电池，铁作负极，铜作正极，所以不能保护铁管，反而会加快铁管的腐蚀，D错误；故选 C。
2．利用如图所示装置可以模拟钢铁的电化学防护。下列说法正确的是(　　)。

　　A．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生还原反应
B．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应
C．若X为碳棒，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
D．若X为锌棒，开关K置于M处，可加快铁的腐蚀
【答案】A
【解析】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，铁极发生还原反应，A项正确，D项不正确；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，B项不正确；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，C项不正确。
3．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．腐蚀过程中，负极是C
B．Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．C是正极，O2在C表面上发生还原反应
【答案】D
【解析】A项，铁锅中含有的Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C做正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。
4．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是(　　)

A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应
B．a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn
C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门
D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法
【答案】D
【解析】a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去电子，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。
5．支撑海港码头基础的钢管桩，常用采用如图所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )

A．该保护方法叫做外加电流保护法，高硅铸铁的作用是传递电流
B．钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零
C．通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
D．石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极
【答案】C
【解析】依图示，该防腐利用了外接直流电源，属于外加电流法防腐，高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用，A正确；外接直流电源的负极与钢管桩连接，钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零，B正确；外电路中的电子被强制从外接直流电源的负极流向钢管桩，高硅铸铁上海水中阴离子失去电子流向外接直流电源的正极，与海水中离子的移动构成整个防腐电流回路，C错误；高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用，也可用石墨代替，D正确；故选C。
6．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。下列说法正确的是( )

A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀
B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸
C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+
D．图中生成铁锈最多的是乙区域
【答案】D
【解析】A项，海水溶液为弱碱性，发生吸氧腐蚀，A错误；B项，将铁闸与石墨相连，铁比碳活泼，铁作负极失电子，可以加快海水对铁闸的腐蚀，B错误；C项，铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁离子，电极反应式：Fe-2e−=Fe2+，C错误；D项， 在乙处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，故D正确；故选D。
7．在城市地下常埋有纵横交错的管道和运输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起金属管道、铁轨的腐蚀。原理简化如图所示。则下列有关说法不正确的是( )

A．溶液中铁丝左端电极反应式为：Fe−2e−＝Fe2+
B．如在NaCl溶液中加入酚酞，右边Fe电极附近溶液变红
C．地下管线被腐蚀，不易发现，也不便维修，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)，也可以使用外加电流阴极保护法
D．原理图可理解为两个串联电解装置
【答案】A
【解析】A项， 由装置图可知，左边铁与正极相连为阳极，发生Fe−2e−═Fe2+，铁丝左边应为阴极，反应式为2H++2e−═H2↑，故A错误；B项，根据装置图，铁丝左边应为阴极，反应式为2H++2e−═H2↑，消耗氢离子导致碱性增强，阴离子OH-移向阳极，故右边Fe电极附近溶液变红，故B正确；C项，为了保护地下管线被腐蚀，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜，也可以使用外加电流阴极保护法，故C正确；D项， 由装置图可知，左边铁与正极相连为阳极，铁丝左边应为阴极，形成电解装置，铁丝右边为阳极，右边的铁为阴极又组成电解装置，所以可理解为两个串联电解装置，故D正确；故选A。
8．中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速度比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速度大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置图如图，下列叙述中错误的是( )

A．电子从M电极经导线流向N电极
B．N电极的电极反应式为：Fe-2e- = Fe2+
C．阴极区附近溶液的pH增大
D．电路中转移0.01mol电子时，有0.08gO2参与反应
【答案】A
【解析】根据题意，该装置为原电池，通入氧气的电极为正极，即M极为正极，N极为负极，该电池本质上是钢铁的吸氧腐蚀，据此分析判断。A项，M极为正极，N极为负极，原电池中，电子从N电极经导线流向M电极，故A错误；B项，N电极为负极，发生氧化反应，该电池本质上是钢铁的吸氧腐蚀，负极的电极反应式为：Fe-2e- = Fe2+，故B正确；C项，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，因此阴极区附近溶液的pH增大，故C正确；D项，电路中转移0.01mol电子时，有=0.0025mol的氧气反应，氧气的质量为0.0025mol ×32g/mol=0.08g，故D正确；故选A。
9．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。

