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2024届高考化学复习讲义第六章化学反应与能量变化第六讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护考点二金属的腐蚀与防护含答案
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这是一份2024届高考化学复习讲义第六章化学反应与能量变化第六讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护考点二金属的腐蚀与防护含答案，共5页。
1.金属的腐蚀与防护（以Fe为例）
注意 铁发生吸氧腐蚀时的变化过程：Fe→Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O。
2.牺牲阳极法
注：阳极、阴极是根据发生的是氧化反应还是还原反应界定的，“牺牲阳极法”利用的是原电池原理，负极发生的是氧化反应，也称“阳极”。
3.外加电流法
注：惰性铸铁相当于惰性电极。
1.易错辨析。
（1）Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。（ ✕ ）
（2）铜在酸性较强的溶液中可发生析氢腐蚀。（ ✕ ）
（3）钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。（ ✕ ）
（4）镀铜铁制品和镀锌铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜、锌前更容易生锈。（ ✕ ）
（5）外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。（ ✕ ）
2.在具支试管中加入铁粉和活性炭混合物，然后注入少量溶液A，立即塞上橡胶塞组成如图所示装置。回答下列问题：
（1）当溶液A为氯化钠溶液时，右侧试管内的现象是 导管内的液面高于试管内的液面 ，正极反应式为 O2＋4e－＋2H2O4OH－ 。
（2）当溶液A为酸雨时，右侧试管内的现象是 导管口有气泡产生（或导管内的液面低于试管内的液面） ，正极反应式为 2H＋＋2e－H2↑ 。
研透高考 明确方向
命题点1 金属腐蚀的快慢
1.[上海高考]如图所示，下列叙述错误的是（ B ）
A.开关未闭合时，Fe棒上B点腐蚀最快
B.若X为NaCl，K与M连接，Fe棒处pH最大
C.若X为H2SO4，K与N连接，Fe电极上发生反应：2H＋＋2e－H2↑
D.若X为H2SO4，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢
解析 开关未闭合时，Fe棒上B点同时与空气、H2O接触，腐蚀最快，A项正确；若X为NaCl，K与M连接，形成原电池，Fe棒作负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，C棒作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，故C棒处pH最大，B项错误；若X为H2SO4，K与N连接，形成原电池，Fe棒为正极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，C项正确；若X为H2SO4，K与N连接时，Fe棒为正极，被保护，K与M连接时，Fe棒为负极，被腐蚀，故Fe腐蚀情况前者更慢，D项正确。
命题拓展
[选项拓展]判断下列说法正误。
（1）若X为NaCl，K未闭合，Fe棒上C点铁锈最多。（ ✕ ）
（2）若X为NaCl，K与M连接，C棒处pH最大。（ √ ）
（3）若X为HCl，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢。（ √ ）
（4）若X为HCl，K与M连接，C棒上电极反应为2H＋＋2e－H2↑。（ √ ）
命题点2 金属的防护
2.[牺牲阳极法][江苏高考]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。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ C ）
A.阴极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋
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
解析 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，说明阴极的钢铁设施被保护不失电子，A项错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，原电池中负极金属比正极金属活泼，因此金属M的活动性比Fe的活动性强，B项错误；金属M失电子，电子经导线流向钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量电子而被保护，C项正确；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的快，D项错误。
命题拓展
[变式拓展]中国生产的航母“福建号”已经成功下水，为保护航母，延长服役寿命，可模拟采用将金属M连接在钢铁设施表面（如第2题图所示），以减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列说法正确的是（ D ）
A.电子流向：金属M→水体→钢铁设施表面
B.该保护法为外加电流法，金属M不需要定期更换
C.当水体环境呈中性时，发生的反应有O2－4e－＋2H2O4OH－
D.此装置利用了原电池原理
解析 金属M失电子，电子经导线流入钢铁设施，A项错误；该保护法没有外接电源，因此为牺牲阳极法，金属M会被腐蚀，因此需要定期更换，B项错误；当水体环境呈中性时，发生吸氧腐蚀，O2得到电子，反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，C项错误；钢铁设施和金属M浸泡在海水中，构成了原电池，其中金属M作负极，失去电子被氧化，钢铁设施作正极被保护，该装置利用了原电池原理，D项正确。
3.[外加电流法实际应用] [全国Ⅰ高考]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是（ C ）
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 一般情况下，铁连电源的正极时，铁失去电子被氧化而损耗，而本题明确告知实际应用过程中高硅铸铁为惰性辅助阳极，就是其中的铁不失去电子不被损耗，只是传递电流，C项错误。“腐蚀电流”是指断开外加直流电源后，钢管桩发生电化学腐蚀过程中形成的电流，通入保护电流，此时腐蚀电流接近于零，A项正确。若断开外加直流电源，钢管桩发生电化学腐蚀时电子流出，通电后电子则被“强制”从高硅铸铁流向直流电源正极，再由直流电源负极流向钢管桩，B项正确。通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、pH、温度等环境条件变化而进行调整，从而有效地保护钢管桩，D项正确。装置图
工作原理
负极反应式：[4] Zn－2e－Zn2＋ 。
正极反应式：O2＋4e－＋2H2O4OH－
装置图
工作原理
