2021届高考化学一轮复习过关训练：金属的腐蚀与防护【解析版】

金属的腐蚀与防护

1.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 (　　)

A.2H++2e-H2↑

B.Fe2++2e-Fe

C.2H2O+O2+4e-4OH-

D.Fe3++e-Fe2+

【解析】选C。通常情况下环境的酸性不太强或呈中性，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-，故选C。

2．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－－4e－===2H2O＋O2↑

D．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直接向正极C流动，在电解质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O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。

3．某同学进行下列实验

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Fe－2e－===Fe2＋

C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋

答案　D

解析　生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===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，故D项不合理。

4．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是(　　)

A.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

B．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

C．在pH＞6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　pH＞14的溶液为碱性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A符合题意；pH＜4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B不符合题意；pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C不符合题意；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。

5．港珠澳大桥设计寿命为120年，对桥体钢制构件采用了多种防腐措施，下列防腐措施错误的是(　　)

A．用导线与石墨相连 B．用导线与电源负极相连

C．钢制构件上焊接锌块 D．表面喷涂分子涂层

答案　A

解析　A项，石墨、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe作负极加速被腐蚀，错误；B项，将铁和电源负极相连时Fe作阴极而被保护，正确；C项，为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，为增加防护层，正确。

6.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(　　)

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。

7.如图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是 (　　)

A.(4)>(2)>(1)>(3)　　　 B.(2)>(1)>(3)>(4)

C.(4)>(2)>(3)>(1)   D.(3)>(2)>(4)>(1)

【解析】选B。金属腐蚀速率：金属作阳极的电解池>作负极的原电池>化学腐蚀>作正极的原电池>作阴极的电解池，因此顺序是(2)>(1)>(3)>(4)，故选项B正确。

8.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 (　　)

A.图甲中，铁钉易被腐蚀

B.图乙中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C.图丙中，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.图丁中，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

【解析】选C。A项，图甲中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe-2e-Fe2+，Fe2+与反应生成Fe3[Fe(CN)6]2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。

9.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2H2O+2e-H2↑+2OH-

C.断电时，锌环上的电极反应为Z+2e-Zn

D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀

【解析】选C。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Zn-2e-Zn2+，C项错误。

10. 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

【解析】选C。通过外加电流的阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀，从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，A项正确；通电后高硅铸铁为阳极，发生氧化反应，电子流出通过外电路流向钢管桩，B项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极反应的实质是水的电解，高硅铸铁并不是损耗阳极材料，只起传递电流的作用，C项错误；可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流，D项正确。

11.实验探究(如图所示)

(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为___________________，右试管中现象是______________。

(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为____________________，右试管中现象是____________________________________________________。

答案　(1)析氢　2H＋＋2e－===H2↑　有气泡冒出

(2)吸氧　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　导管内液面上升

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________。

答案　⑤④②①③⑥

解析　②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④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Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤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。⑥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⑤>④>②>①>③>⑥。

12．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－－4e－===2H2O＋O2↑

D．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直接向正极C流动，在电解质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O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。

13.某同学进行下列实验

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Fe－2e－===Fe2＋

C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋

答案　D

解析　生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，Fe－2e－===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，故D项不合理。

14．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是(　　)

A.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

B．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

C．在pH＞6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　pH＞14的溶液为碱性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A符合题意；pH＜4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B不符合题意；pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C不符合题意；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。

15．港珠澳大桥设计寿命为120年，对桥体钢制构件采用了多种防腐措施，下列防腐措施错误的是(　　)

A．用导线与石墨相连 B．用导线与电源负极相连

C．钢制构件上焊接锌块 D．表面喷涂分子涂层

答案　A

解析　A项，石墨、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe作负极加速被腐蚀，错误；B项，将铁和电源负极相连时Fe作阴极而被保护，正确；C项，为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，为增加防护层，正确。

16．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(　　)

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。

17．用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

答案　C

解析　A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。

18．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)

A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni

B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt

答案　D

解析　电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。

19.如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是              (　　)

A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体

B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀

C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气

D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+

【解析】选C。装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2+又有Cu2+，A、D错误；因为装置Ⅱ中左边充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B错误，C正确。

20．1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)O2↑＋4Na＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是(　　)

A．戴维法制钠，阳极的电极反应式为：Na＋＋e－===Na↑

B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强

C．若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等

D．还可以用电解熔融氯化钠法制钠

答案　D

解析　A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平衡向正向移动；C项，根据反应方程式可知用戴维法制取金属钠，每反应产生4 mol Na转移电子的物质的量是4 mol，而用盖·吕萨克法制得4 mol的钠转移电子的物质的量是8 mol，因此制取等量的金属钠，转移电子的物质的量不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。

21. (双选)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Fe-2e-Fe2+

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

【解析】选A、C。A项，铁和活性炭构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，正确；B项，能量转化形式不是唯一的，化学能除了转化为电能外，还有热能等，错误；C项，Fe和活性炭构成原电池后，反应速率变快，正确；D项，Fe和C在水中也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得电子，发生吸氧腐蚀，如果在NaCl溶液中，铁发生吸氧腐蚀更快，错误。