易錯專題15 金屬的腐蝕與保護（原卷版）-2024-2025學年高二化學易錯題典例精講與習題精練（人教版2019選擇性必修1）

易錯專題15金屬的腐蝕與保護聚焦易錯點：?易錯點一金屬的腐蝕?易錯點二金屬的保護典例精講易錯點一金屬的腐蝕【易錯典例】例1（2024·福建·廈門英才學校高二期中）為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間。下列對實驗結束時現(xiàn)象的描述不正確的是()A．裝置Ⅰ左側的液面一定會下降B．左側液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕【解題必備】1.金屬腐蝕(1)定義：金屬與周圍接觸到的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。(2)分類：類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生有微弱電流產生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍①化學腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質液體(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而加快。②電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化。2．鋼鐵的電化學腐蝕：根據(jù)鋼鐵表面水溶液薄膜的酸堿性不同，鋼鐵的電化學腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，如下圖所示：(1)鋼鐵的析氫腐蝕：當鋼鐵表面的電解質溶液酸性較強時，腐蝕過程中有H2放出。Fe是負極，C是正極。發(fā)生的電極反應式及總反應式為負極：Fe－2e－=Fe2＋；正極：2H＋＋2e－=H2↑；總反應：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(2)鋼鐵的吸氧腐蝕：當鋼鐵表面的電解質溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2時，將會發(fā)生吸氧腐蝕。電極反應式及總反應式為負極：2Fe－4e－=2Fe2＋；正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－；總反應：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。最終生成Fe2O3·xH2O，是鐵銹的主要成分。3.影響金屬腐蝕的因素：影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質兩個方面。就金屬本性來說，金屬越活潑，越容易失去電子而被腐蝕。介質對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質溶液，都容易被腐蝕。4.鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：因鋼鐵表面水膜酸堿性不同，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，二者正極反應式不同，但負極反應式相同，都是鐵失電子被氧化。5．判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。(3)活潑性不同的兩種金屬，構成原電池活動性差別越大，腐蝕越快。(4)對同一種電解質溶液來說，一般是電解質溶液濃度越大，腐蝕越快?！咀兪酵黄啤?．（2023·貴州·清華中學高二階段練習）相同材料的鐵制品在下圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是()易錯點二金屬的保護【易錯典例】例2（2023·福建·上杭縣才溪中學高二階段練習）下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中錯誤的是()A.若X為碳棒，開關K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒，開關K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒，開關K置于B處時，為犧牲陽極的陰極保護法D.若X為碳棒，開關K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－=H2↑【解題必備】金屬的防護金屬防護改變金屬內部結構而增強抗腐蝕能力——不銹鋼金屬表面覆蓋保護層涂礦物油、油漆或覆蓋搪瓷、塑料鍍抗蝕金屬——電鍍、熱鍍、噴鍍法用化學方法使其表面形成一層致密的氧化膜，金屬的鈍化電化學保護法外加電流的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法金屬的防護就是防止金屬的腐蝕，要解決的主要問題是使金屬不被氧化。從金屬腐蝕的反應實質、影響因素等方面分析，確定金屬防護的方法。根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕，如在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕的能力；在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬氣腐蝕性質隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法，如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料，采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬；電化學保護是金屬腐蝕防護的重要方法之一,其原理是利用外部電流使被腐蝕金屬電位發(fā)生變化從而減緩或抑制金屬腐蝕，電化學保護可分為陽極保護和陰極保護兩種方法，犧牲陽極的陰極保護法的核心是正極為被保護的金屬，負極為比被保護的金屬活潑的金屬，外加電流的陰極保護法的實質陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極?！