下列说法不正确的是( )
A．压强增大主要是因为产生了H2
B．整个过程中，负极电极反应式为：Fe–2e- = Fe2+
C．pH= 4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D．pH= 2.0时，正极电极反应式为：2H+ + 2e- = H2↑ 和 O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
【答案】C
【解析】A项，pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀；析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A项正确；B项，锥形瓶中的Fe粉和C粉以及酸溶液构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极；由于溶液均为酸性，所以发生的电极反应式为：Fe–2e- = Fe2+，B项正确；C项，若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会有下降；而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀；消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，C项错误；D项，由图可知，pH=2.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生；同时锥形瓶内的气压增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生；因此，正极反应式有：2H+ + 2e- = H2↑ 和 O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O，D项正确；故选C。
10．多年来，国家对北洋水师的考古调查从来没有停止过，北洋水师的“经远舰”在沉没124年后被打捞出来。已知：正常海水呈弱碱性。
(1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为_______。
(2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行了处理。

①下列说法不正确的是________。
A．锌块发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+
B．舰体有电子流入，可以有效减缓腐蚀
C．若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源正极相连
D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同
②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，舰体上正极的电极反应式为_________。
(3)船上有些器皿是铜制品，表面有铜锈。
①据了解铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。

下列说法正确的是________
A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于有害锈
B．Cu2(OH)2CO3既能溶于盐酸也能溶于氢氧化钠溶液
C．青铜器表面涂一层食盐水可以做保护层
D．用HNO3溶液除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”
②文献显示Cu2(OH)3Cl的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)，将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为______。
(4)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施保护文物。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：________。
【答案】(1)Fe-2e-=Fe2+ (2)①C ②O2+4e-+2H2O=4OH-
(3)①A ②4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-
(4)脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀
【解析】(1)舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。故答案为：Fe-2e-=Fe2+；(2)①A．锌比铁活泼，锌块先发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+，故A正确；B．舰体为正极，是电子流入的一极，正极被保护，可以有效减缓腐蚀，故B正确；C．采用外加电流的阴极保护法保护金属时，被保护的金属作阴极，若通过外加电源保护舰体，应将舰体与电源负极相连，故C错误；D．地下钢铁管道用导线连接锌块与该种舰体保护法原理相同，都是牺牲阳极的阴极保护法，故D正确；故答案为C；②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后，正极是氧气得电子发生还原反应，舰体上正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；(3)①A．由图片信息可知，Cu2(OH)3Cl疏松、易吸收水，会使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散，所以属于有害锈，故A正确；B．Cu2(OH)2CO3能溶于盐酸但不能溶于氢氧化钠溶液，故B错误；C．青铜器表面涂一层食盐水提供形成原电池的电解质溶液，加快铜的腐蚀，故C错误；D．HNO3溶液具有强氧化性，加快铜的腐蚀，故D错误；故答案为A；②将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，可以使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式为4CuCl +O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-；(4)从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀。

1．(2022·河南省豫南名校联考《本草纲目》中载有一药物，名“铜青[Cu2(OH)2CO3]”。铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。时珍曰：近时人以醋制铜生绿，取收晒干货之。下列有关说法正确的是( )  
A．铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B．铜在O2、CO2、H2O存在时易发生电化学腐蚀
C．用硝酸清洗铜器可以除去铜绿，保护铜器
D．每生成111g Cu2(OH)2CO3，转移1mol电子
【答案】B
【解析】A项，铜在空气中被腐蚀的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，则铜在空气中主要发生吸氧腐蚀，A错误；B项，铜在空气中被腐蚀的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，铜在O2、CO2、H2O存在时易发生电化学腐蚀，B正确；C项，铜可以和硝酸反应，用硝酸清洗铜器可以除去铜绿，但也会破坏铜器，C错误；D项，由化学方程式2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3可知，每生成1mol Cu2(OH)2CO3，转移4mol电子，则生成111g Cu2(OH)2CO3(物质的量为0.5mol)时，转移2mol电子，D错误；故选B。
2．(2022·山东省烟台二中等校期中)实验室利用如下装置模拟探究铝制品表面出现白斑的腐蚀现象。下列说法正确的是( )  

