人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护学案设计

这是一份人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护学案设计，共17页。

第三节　金属的腐蚀与防护
[明确学习目标]　1.了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。3.了解金属防护的一般方法，特别是电化学防护的方法。



1．金属的腐蚀
(1)概念：金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)分类：根据金属接触的气体或液体不同，把金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。
①化学腐蚀：金属与其表面接触到的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。
②电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子发生氧化反应而被腐蚀。
(3)钢铁的电化学腐蚀类型及原理

析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述


条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
负极(Fe)
Fe－2e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
正极(C)
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
其他反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水转化为铁锈Fe2O3·xH2O

2．金属的防护
(1)防护的原理：金属防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。
(2)防护的方法
①改变金属材料的组成
如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。
②在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种普遍采用的防护方法，如
a．非金属保护层：如喷涂油漆、矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等。
b．金属保护层：如铜制品上镀镍、银、锌等。
c．用化学方法使其表面形成致密的氧化物保护膜。
③电化学保护法
a．牺牲阳极法实验探究
实验操作
按如图所示连接好装置，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化

实验现象
电流表指针发生偏移，Fe电极上有气泡产生，但往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不显特征蓝色(Fe2＋与[Fe(CN)6]3－生成蓝色沉淀)
实验结论
①Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池
②电极反应
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
③该装置中铁未被腐蚀
b．电化学保护法的类型及应用
电化学防护
牺牲阳极法
外接电流法
依据
原电池原理
电解原理
原理
将还原性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属作负极发生氧化反应而损耗，被保护金属作正极就可以避免腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池的负极)，保护了阴极(原电池的正极)，故叫做牺牲阳极保护法
将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，使其成为阳极。这样作为阴极的金属受到保护，这种方法称为外接电流法
应用
保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片
保护土壤、海水及河水中的金属设备
实例示意




1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　)
(2)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。(　　)
(3)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。(　　)
(4)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。(　　)
(5)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2．下列事实与电化学腐蚀无关的是(　　)
A．光亮的自行车钢圈不易生锈
B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈
C．铜、铝电线一般不连接起来作导线
D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈
答案　A
3．下列关于钢铁锈蚀的叙述中，不正确的是(　　)
A．钢铁锈蚀时，铁原子先失去电子成为Fe3＋，然后生成的Fe(OH)3部分脱水成为氧化铁的水合物
B．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀
C．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，为保护海轮的船壳，常在船壳上镶上锌块
D．酸雨使钢铁更容易发生析氢腐蚀
答案　A


知识点一　化学腐蚀与电化学腐蚀的比较


化学腐蚀
电化学腐蚀
概念
金属与接触的气体或液体等直接发生氧化还原反应而被损耗
两种金属相接触且同时暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成原电池而发生的腐蚀
本质
金属失去电子被氧化
较活泼的金属失去电子被氧化

续表

化学腐蚀
电化学腐蚀
现象
无电流产生
有微弱的电流产生
实例
铁与氯气直接反应而腐蚀
钢铁在潮湿的空气中被腐蚀
联系
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更为普遍，危害更大


[解析]　Fe与碳及电解质溶液构成原电池，Fe作负极：Fe－2e－===Fe2＋，碳作正极；a试管中为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b试管中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，红墨水水柱两边的液面变为左高右低。
[答案]　B
[练1]　有关金属腐蚀的叙述，正确的是(　　)
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生
B．钢铁在干燥的空气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀
C．发生电化学腐蚀时，较活泼的金属总是作正极而被腐蚀
D．发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子
答案　D
解析　金属腐蚀一定伴随着电子的转移，但不一定有电流产生，A错误；钢铁在潮湿的空气里发生电化学腐蚀，而在干燥的空气里几乎不能被腐蚀，B错误；电化学腐蚀中，较活泼的金属失电子，发生氧化反应，作负极，C错误。
[练2]　如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

(1)铁钉逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，写出电极反应：负极 ，正极 。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，写出电极反应：负极 ，正极 。
答案　(1)电化学　
(2)弱酸性或中　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　
(3)较强的酸　析氢　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑
解析　(1)铁钉中含有的杂质碳和铁作原电池的两极，在水、空气等构成的电解质溶液中发生电化学腐蚀。
(2)试管中被密封的是空气，液面上升，即空气减少，发生的是吸氧腐蚀。
(3)试管内液面下降，则发生析氢腐蚀，生成的H2使气体体积增大。
知识点二　金属腐蚀快慢的判断