阳极反应式：[5] Fe－2e－Fe2＋（废铁）、2H2O－4e－O2↑＋4H＋（河水）、2Cl－－2e－Cl2↑（海水） （分别写出废铁作阳极或惰性铸铁作阳极时河水和海水中的阳极反应式）。
阴极反应式：[6] 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
1.金属的腐蚀与防护（以Fe为例）
注意 铁发生吸氧腐蚀时的变化过程：Fe→Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O。
2.牺牲阳极法
注：阳极、阴极是根据发生的是氧化反应还是还原反应界定的，“牺牲阳极法”利用的是原电池原理，负极发生的是氧化反应，也称“阳极”。
3.外加电流法
注：惰性铸铁相当于惰性电极。
1.易错辨析。
（1）Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。（ ✕ ）
（2）铜在酸性较强的溶液中可发生析氢腐蚀。（ ✕ ）
（3）钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。（ ✕ ）
（4）镀铜铁制品和镀锌铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜、锌前更容易生锈。（ ✕ ）
（5）外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。（ ✕ ）
2.在具支试管中加入铁粉和活性炭混合物，然后注入少量溶液A，立即塞上橡胶塞组成如图所示装置。回答下列问题：
（1）当溶液A为氯化钠溶液时，右侧试管内的现象是 导管内的液面高于试管内的液面 ，正极反应式为 O2＋4e－＋2H2O4OH－ 。
（2）当溶液A为酸雨时，右侧试管内的现象是 导管口有气泡产生（或导管内的液面低于试管内的液面） ，正极反应式为 2H＋＋2e－H2↑ 。
研透高考 明确方向
命题点1 金属腐蚀的快慢
1.[上海高考]如图所示，下列叙述错误的是（ B ）
A.开关未闭合时，Fe棒上B点腐蚀最快
B.若X为NaCl，K与M连接，Fe棒处pH最大
C.若X为H2SO4，K与N连接，Fe电极上发生反应：2H＋＋2e－H2↑
D.若X为H2SO4，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢
解析 开关未闭合时，Fe棒上B点同时与空气、H2O接触，腐蚀最快，A项正确；若X为NaCl，K与M连接，形成原电池，Fe棒作负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，C棒作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，故C棒处pH最大，B项错误；若X为H2SO4，K与N连接，形成原电池，Fe棒为正极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，C项正确；若X为H2SO4，K与N连接时，Fe棒为正极，被保护，K与M连接时，Fe棒为负极，被腐蚀，故Fe腐蚀情况前者更慢，D项正确。
命题拓展
[选项拓展]判断下列说法正误。
（1）若X为NaCl，K未闭合，Fe棒上C点铁锈最多。（ ✕ ）
（2）若X为NaCl，K与M连接，C棒处pH最大。（ √ ）
（3）若X为HCl，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢。（ √ ）
（4）若X为HCl，K与M连接，C棒上电极反应为2H＋＋2e－H2↑。（ √ ）
命题点2 金属的防护
2.[牺牲阳极法][江苏高考]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。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ C ）
A.阴极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋
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
解析 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，说明阴极的钢铁设施被保护不失电子，A项错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，原电池中负极金属比正极金属活泼，因此金属M的活动性比Fe的活动性强，B项错误；金属M失电子，电子经导线流向钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量电子而被保护，C项正确；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的快，D项错误。
命题拓展
[变式拓展]中国生产的航母“福建号”已经成功下水，为保护航母，延长服役寿命，可模拟采用将金属M连接在钢铁设施表面（如第2题图所示），以减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列说法正确的是（ D ）
A.电子流向：金属M→水体→钢铁设施表面
B.该保护法为外加电流法，金属M不需要定期更换
C.当水体环境呈中性时，发生的反应有O2－4e－＋2H2O4OH－
D.此装置利用了原电池原理
解析 金属M失电子，电子经导线流入钢铁设施，A项错误；该保护法没有外接电源，因此为牺牲阳极法，金属M会被腐蚀，因此需要定期更换，B项错误；当水体环境呈中性时，发生吸氧腐蚀，O2得到电子，反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，C项错误；钢铁设施和金属M浸泡在海水中，构成了原电池，其中金属M作负极，失去电子被氧化，钢铁设施作正极被保护，该装置利用了原电池原理，D项正确。
3.[外加电流法实际应用] [全国Ⅰ高考]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列有关表述不正确的是（ C ）
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
解析 一般情况下，铁连电源的正极时，铁失去电子被氧化而损耗，而本题明确告知实际应用过程中高硅铸铁为惰性辅助阳极，就是其中的铁不失去电子不被损耗，只是传递电流，C项错误。“腐蚀电流”是指断开外加直流电源后，钢管桩发生电化学腐蚀过程中形成的电流，通入保护电流，此时腐蚀电流接近于零，A项正确。若断开外加直流电源，钢管桩发生电化学腐蚀时电子流出，通电后电子则被“强制”从高硅铸铁流向直流电源正极，再由直流电源负极流向钢管桩，B项正确。通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、pH、温度等环境条件变化而进行调整，从而有效地保护钢管桩，D项正确。装置图
工作原理
负极反应式：[4] Zn－2e－Zn2＋ 。
正极反应式：O2＋4e－＋2H2O4OH－
装置图
工作原理
阳极反应式：[5] Fe－2e－Fe2＋（废铁）、2H2O－4e－O2↑＋4H＋（河水）、2Cl－－2e－Cl2↑（海水） （分别写出废铁作阳极或惰性铸铁作阳极时河水和海水中的阳极反应式）。
阴极反应式：[6] 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
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