咀兪酵黄啤?．（2023·山東棗莊·高二期中）某研究小組對鐵生銹進行研究。(1)甲同學設計了A、B、C一組實驗(如圖)，探究鐵生銹的條件。經過較長時間后，甲同學觀察到的現(xiàn)象是：A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。①通過上述實驗現(xiàn)象分析，可得出鐵生銹的外部條件是__________________________。②由于與金屬接觸的介質不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生銹屬于________，正極電極反應式為_______________________________________________________________。③實驗B所用的水要經過______處理；植物油的作用是_______________________________。④實驗C中堿石灰的作用是__________________________________。(2)乙同學為了達到同樣目的，設計了實驗D(如圖)，發(fā)現(xiàn)一段時間后，試管中的液面升高，其原因是____________________________，該實驗________(填“能”或“不能”)說明水對鐵釘生銹產生影響。習題精練1．（2023上·河北保定·高二校聯(lián)考期中）下列事實中，主要是吸氧腐蝕引起的是A．煤氣灶爐頭生銹 B．裝濃硝酸的鐵桶內部變黑C．純銀手鏈長時間佩戴后變黑 D．炒完菜的鑄鐵鍋長時間用水浸泡導致生銹2．（2023上·河北滄州·高二校聯(lián)考期中）下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是A．鋁片可以露置在空中保存 B．銅線和鋁線不能直接對接C．固定銅板的鐵螺絲易生銹 D．“暖寶寶”撕開包裝迅速發(fā)熱3．（2023上·山東青島·高二山東省青島第五十八中學校考期中）下列說法正確的是A．銅制品既能發(fā)生吸氧腐蝕又能發(fā)生析氫腐蝕B．純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理不一樣C．采用催化轉換技術能提高汽車尾氣中有害氣體的平衡轉化率D．“天宮”空間站使用的太陽能電池陣和鋰離子電池組，均可將化學能轉成電能4．（2023上·河北·高二校聯(lián)考階段練習）下列防止鋼鐵腐蝕的方法中，屬于犧牲陽極的陰極保護法的是A． B．C． D．5．（2023上·福建福州·高二福州高新區(qū)第一中學（閩侯縣第三中學）校聯(lián)考期中）北京冬奧會火種燈的外形設計靈感來自于西漢的“長信宮燈”。下列說法正確的是A．青銅的熔點大于純銅B．銅銹的主要成分是C．鎦金層破損后，金作負極可以繼續(xù)保護破損處的銅，此法稱為犧牲陽極的陰極保護法D．鋁合金表面氧化物薄膜可保護內部金屬不被腐蝕6．（2023上·江蘇蘇州·高二蘇州中學階段練習）某小相同學為探究電極對金屬腐蝕與防護的影響，設計如下實驗：將飽和食鹽水與瓊脂(凝固劑，不參與反應)的混合液置于兩個培養(yǎng)皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和溶液，混合均勻，分別將包裹鋅片和銅片的鐵釘放入兩個培養(yǎng)皿中，觀察現(xiàn)象如表。已知：遇到能產生藍色沉淀，對有關實驗現(xiàn)象及分析不正確的是變紅變藍變紅?。~片的鐵釘ⅱ．包裹鋅片的鐵釘A．兩個培養(yǎng)皿中金屬均發(fā)生吸氧腐蝕，且鐵釘腐蝕速度ⅰ快B．該實驗證明，若給金屬表面鍍活潑性比被保護金屬強的金屬，則破損后依舊可以防護C．培養(yǎng)皿ⅱ中對鐵釘?shù)姆雷o是犧牲陽極的陰極保護法D．隨著反應的進行，培養(yǎng)皿ⅰ和ⅱ中均出現(xiàn)紅褐色渾濁7．（2023上·江蘇蘇州·高二江蘇省蘇州第一中學校階段練習）將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是A．鐵被氧化的電極反應式為Fe-3e-=Fe3+B．鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C．活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D．以Na2SO4溶液代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕8．（2023上·山東青島·高二?？计谥校┭芯啃〗M將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)，從膠頭滴管中滴入醋酸溶液，容器中的壓強隨時間的變化曲線如圖2，下列說法不正確的是A．鐵粉發(fā)生反應：B．時碳粉上發(fā)生了還原反應C．時壓強增大的原因一定是鐵發(fā)生了析氫腐蝕D．時，容器中壓強明顯小于起始壓強，原因是鐵發(fā)生了吸氧腐蝕9．（2023上·福建·高二福建省羅源第一中學校聯(lián)考期中）用如圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強隨時間變化關系以及溶解氧隨時間變化關系的曲線如下。下列說法正確的是A．pH=6.0時，正極電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH–B．整個過程中，負極電極反應式均為：Fe–3e-=Fe3+C．pH=4.0時，同時發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕D．將鐵換成銅進行實驗，pH=2.0時，壓強隨時間變化的曲線走勢與鐵基本相同10．（2023上·遼寧·高二校聯(lián)考期中）關于下列各裝置圖的敘述中不正確的是A．用裝置①精煉銅，則b極為粗銅，電解質溶液為溶液B．裝置②的總反應是C．裝置③中鋼閘門應與外接電源的負極相連D．裝置④中的鐵釘幾乎沒被腐蝕11．（2023上·江蘇蘇州·高二階段練習）如圖是模擬電化學反應的裝置圖。