金属腐蚀受多种因素影响：就金属本性来说，金属越活泼，越易失电子被腐蚀；金属越纯越难腐蚀，如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢，但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈；介质对金属腐蚀的影响也很大，如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易被腐蚀。具体地讲：
(1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的阳极腐蚀>原电池原理引起的负极腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
(2)不同保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的腐蚀>牺牲阳极法引起的腐蚀>外加电流法引起的腐蚀。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。



[解析]　②③④实质均为原电池装置，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的活动性差别较Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe的腐蚀速率较快。⑤中Fe接电源正极作阳极，加快了Fe的腐蚀。⑥中Fe接电源负极作阴极，阻止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在海水中被腐蚀的快慢顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
[答案]　C
　(1)对于活动性不同的两金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属腐蚀越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越小。
(2)金属被保护的效果
电解池的阴极>原电池的正极>一般防护措施>无保护措施。
[练3]　相同材质的铁在下列四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)

答案　C
解析　A项，食醋是电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B项，食盐水是电解质溶液，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合构成原电池的条件，铁、碳分别作负极和正极；D项，酸雨为电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池；上述三种情况中，铁均作负极，容易被腐蚀。C项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，铁不易被腐蚀。
[练4]　某研究性学习小组为探究影响铁生锈的因素，设计了如下方案：在四只小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶，干燥的细铁丝；B瓶，浸过食盐水的细铁丝；C瓶，浸过清水的细铁丝；D瓶，食盐水及细铁丝，并使铁丝完全浸没在食盐水中。然后组装成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示。

不同时间水面上升的高度

请回答下列问题：
(1)导管中水面上升的原因为 。
(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的顺序为(填小烧瓶瓶号) 。
(3)影响铁生锈的因素主要有 。
(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法有 (答两种方法)。
答案　(1)铁生锈时，细铁丝在水或食盐水中，发生吸氧腐蚀，消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强减小
(2)B>C>A＝D　
(3)①跟氧气接触，②有水分存在，③有电解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快　
(4)电镀、牺牲阳极法(其他合理答案也可)
本课归纳总结
　　




1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　)
A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀
B．纯铁不易生锈
C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛
D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀
答案　D
解析　镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极被保护。纯铁不能形成原电池，即不易被腐蚀。相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。铁和Cl2直接发生反应，属于化学腐蚀。
2．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”采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
解析　B项应选用润滑油来达到防锈的目的。
3．铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋xH2O===2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是(　　)

A．① B．② C．③ D．④
答案　C
解析　此处铁生锈属于吸氧腐蚀。④处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈蚀速率较慢；①②③处已与电解质溶液接触，但①②处含O2较少，所以③处腐蚀最快。
4．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝5的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(　　)

A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．红墨水回升时，碳极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH逐渐减小
答案　C
解析　生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反应。开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小，即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D均错误，C正确。
5．下列装置(都盛有0.1 mol/L H2SO4溶液)中的四个Zn电极为四块相同的纯锌片，其中腐蚀最快的是(　　)

答案　C
解析　在硫酸溶液中，两金属用导线相连，活泼金属失电子被氧化腐蚀，要使纯锌被腐蚀，应选择活动性比锌差的某种金属与纯锌相连，C项满足此条件，可加速纯锌的腐蚀；A项腐蚀相对较慢；B项中锌与镁相连，金属镁被腐蚀，锌被保护；D项是电解装置，连接锌的是电源负极，在电解过程中锌为阴极，发生还原反应，溶液中H＋获得电子被还原成氢气，金属锌被保护。
6．钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题：
(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。
(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是 。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，如图所示装置。

