能力课时落实(三)　金属的腐蚀与防护

(建议用时：40分钟)

1．下列有关金属腐蚀的说法正确的是(　　)

A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程

B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下，不纯金属发生化学反应而损耗的过程

C．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生

D．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈

C　[A．金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生反应而引起损耗的现象，所以金属的腐蚀不一定接触到电解质溶液，A错误；B．电化学腐蚀原理是原电池原理，原电池中不含电源，是自发进行的氧化还原反应，B错误；C．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀都是金属失电子被氧化的反应，本质相同，但电化学腐蚀过程中形成的原电池反应会产生微弱的电流，C正确；D．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，吸氧腐蚀中正极吸收氧气，负极铁失电子最终转化为铁锈，D错误。]

2．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是(　　)

A．远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板

B．银质奖牌久置后表面变暗

C．白铁皮片(镀锌的铁)比马口铁片(镀锡的铁)更耐腐蚀

D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀

B　[A、原电池中活泼金属作负极，腐蚀锌，保护了铁，与电化学腐蚀有关，选项A不选；B、纯银饰品久置表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，选项B选；C、白铁(镀锌的铁)中，镀层破损后，Zn为负极，被腐蚀的是Zn，Fe被保护，马口铁(镀锡的铁)中，Fe为负极，被腐蚀的是Fe，Sn被保护，所以镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更耐腐蚀，与电化学腐蚀有关，选项C不选；D、生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，选项D不选。]

3．下列叙述不正确的是(　　)

A．在海轮外壳上镶锌块，可减缓船体的腐蚀

B．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气最终转化为铁锈

C．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱

D．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈

B　[A、在海轮上镶嵌锌块，锌块能和轮船、海水构成原电池，其中锌块做负极，海轮外壳做正极被保护，故能减缓船体的腐蚀，故A正确；B、钢铁发生吸氧腐蚀时，负极是铁失电子，氧气在正极得电子发生还原反应，故B错误；C、生铁中含有碳单质，碳能和铁、水膜形成原电池，其中铁做负极被腐蚀，故生铁的抗腐蚀能力比纯铁要弱，故C正确；D、镀铜铁制品的镀层受损后，铜与铁形成原电池，铜做正极，铁做负极被腐蚀，铁制品受损后更易腐蚀，故D正确。]

4．青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法正确的是(　　)

A．腐蚀过程中，青铜基体是正极

B．若有64 g Cu腐蚀，理论上耗氧体积为22.4 L(标准状况)

C．多孔催化层加速了青铜器的腐蚀，因为改变了反应的焓变

D．为防止腐蚀，可通过导线将铜器与直流电源负极相连

D　[A．根据图示可知，青铜基体电极有Cu2＋产生，Cu化合价升高，发生氧化反应，作负极，A错误；B．在该反应中，铜失去电子变成Cu2＋，64 g Cu腐蚀转移2 mol电子，在标况下，理论上耗氧体积为×22.4＝11.2 L，B错误； C．反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关，故反应焓变不变，C错误；D．将铜器与直流电源负极相连，则铜器做阴极，采用外加电流的阴极保护法防止腐蚀，D正确；]

5．金属腐蚀造成的损失非常严重，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是(　　)

A．铜板上的铁铆钉在阴雨天易生锈

B．马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈

C．铜器皿在高温环境中迅速变黑

D．电工作业中若将铜、铝导线直接相连易出现接触不良现象

C　[A．阴雨天环境，铜板与铁铆钉浸泡在水中构成原电池，活泼金属Fe做负极被腐蚀，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故A不符合题意；B．马口铁破损后，因Fe比Sn活泼，在环境中Fe与Sn构成原电池，铁做负极，腐蚀速率加快，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故B不符合题意；C．铜器皿在高温时与空气中的O2反应生成CuO，属于化学腐蚀，不能用电化学腐蚀来解释，故C符合题意；D．铜线和铝线连接，因Al比Cu活泼，两种金属在环境中构成原电池，Al做负极，表面形成氧化物绝缘层，属于电化学腐蚀，能用电化学腐蚀来解释，故D不符合题意。]

6．我国海军首次在南海进行了海上阅兵。为了保护舰艇(主要是铁合金材料)，在舰体表面镶嵌金属块(R)。下有关说法不正确的是(　　)

A．这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极的阴极保护法

B．金属块R可能是镁或锌

C．海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀

D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C　[A．在舰体表面镶嵌金属块(R)，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块R比铁活泼，R作负极，钢铁作正极，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；B．金属块R比铁活泼，金属块R可能是镁或锌，故B正确；C．在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，在酸性溶液中才发生析氢腐蚀，故C错误；D．吸氧腐蚀的正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故D正确；故选C。]

7．2020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．在海面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，称为牺牲阳极的阴极保护法

B　[A．桥墩钢筋可与海水形成原电池，容易发生电化学腐蚀，A说法错误；B．在海面与空气交界处的钢铁，易发生吸氧腐蚀，海面下水中氧气的溶解度较小，海底下的钢铁腐蚀较慢，则在海面与空气交界处的钢铁比海底下的钢铁更容易被腐蚀，B说法正确；C．锌的活泼性大于铁，铁的活泼性大于铜，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说法错误；D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，防止了铁被腐蚀，称为外加电源的阴极保护法，D说法错误。]

8．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)

