2020年高考化学一轮复习专题6.4金属的腐蚀与防护知识讲解含解析

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1、第四讲 金属的腐蚀与防护【真题速递】1.（2019.江苏）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（ ）A. 铁被氧化的电极反应式为Fe3eFe3+B. 铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C. 活性炭的存在会加速铁的腐蚀D. 以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【答案】C【解析】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故A错误；B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁

2、的腐蚀，故C正确；D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误。2.(2017全国卷)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()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【答案】C【解析】钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高

3、硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。3(2015上海)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为：2H2eH2【答案】D【解析】A项，由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e4OH，正确；C项，若

4、d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e4OH，错误。4.(2018北京)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。下列说法不正确的是()A 对比，可以判定Zn保护了FeB 对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C 验证Zn保护Fe时不能用的方法D 将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【解析】K3Fe(CN)6可将单质铁氧化为Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀

5、，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D错误；实验中加入K3Fe(CN)6，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2；实验中加入K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2，A对；对比可知，中K3Fe(CN)6可将Fe氧化成Fe2，Fe2再与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀，B对；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用做对比实验，C对。5.(2016天津理综，3)下列叙述正确的是()A 使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H)B 金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关C 原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生D 在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比

6、ZnS的小【答案】D【解析】A项，使用催化剂能降低化学反应的活化能，不能改变化学反应的反应热，错误；B项，金属发生吸氧腐蚀，被腐蚀的速率与氧气浓度有关，氧气的浓度越大，腐蚀速率越快，错误；C项，原电池中发生的反应达到平衡时，各物质的浓度和物质的量不变，两极不存在电势差，不再产生电流，错误；D项，在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，根据Ksp和ZnS与CuS的阴、阳离子比相同，则说明CuS在盐酸中的溶解度比ZnS的小，正确。【考纲解读】考点内容说明金属的腐蚀与防护1.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。高考必考点之一，常以选择题的形式出现【知识梳理】一、金属的

7、腐蚀和防护1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成 ，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(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：铁锈的形成：2FeO22H2O=2Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3(x3)H2O=Fe2O3xH2O(铁锈)。3金属的防护【答案】三、1 金属阳离子 2 (1) 电解质溶液 有微弱(2) 3原电池 电解池 【考点精讲】考点一、物质的组成与分类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

8、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(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴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。外加电流的阴极保护法电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰

9、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。【典例1】1.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CB.Fe失去电子经电解质溶液转移给CC.正极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2D.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

10、溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。【典例2】2.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeOA.在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2OB.在pH4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀C.在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】A【解析】A项，pH14的溶液为碱性，正极反应式为

11、O22H2O4e=4OH，故A符合题意；B项，pH4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2e=H2，故B不符合题意；C项，pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故C不符合题意；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D不符合题意。【归纳总结】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

12、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。【考点一精练】1.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K3Fe(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Fe2e=Fe2C.边缘处的电极反应式为O22H2O4e=4OHD.交界处发生的反应为4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H【答案】D【解析】生铁片边缘处为红色，说明生成了OH，O22H2O4e=4OH，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实

13、验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2，Fe2e=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4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H，故D项不合理。2.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现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，镁块相当于原电池的正极【答案】C【解析】A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6反

14、应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A. B.C. D.【答案】C【解析】均为原电池，中Fe为正极，被保护；中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的较快。是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为。4.利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(

15、)A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应【答案】B【解析】若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。5.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。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2H2O2e=H22OHC.断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=ZnD.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Zn2e=Zn2，C项错误。9