下列說法正確的是A．開關K置于N處，可以減緩鐵的腐蝕B．開關K置于M處，電子從碳棒經開關K流向鐵捧C．開關K置于M處，則鐵電極的電極反應式為D．開關K置于N處，則鐵電極的電極反應式為12．（2023上·河北唐山·高二統(tǒng)考期中）下列關于金屬腐蝕與防護的說法不正確的是A．圖①，放置于干燥空氣中的鐵釘不易生銹B．圖②，若斷開電源，鋼閘門將發(fā)生吸氧腐蝕C．圖②，若將鋼閘門與電源的正極相連，可防止鋼閘門腐蝕D．圖③，若金屬比活潑，可防止輸水管腐蝕13．（2023上·河南鄭州·高二鄭州市第四十七高級中學校聯(lián)考期中）關于下列各裝置圖的敘述正確的是A．圖①裝置實現(xiàn)銅的電解精煉，a極為精銅，離子導體為硫酸酸化溶液B．圖②裝置中電子由電極流向電極，鹽橋中的移向溶液C．圖③裝置中鋼閘門應與外接電源的正極相連獲得保護D．圖④兩個裝置中電流計指針偏轉方向相同，正極上均產生氫氣14．（2023上·河北保定·高二校聯(lián)考期中）青銅器的腐蝕產物粉狀銹的主要成分是堿式氯化銅［］。青銅器電化學腐蝕過程中，表面的粉狀銹構成的電極與金屬基體組成的電極構成原電池，原理如圖，下列說法正確的是A．在酸性較強的溶液中易發(fā)生析氫腐蝕B．潮濕的空氣中，粉狀銹上的電極反應為C．將青銅長時間浸泡在稀硝酸中是除去青銅表面粉狀銹的一種有效方法D．青銅基體與外接電源正極相連可以減緩青銅的腐蝕15．（2023上·北京海淀·高二統(tǒng)考期中）用如下裝置進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列說法正確的是A．鐵發(fā)生的電極反應：B．鐵腐蝕過程中，化學能轉化為熱能C．炭粉的存在對鐵腐蝕的速率無影響D．導管口產生氣泡證明鐵發(fā)生了析氫腐蝕16．（2023上·山東濟南·高二山東師范大學附中?？茧A段練習）研究金屬腐蝕及防護的裝置如圖所示.下列有關說法不正確的是（

）圖1

圖2A．圖1：a點溶液變紅 B．若圖2中為銅，海水換成稀硫酸，則銅棒產生C．圖2：若為鋅，則鐵不易被腐蝕 D．圖1：點產生的鐵銹比點的少17．（2023上·江蘇蘇州·高二蘇州中學階段練習）電化學是化學研究重要分支，請回答下列問題：(1)鉛酸蓄電池是最常見的二次電池，電壓穩(wěn)定，安全可靠，價格低廉，應用廣泛。①放電時，電解質溶液中硫酸的濃度(填“增大”“減小”或“不變”)，當外電路通過時，理論上負極板的質量增加g。②用該蓄電池作電源，進行鐵釘鍍鋅，電解一段時間后，電解質溶液的濃度。(填“增大”“減小”或“不變”)，若電解一段時間后將電源正負極反接，則鐵釘(填“能”“否”)復原。(2)以燃料電池為電源電解法制取，二氧化氯()為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。①圖中電解池用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取，陽極產生的反應式為。②電解一段時間，從陰極處收集到的氣體比陽極處收集到氣體多時(標準狀況，忽略生成的氣體溶解)，停止電解，通過陽離子交換膜的陽離子為(精確到小數(shù)點后兩位)。(3)下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是_______。A．④>②>③>① B．②>①>③>④ C．④>②>①>③ D．③>②>④>①18．（2023上·江蘇蘇州·高二江蘇省蘇州第一中學校階段練習）鐵、鋁及其化合物在生產和生活中有著廣泛的應用。(1)某研究性學習小組設計了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護。為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述(填裝置序號)裝置原理進行防護；裝置③中總反應的離子方程式為。(2)用甲烷或其他有機物、氧氣為原料可設計成原電池，以CH3OH、O2為原料，KOH溶液為電解質設計成燃料電池，則負極的電極反應式為。(3)圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池。①圖2電池負極區(qū)的電極反應為。②若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導線將a、b直接相連，則濾紙出現(xiàn)色，c位置的電極反應式為。③若用KI-淀粉常液漫濕速紙，用導線將b與A．B電極相連，鉛筆芯c點處出現(xiàn)藍色，則b接的填"A"或“B")電極。19．（2023上·福建漳州·高二校聯(lián)考期中）研究金屬腐蝕和防腐的原理很有現(xiàn)實意義。(1)甲圖為人教版教材中探究鋼鐵的吸氧腐蝕的裝置。某興趣小組按該裝置實驗，導管中液柱上升緩慢，下列措施可以更快更清晰觀察到水柱上升現(xiàn)象的有_______(填序號)。A．用純氧氣代替試管內空氣 B．用酒精燈加熱試管提高溫度C．將鐵釘換成鐵粉和炭粉混合粉末 D．換成更細的導管，水中滴加紅墨水(2)該小組將甲圖裝置改進成乙圖裝置并進行實驗，導管中紅墨水液柱高度隨時間的變化如表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷腐蝕的速率隨時間逐漸(填“加快”、“不變”、“減慢”)，你認為影響因素為。時間/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)為探究鐵釘腐蝕實驗a、b兩點所發(fā)生的反應，進行以下實驗，完成表格空白(已知鐵氰化鉀溶液遇亞鐵離子顯藍色，常用于亞鐵離子的檢驗)；實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示劑a點附近溶液出現(xiàn)紅色a點電極反應為①然后再滴加2~3滴鐵氰化鉀溶液b點周圍出現(xiàn)藍色沉淀b點電極反應為②根據(jù)以上實驗探究，試判斷③(填“a”或“b”)為負極，該點腐蝕更嚴重。(4)圖丙中鋼閘門應與外接電源的相連(填“正極”或“負極”)鋼閘門不會被腐蝕，屬于保護法。(5)金屬陽極鈍化是另一種電化學防腐方法。將Fe作陽極置于H2SO4溶液中，一定條件下Fe鈍化形成致密Fe3O4氧化膜，寫出該陽極電極反應式是