①A电极对应的金属是 (填元素名称)，B电极上发生的电极反应是 。
②若电镀前铁、铜两电极质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因 。
答案　(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　
(2)BD
(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08　③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他合理答案也可)
解析　(1)铁锈的主要成分是氧化铁，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应。
(2)铁被保护的装置：原电池中，铁作正极；电解池中，铁作阴极。
(3)①电镀池中，镀层铜作阳极。②根据电极反应：阳极Cu－2e－===Cu2＋，阴极Cu2＋＋2e－===Cu，可知两极相差5.12 g时，阳极被氧化的铜和阴极析出的铜质量相等，即2.56 g，转移电子×2＝0.08 mol。③根据金属活动性：Zn>Fe>Cu，分析形成原电池后谁为负极可知原因。

课时作业

一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．如图所示，为研究金属腐蚀的实验装置。下列相关说法正确的是(　　)

A．该实验研究的是铁板的吸氧腐蚀
B．铁表面的反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．红色首先在食盐水滴的中心出现
D．食盐水中有气泡逸出
答案　A
解析　食盐水显中性，因此该实验研究的是铁板的吸氧腐蚀，A项正确；负极上发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B项错误；正极上发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，食盐水滴边缘的氧气含量多，所以红色首先在食盐水滴的边缘出现，且食盐水中没有气泡逸出，C、D项错误。
2．家用铁锅因烧菜后未及时洗涤，第二天便出现红棕色锈斑，在此变化过程中不可能发生的化学反应是(　　)
A．Fe－2e－===Fe2＋
B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．Fe－3e－===Fe3＋
D．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
答案　C
解析　铁锅烧菜后未洗涤，在水、空气等作用下会被锈蚀，铁在溶有一定量氧气的电解质溶液中会发生吸氧腐蚀；负极和正极反应式分别为Fe－2e－===Fe2＋和2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，且Fe(OH)2又能被氧化为Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
3．下列说法中错误的是(　　)
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯更容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．合金都比纯金属易被腐蚀
答案　D
解析　黄铜中的锌、铜可以形成原电池，使铜受到保护，A项正确；生铁易形成原电池，而软铁芯(纯铁)不易形成原电池，B项正确；铁与铜易形成原电池，C项正确；不锈钢属于合金，但它不易生锈，D项错误。
4．我国某大城市某年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　)
A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．在化学腐蚀过程中有氢气产生
D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋
答案　B
解析　酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
5．下列有关说法中正确的是(　　)
A．在空气中纯银器表面因发生电化学腐蚀而渐渐变暗
B．输油管道内在有原油中的含硫化合物参与情况下的腐蚀属于电化学腐蚀
C．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
D．在金属机械上涂植物油可以预防金属腐蚀
答案　D
解析　由“纯银器”知，它颜色变暗与电化学腐蚀无关，A错误；输油管道内的腐蚀属于化学腐蚀，B错误；空气与水交界处氧气充足，易发生电化学腐蚀，C错误；D项操作可有效地将金属与空气隔绝开，D正确。
6．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　)
①金属表面涂抹油漆　②改变金属内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
答案　D
解析　金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的；②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。
7. 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面，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为Cu－2e－===Cu2＋
答案　B
解析　铁板为铁和碳的合金，滴入NaCl溶液，形成原电池。液滴边缘O2多，发生正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，液滴下的Fe发生负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，为腐蚀区(a)。A错误，Cl－由b区向a区迁移；由前面分析可知，B正确；C错误，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀；D错误，改用嵌有铜螺丝钉的铁板，铁作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Cu更稳定，作正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
8．为探究金属腐蚀的条件和速率，某化学兴趣活动小组的同学用金属丝将三根大小相同的铁钉(无杂质)分别固定在如图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时的现象描述不正确的是(　　)

A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面比装置Ⅱ的低
C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀
答案　B
解析　装置Ⅰ中的铁钉发生化学腐蚀，产生H2使左侧液面下降；装置Ⅱ中不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，构成的原电池会加快铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性、无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的环境中，因而在短时间内几乎没有被腐蚀。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
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发生化学腐蚀渐渐变暗
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
答案　AC
解析　A项，银器在空气中久置会被O2氧化变黑，属于化学腐蚀；B项，镀层破损时，形成Sn－Fe原电池，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀；C项，铁与锌块形成原电池，Zn作负极，从而保护Fe不被腐蚀；D项，应用外加电流法，应将钢管与直流电源的负极相连。
10．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(　　)

