人教版高中化学选修一专项练习：金属的腐蚀与防护（四大题型）

专题4.3金属的腐蚀与防护

，题型梳理

【题型1金属锈蚀的原理】

【题型2金属的防护措施】

【题型3实验探究影响金属锈蚀的因素】

【题型4金属防护在生产中的实际应用】

，举一反三

【题型1金属锈蚀的原理】

【例1］科学研究发现金属生锈时，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。下列说

法错误的是

A.钢铁的腐蚀中正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OFT

B.酸雨地区的钢铁更易被腐蚀

C.Fe(OH)2生成FeO(OH)反应的化学方程式为2Fe(OH)2+O2=FeO(OH)+H2O

D.硫酸盐加速电子传递，有一定的催化剂作用

【答案】C

【分析】由图可知钢铁发生吸氧腐蚀。

【详解】A.钢铁发生吸氧腐蚀时C作正极，氧气在正极得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH，

A正确；

B.酸性溶液可以加速铁的锈蚀，B正确；

C.Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化生成FeO(OH),反应为4Fe(OH)2+O2=4FeO(OH)+2H2O,C

错误；

D.已知，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐蚀，硫酸盐能增加导电性，加速电子传递，有一定的催化

剂作用，D正确；

故选c。

【变式1・1】在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的经济损失。下列说法正确的是

A.铜腐蚀后生成的铜绿为Cu(OH)2

B.工业上用石墨作电极电解熔融氧化铝冶炼铝时，阳极需定期更换

C.钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是Fe-3e=Fe3+

D.海水中的钢闸门接直流电源正极，惰性辅助电极作阴极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈

【答案】B

【详解】A.铜绿为碱式碳酸铜，其化学组成一般可表示为Cm(OH)2CO3,选项A错误；

B.工业上用石墨电极电解熔融AbCh冶炼铝时，阳极上生成氧气，石墨高温下容易被氧气氧化因此需定

期更换，选项B正确；

C.钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，Fe失电子生成Fe2+,则负极反应是Fe-25=Fe?',选项C错误；

D.海水中的钢闸门接直流电源负极，情性辅助电极作阳极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈，选项D

错误；

答案选B。

【变式1・2】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盐酸，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二Fe?+

D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【答案】B

【分析】生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，负

极上铁失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐烛，b试管中

是酸性溶液，发生析氢腐蚀。

【详解】A.由分析可知，生铁块中的碳是原电池的正极，A正确；

B.a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，所以a试管内气体的氧气

减少，压强减小，b试管内气体的压强增大，导致U型管内红墨水左高右低，B错误；

C.a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，负极上均发生电极反应Fe-2e-Fe2+,C正确：

D.由分析可知，a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，D正确；

故选B。

【变式1・3】寒冷的冬季，保暖贴已普遍使用。暖身贴是由原料层、明胶层、无纺布袋三部分组成的，原

料层置于无纺布袋内，明胶层用于使暖贴粘附在衣服上。原料层是由铁粉、活性炭、无机盐、水等合成的

聚合物。下列说法正确的是

A.保暖贴中发生的反应是由原电池原理引发的化学反应

B.保暖贴中的反应是铁与氧气的反应，反应速率很慢

C.保暖贴中的能量转化方式是化学能转化为电能

D.保暖贴中的活性炭是原电池的负极

【答案】A

【分析】由铁粉、活性炭、无机盐、水等合成的聚合物，则铁粉为负极，失电子产生亚铁离子，活性炭为

正极，氧气得电子产生氢氧根离子；

【详解】A.根据分析可知，保暖贴中发生的反应是由原电池原理引发的化学反应，选项A正确；

B.原电池引发反应，化学反应速率很快，选项B错误；

C.反应放热使温度升高，则化学能转化为热能，选项C错误；

D.活性炭是电池的正极，选项D错误；

答案选A。

【变式1・4】炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCD,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

电解质溶液多孔铁锈

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--40=2H2O+O2T

D.C是正极，02在C表面上发生还原反应

【答案】D

【详解】A.铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属为负极，故负极是Fe,A项错误；

B.原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C移动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，B项错误；

C.该原电池中，C为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH,C项

错误；

D.该原电池中，C为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故D正确；

故选D。

【变式1-5］研究青铜器在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修更有重要意义。如图为青铜器在潮湿

环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。卜.列说法错误的是

a:多孔粉状锈

Cu29Hhe1

b:多孔催化层

c:青铜基体

A.青铜基体做负极

B.青铜器在潮湿环境中不发生化学腐蚀

-

C.O?参与的反应为：O2+4e+2H2O=4OH

2+

D.环境中的与正负极的产物形成a的离子方程式为：2Cu+3OH+CI=Cu2(OH)QI

【答案】B

【详解】A.根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负

极被氧化，腐蚀过程中，c(青铜基体)做负极，故A正确；

B.青铜器在潮湿环境中也会与氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜，也会发生化学腐蚀，故B错

误；

C.氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-2H20=40H，故C正确；

D.。一扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cm(OH)3CI,负极上生成铜

离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成CU2(0H)3。

沉淀，离子方程式为2cli2++3OH+C1=Cu2(OH)3。I,故D正确。

答案选Bo

【题型2金属的防护措施】

［例2］我国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。卜.列说法错误的是

有

流

电

方

向

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—=H2f+20H一

C.断电时，锌环上的电极反应为Zn-2e=Zn2+

D.断电时，则不能防止铁帽被腐蚀

【答案】D

【详解】A.通电时，锌环连接电源正极，所以锌为阳极，阳极发生氧化反应，故A正确；

B.阴极为溶液中氢离子得电子，所以发生的电极反应为2H2O+2e=H2t+20H,故B正确;