A．活性炭上发生氧化反应
B．电子从活性炭经电流表流向铝箔
C．NaCl既是离子导体又是电极反应物
D．总反应为4Al +3O2 + 6H2O =4Al( OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
【答案】D
【解析】该装置为原电池，铝易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀，电子从负极流向正极，阴离子向负极移动。A项，碳作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极的反应为2H2O+O2+4e-═4OH-，发生还原反应，故A错误；B项，铝易失电子做负极，碳作正极，电子从负极流向正极，则电子从铝箔经电流表流向活性炭，故B错误；C项，负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式O2+2H2O+4e-═4OH-，NaCl不是电极反应物，故C错误；D项，负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式O2+2H2O+4e-═4OH-，总反应方程式为：4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，生成的Al(OH)3分解生成Al2O3，则白斑的主要成分可能是Al2O3，故D正确；故选D。
3．(2022·河南省豫北名校调研考试)用压强传感器探究生铁分别在pH=2.0、4.0和6.0的酸性溶液中发生电化学腐蚀，得到反应体系气体压强与时间的关系如图。有关叙述错误的是( )  

A．负极的电极反应式均为：Fe-2e-=Fe2+
B．pH=2.0时，生铁主要发生析氢腐蚀
C．pH>4.0时，生铁主要发生吸氧腐蚀
D．一般情况下，化学腐蚀比电化学腐蚀普遍的多
【答案】D
【解析】生铁是由铁和C组成的合金，易发生电化学腐蚀，其中铁作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，C作正极，电极反应随溶液pH的变化而不同，强酸性时为2H++2e-=H2↑，弱酸性或中性、碱性时为2H2O+4e-+O2=4OH-。A项，负极失电子，负极为铁，电极反应式为：Fe-2e - =Fe2+，A正确；B项，pH=2.0时，溶液酸性较强，生铁发生析氢腐蚀，使得气压增大，B正确；C项，pH=4.0时，若只发生吸氧腐蚀，气压应下降，而图中pH=4.0时，气压几乎不变，说明除了发生吸氧腐蚀，还发生了析氢腐蚀，当pH>4.0时，气压减小，生铁主要发生吸氧腐蚀，C正确；D项，一般情况下电化学腐蚀比化学腐蚀普遍的多，D错误；故选D。
4．(2022·湖北省重点高中智学联盟联考)硫酸盐还原菌SRB在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。对于该反应机理相关信息分析错误的是 ( )  

①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀；
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的；
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O；
④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-=Fe2+；
⑤当1mol SO42-在SRB的作用下转化为硫离子时，理论上正极反应会消耗8 mol水
A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．②③⑤
【答案】A
【解析】①高温下容易使蛋白质发生变性，因此升高温度不有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀，①错误；②根据示意图可判断硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的，②错误；③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe腐蚀后最终会生成FeS，③错误；④电化学腐蚀中负极铁失去电子，电极反应为 Fe-2e-=Fe2+，④正确；⑤当1mol SO42-在SRB的作用下转化为硫离子时需要8mol[H]，1mol水能产生1mol[H]，所以理论上正极反应会消耗8 mol水，⑤正确；故选A。
5．(2022·北京·首都师范大学附属中学三模)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产生蓝色沉淀，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】A项，①和②中，Zn和Fe分别发生了电化学腐蚀，NaCl的琼脂水溶液的作用是形成闭合回路，即NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路，A正确；B项，①中，由于Zn的活动性比Fe强，故Zn作负极，Fe作正极，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，正极附近区域OH-使酚酞变红，B错误；C项，②中，由于Fe的活动性比Cu强，故Fe作负极，Cu作正极，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极附近区域Fe2+和Fe(CN)63-反应生成蓝色沉淀，正极附近区域OH-使酚酞变红，C正确；D项，①中Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，②中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，D正确；故选B。
6．(2022·广东省广州市天河区高三三模)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，设计下表实验。将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞。从胶头滴管中一次性滴入醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。下列说法不正确的是( )  