A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图2中，发生吸氧腐蚀
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁相当于原电池的正极
答案　C
解析　靠近底端O2浓度小，铁棒被腐蚀的轻，A错误；图2中为酸性环境，发生析氢腐蚀，B错误；燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀，C正确；用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的负极，D错误。
11．模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．若X为铜棒，开关K置于A处或B处均可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
答案　BC
解析　开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，可减缓铁的腐蚀，A项正确；开关K置于B处时，锌棒、铁棒和食盐水形成原电池，溶液呈中性，铁电极上的反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项错误；若X为Cu棒，开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护，开关K置于B处时，铁的活泼性比铜的强，铁失去电子作负极被腐蚀，C项错误；若X为碳棒，开关K置于A处时，H＋在阴极上得电子形成H2，D项正确。
12．用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下：

分析图像，以下结论错误的是(　　)
A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀
B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
D．两溶液中负极反应均为：Fe－2e－===Fe2＋
答案　C
解析　根据pH＝2的溶液中压强与时间的关系图知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该装置发生析氢腐蚀，则溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，故A正确；pH＝4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，pH＝4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀，故B正确；根据压强与时间关系图知，pH＝2的溶液和pH＝4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，故C错误；两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故D正确。
三、非选择题(本题共3小题)
13．下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图。试分析实验并回答下列问题：

(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是 ，铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写) 。
(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越 (填“高”或“低”)越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为 。
(4)针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀： (写出一点即可)。
答案　(1)乙　乙>甲>丙
(2)高　
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)将金属放在油脂或有机溶剂中
解析　Fe粉、C粉、食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；甲中Fe粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀的快，丙中乙醇为非电解质，Fe粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行保护。
14．铜在潮湿的空气中也能发生电化学腐蚀。
(1)铜 (填“能”或“不能”)发生析氢腐蚀，原因是 。
(2)若铜在中性或碱性环境中发生电化学腐蚀，则负极反应为 ，正极反应为 ，总反应为 。得到的产物还可与空气中的CO2继续反应，得到铜绿[Cu(OH)2CO3]，化学方程式为 。
(3)若铜在酸性环境中发生电化学腐蚀，则正极反应为 ，总反应为 。
答案　(1)不能　铜不能与酸自发反应生成H2
(2)2Cu－4e－===2Cu2＋　
2H2O＋O2＋4e－===4OH－　
2Cu＋O2＋2H2O===2Cu(OH)2
2Cu(OH)2＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O
(3)4H＋＋O2＋4e－===2H2O　2Cu＋4H＋＋O2===2Cu2＋＋2H2O
解析　(1)铜在金属活动性顺序中排在氢之后，故铜不能发生析氢腐蚀。
(2)铜在中性或碱性环境下发生吸氧腐蚀，负极上Cu失电子被氧化，正极上O2得电子被还原，其总反应为2Cu＋O2＋2H2O===2Cu(OH)2。Cu(OH)2还能继续与CO2反应生成Cu2(OH)2CO3。
(3)铜在酸性条件下发生电化学腐蚀，必须有O2参与，即正极反应和负极反应分别为4H＋＋O2＋4e－===2H2O和2Cu－4e－===2Cu2＋，其总反应为2Cu＋4H＋＋O2===2Cu2＋＋2H2O。
15．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了如图所示的快速、易行的实验：

首先检查制取氧气装置的气密性，然后按上图所示连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象：①硬质玻璃管中干燥的团状细铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；②硬质玻璃管中潮湿的团状细铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；③烧杯中潮湿的团状细铁丝表面依然光亮。
试回答下列问题：
(1)根据与金属接触的介质不同，金属腐蚀可分成不同类型，本实验中铁生锈属于 ，能表示其原理的电极反应为 。
(2)仪器A的名称为 ，其中装的药品可以是 ，其作用是 。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为 。
决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。
答案　(1)吸氧腐蚀　负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2
(3)①与O2接触，②与水接触　氧气浓度
解析　本实验的关键点为团状细铁丝是干燥的还是潮湿的，另外从题目信息可知，用KMnO4制取氧气，因此氧气的浓度也是一个重要因素。此实验在硬质玻璃管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必要前提；而当铁的潮湿程度相同时，硬质玻璃管实验与烧杯实验的对比说明O2的浓度是影响铁生锈快慢的重要因素。