A．水中的钢闸门连接电源的负极

B．金属护栏表面涂漆

C．汽车底盘喷涂高分子膜

D．地下钢管连接锌块

A　[A．水中的钢闸门连接电源负极，阴极上得电子被保护，所以属于使用外加电流的阴极保护法，故A正确；B．金属护栏表面涂漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，没有连接外加电源，故B错误；C．汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属铁防锈，没有连接外加电源，故C错误；D．锌的活泼性大于铁，故地下钢管连接锌块是牺牲活泼金属锌来保护地下钢管而防止铁被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，故D错误。]

9．铜锈的主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl，结构如图所示。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，下列说法不正确的是(　　)

A．上述铜锈的形成过程中，铜均为负极

B．Cu2(OH)2CO3 结构致密，属于无害锈

C．在文物表面涂抹饱和食盐水，能够对文物起到保护作用

D．上述铜锈的形成过程中，正极电极反应式均为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C　[A．Cu生成铜锈，化合价由0价升高为＋2价，发生氧化反应，铜作负极，A正确；B．Cu2(OH)2CO3结构致密，能防止Cu的腐蚀，属于无害锈，Cu2(OH)3Cl结构疏松，不能防止Cu的腐蚀，属于有害锈，B正确；C．青铜器文物表面涂抹饱和食盐水，可构成原电池，加快Cu的腐蚀生成疏松的Cu2(OH)3Cl，不能起到保护的作用，C错误；D．铜作负极，氧气作正极，氧气在碱性条件下发生还原反应，其电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。]

10．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

C　[A．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错误；B．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．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．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。]

11．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(　　)

甲　　　　　　　　乙

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”

D　[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Ζn>Fe>Sn，用Zn做补丁，Zn做负极被腐蚀，可以保护Fe、Sn，D正确。]

12．银制器皿表面日久因生成Ag2S而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝质容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。回答下列问题：

(1)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，该现象属于________腐蚀(填“化学”或“电化学”)。

(2)铝质容器作为________极，银器的电极反应式为____________________。

(3)处理过程中总反应的化学方程式为________________________________

_______________________________________________________________。

(4)若将铝质容器中的食盐水用浓硝酸代替，则铝质容器极的电极反应式为

________________________________________________________________。

[解析]　(1)Ag和硫化氢直接反应生成Ag2S，属于化学腐蚀；

(2)铝、银器和氯化钠溶液构成原电池，由于铝的活泼性大于银，故铝为负极，银器作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，正极电极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－；

(3)负极Al失去电子生成铝离子，电极反应式为：Al－3e－===Al3＋，正极发生还原反应，Ag2S获得电子生成Ag与硫离子，电极反应式为：3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－，铝离子与硫离子发生水解反应反应式生成氢氧化铝与硫化氢气体，所以总的反应方程式为：2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋6Ag＋3H2S↑，

(4)常温下，铝在浓硝酸中钝化，若将铝质容器中的食盐水用浓硝酸代替，则铝为正极，铝质容器极的电极反应式为NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。

[答案]　(1)化学　(2) 负　Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－　(3)2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋6Ag＋3H2S↑　(4)NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O

13．(Ⅰ)钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，其正极反应式为 ________________________________________________。

(Ⅱ)下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示)_________________________________________________________________

(1)      (2)       (3)      (4)      (5)

(Ⅲ)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答：

①A电极对应的金属是________(写元素名称)，

B电极的电极反应式是__________________________________________。

②镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更________被腐蚀(填“容易”“不容易”)。

[解析]　(Ⅰ)钢铁在空气酸度不大的环境中，发生吸氧腐蚀，其正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

(Ⅱ)(1)为化学腐蚀；(2)中形成原电池，活泼性Fe>Sn，Fe为负极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；(3)中形成原电池，活泼性Fe<Zn ，Fe为正极，被保护；(4)中为电解池，Fe为阴极，被保护；(5)中为电解池，Fe为阳极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；铁片腐蚀由快到慢的顺序为(5)>(2)>(1)>(3)>(4)。

(Ⅲ)①在铁的表面镀铜，阳极材料为Cu，阴极材料为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液。A与外加直流电源的正极相连，A为阳极，A电极对应金属为铜。B为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。

②镀层破损后，镀铜铁发生腐蚀时铁为负极被腐蚀，镀锌铁发生腐蚀时铁为正极被保护，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀。

[答案]　 (Ⅰ) O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(Ⅱ)(5)>(2)>(1)>(3)>(4)　(Ⅲ) 铜　Cu2＋＋2e－===Cu　容易

14．探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同的无锈铁钉数个，食盐水、碳酸水、植物油各多量，实验温度为298 K、308 K，每次实验取用铁钉的数量相同。液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。

(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

(2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是________(填字母)。

A．在铁门、铁窗表面涂上油漆

B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在有雨遮的地方

C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处

D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减少铁闸门的腐蚀速率

[解析]　(1)实验(Ⅰ)探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298 K)，改变电解质溶液(选用碳酸水)。

实验(Ⅱ)探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电解质溶液不变(仍为食盐水)，改变温度(选308 K)。

实验(Ⅲ)探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响。因此保证温度不变(仍为298 K)，改变试管内液体(选植物油)。

(2)涂油漆保护铁门、铁窗，使铁门、铁窗与周围物质隔开，A正确；放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，B错误，C正确；挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。

[答案]　(1)

(2)A、C