C.断电时发生原电池反应，锌环失电子作负极，电极反应为Zn-2e-=Zn2+,故C正确；

D.断电时锌作负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，可以防止铁帽被腐蚀，故D错误;

故选：Do

【变式2・1】卜列防止钢铁腐蚀的方法中，属于牺牲阳极的阴极保护法的是

【答案】B

【详解】A.牺牲阳极的阴极保护法属于原电池保护，选项中铁管道为阴极，该方法属丁•外加电源保护

法，A错误;

B.选项中Mg作负极，对作正极的钢铁水管起到保护作用，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确;

C.钢闸门在阳极发生氧化反应，加快钢闸门腐蚀，C错误；

D.喷油漆属于隔绝氧气保护方法，D错误；

故答案为：Bo

【变式2・2】港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是

A.防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

B.采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极

C.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池

D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀

【答案】B

【详解】A.钢在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀，发生的主要反应有2Fe+Ch+2H2O=2Fe(OH)2等，

故A说法正确；

B.外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法，采用外加电流的阴极保护时需外接电源，故B

说法错误；

C.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以隔绝空气、水等防止形成原电池，防止铁发生电化学,腐蚀，故C

说法正确；

D.不锈钢具有较强的抗腐蚀性，采用不锈钢材料做钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀，故D说法正确；

答案选B。

【变式2・3】出土于陕西的两千多年前的越王剑(主要成分为铁)，该剑剑格左右侧皆以鸟虫书体铸刻“王

戊"二字，时至如今，依然锋利。剑脊含铜量较多，韧性好，不易折断；刃部含锡高，硬度强，可见其性

能优异，锻造技术优良。关于金属的腐蚀与防护，卜.列说法错误的是

A.铁与铜、锡构成原电池时，铁为负极

B.防止铁管被腐蚀，可以利用电解池原理的牺牲阳极保护法，铁做阴极被保护

C.生活中，为了防止铁板被腐蚀，可以在铁板上镀铜或者镀锌，镀锌效果更好

D.铜碳合金在强酸性条件下不会发生析氢腐蚀

【答案】B

【详解】A.铁的活泼性比铜、锡强，则铁与铜、锡构成原电池时，铁为负极，A正确；

B.牺牲阳极保护法，不是电解池原理、是原电池原理，铁做正极被保护，B错误；

C.在铁板上镀铜或者镀锌，镀层把铁与周围环境隔绝而防止了铁的腐蚀，镀锌效果更好，是因为白铁皮

(镀锌铁)表面镀层被划伤后，形成原电池时锌为负极，铁为正极，镀层仍能对铁起到保护作用，C正

确；

D.钢铁发生析氢腐蚀时，电池总反应首先是铁与氢离子生成亚铁离子和氢气，铜碳合金在强酸性条件下

铜不与氢离子反应，故不会发生析氢腐蚀，D正确；

选B。

【变式2・4】在缺氧的深层潮湿土壤中，厌氧细菌会促进钢铁发生厌氧腐蚀，其原理如图所示。为抑制腐

蚀的发生，通常将钢管、石墨电极分别与外接电源相连，使钢管表面形成致密的Fe3O4薄膜。下列说法不

、厌氧细菌、

B.腐蚀过程中存在SO；+4心S+4H2O

C.每生成ImolFeS,电路中转移的电子数为2NA

D.通电后电子从钢管流向石墨电极，再经潮湿的土壤回到钢管

【答案】D

【详解】A.已知：为抑制腐蚀的发生，通常将钢管、石墨电极分别与外接电源相连，使钢管表面形成致

密的FeaO」薄膜，则铁被氧化，铁为阳极不是阴极，故上述保护方法属于阳极电保护法，A正确：

,厌氧细菌，

B.由图可知：腐蚀过程中存在SO：+4%'S2-+4H?O,B正确；

C.Fe变为Fe?+时转移2个电子，则每生成ImolFeS,最终转移的电子数为2NA,C正确：

D.通电后电子从钢管流向石墨电极，但电子不会进入电解液，故不会经潮湿的土壤回到钢管，D错误；

故选D。

【题型3实验探究影响金属锈蚀的因素】

【例3】某化学小组通过手持技术探究铁钉在4种溶液中的吸氧腐蚀实验，相关数据如表所示。

实验装置实验编号浸泡液pH氧气体枳分数随时间的变化

①1.Omol/LNH4C15

②0.5mol/L（NH4）,SO45

③

21

7

CI

l/LNa

l.Omo

数辄

据气线20

采传

集感会19

器器

18

④

7

4

a2so

ol/LN

0.5m

，7

0

300

240

180

120

60

/min

时间

：

构成

步骤

由3个

的过程

被氧化

在负极

已知铁

+

H;

物）

（吸附

）ads

（OH

Fe

q-"=

+H

①Fe

+

+

；

eOH

e=F

物）-

（吸附

）ads

（OH

②Fc

2+

O。

+H

Fe

+H=

OH"

③Fc

2

的是

错误

说法

下列

e2+

2e.=F

为Fe-

反应式

的负极

氧腐蚀

铁钉吸

A.

-

=4OH

2HO

e-+

。2+4

式均为

极反应

验的正

上述实

B.

2

溶液

〈中性

性溶液

：弱酸

蚀速率

吸氧腐

的平均

，铁钉

in内

00m

C.3

进行

继续

反应

阻碍

成，

化物生

进氢氧

增强促

液碱性

由于溶

可能是

陡