编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/
醋酸/
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
2.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
a
36.0
2.0
③
M
0.2
2.0
90.0
2.0
A．
B．M为“碳粉质量的影响”
C．该实验一共探究了4种影响因素
D．铁发生电化学腐蚀负极反应为Fe-2e-=Fe2+
【答案】C
【解析】A项，由表格数据可知，①②的实验目的为探究醋酸浓度对铁发生电化学腐蚀类型的影响，由变量唯一化原则可知，实验中①和②的醋酸浓度不同，所以铁粉的质量应该相同，所以a为2.0，故A正确；B项，由表格数据可知，①和③的碳粉质量不同，其他条件完全相同，所以实验目的是探究碳粉质量对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故B正确；C项，由表格数据可知，该实验只探究了醋酸浓度、碳粉质量对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故C错误；D项，铁发生电化学腐蚀时，铁做负极失去电子被损耗，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D正确；故选C。
7．(2022·陕西省西北工业大学附属中学模拟预测)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、NO3-等粒子的存在会影响水体修复效果，设单位时间内ZVI释放电子的物质的量为ne-，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne-。下列说法正确的是( )  

A．增大单位体积水体中ZVI的投入量，可使ne-增大
B．反应①在负极反生，反应②③④在正极发生
C．单位时间内，三氯乙烯脱去a mol氯原子时ne-=a mol
D．反应④为NO3-＋10H+-8e-= NH4+＋3H2O
【答案】A
【解析】A项，增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接触面积，加快ZVI释放电子的速率，可使ne增大，A正确；B项，由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为化合价降低得电子的反应，所以应在正极发生，B错误；C项，三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，1 mol C2HCl3转化为1 mol C2H4时，得到6 mol电子，脱去3 mol氯原子，所以脱去a mol Cl时ne-=2a mol，C错误；D项，由示意图可知发了如下转化：NO3-→NH4+，由于生成物中有NH4+，所以只能用H+和H2O来配平该反应，NO3-得到电子，发生还原反应，所以④的电极反应式为：NO3-+10H++8e-=NH4++3H2O，D错误；故选A。
8．(2022·重庆八中期中)实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
序号
实验
5 min
25 min
实验I

铁钉表面及周边未见明显变化
铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成
实验Ⅱ

铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化
铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现， 锌片周边未见明显变化
下列说法不正确的是( )  
A．实验I生成铁锈说明铁钉发生了吸氧腐蚀
B．对比实验I，实验Ⅱ中铁钉在5 min即出现红色，说明锌片加速了铁的腐蚀速率
C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2+ 2H2O+4e- = 4OH-
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】B
【解析】A项，实验I出现极少量红色说明有OH-生成，Fe失去电子生成Fe2+，K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+发生反应生成特征蓝色沉淀，则铁钉发生了吸氧腐蚀，A正确；B项，实验II中Zn比Fe活泼，作原电池的负极，发生吸氧腐蚀生成OH-，Fe作正极，被保护，铁的腐蚀速率比实验I慢，B错误；C项，实验II中Fe作正极，氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式：O2 + 2H2O + 4e- =4OH-，C正确；D项，若将Zn片换成Cu片，因为Fe比Cu活泼，推测Cu片周边氧气发生得电子的还原反应生成氢氧根离子，酚酞溶液会出现红色，铁钉