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考点20 金属的腐蚀与防护
【基础过关】
1．(2023·辽宁省名校联盟高考模拟调研卷)“北溪”天然气管道至少泄漏8 万吨天然气，近20 年间甲烷
的温室效应率是
的84 倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH 约为8.0。设
为阿伏伽德罗常
数的值。下列有关叙述不正确的是( )
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
C．w g 铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
【答案】C
【解析】A 项，钢铁在弱碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，A 项正确；B 项，表面涂层能防止钢铁管道
和水、O2等物质接触，从而起到抗腐蚀作用，B 项正确；C 项，钢铁腐蚀时负极电极反应式为Fe-2e-
=Fe2+，w g 铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数为
，后续发生
，不属于电化学腐蚀，C 项错误；D 项，锌比铁活泼，在海水中构成原
电池，锌为负极，铁为正极，这种保护钢铁的方法叫牺牲阳极法，D 项正确。故选C。
2．(2023·河北省沧州市三模)出土于陕西的两千多年前的越王剑(主要成分为铁)，现藏于广州博物馆，
该剑剑格左右侧皆以鸟虫书体铸刻“王戊”二字，剑色为水银古，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。下列叙述错误的是
已知：剑在地下因构成原电池发生了腐蚀，导致生锈(Fe2O3)。
A．铁与铜、锡构成原电池时，铁为负极
B．铁发生的电极反应为Fe-3e-=Fe3+
C．酸性环境下剑腐蚀的过程中会产生氢气
1
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D．生成80gFe2O3时理论上转移3mol 电子
【答案】B
【解析】A 项，铁与铜、锡构成原电池时，铁的活泼性强于铜和锡，铁作负极，A 正确；B 项，铁电
极反应为Fe-2e-=Fe2+，B 错误；C 项，酸性环境下剑腐蚀的过程为析氢腐蚀，正极会产生氢气：2H++2e-
=H2↑，C 正确；D 项，生成
Fe2O3时理论上转移电子
3mol，D 正确；故
选B。
3．(2023·河北省邢台市九师联盟高三联考)利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、
无溶解氧的条件下均可在溶液中生成
絮凝剂，实现高效转化，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．工作过程中，铁极为正极
B．在强酸性污水中处理效果更好
C．富氧时，碳极电极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
D．工作过程中电子从铁极流出，通过溶液被运输至碳极表面
【答案】C
【解析】铁极上铁失电子产生亚铁离子，碳极上主要发生吸氧腐蚀，氧气得电子产生氢氧根离子。A
项，工作过程中，铁极为负极，A 错误；B 项，强酸性污水中难以形成絮凝剂，效果不佳，B 错误；C 项，
富氧时，氧气放电，碳极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C 正确；D 项，电子不能在溶液中传导，
D 错误；故选C。
4．《本草纲目》中载有一药物，名“铜青[Cu2(OH)2CO3]”。铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。时珍
曰：近时人以醋制铜生绿，取收晒干货之。下列有关说法正确的是( )
A．铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B．铜在O2、CO2、H2O 存在时易发生电化学腐蚀
C．用硝酸清洗铜器可以除去铜绿，保护铜器
D．每生成111g Cu2(OH)2CO3，转移1mol 电子
2
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【答案】B
【解析】A 项，铜在空气中被腐蚀的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，则铜在空气中主
要发生吸氧腐蚀，A 错误；B 项，铜在空气中被腐蚀的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，铜
在O2、CO2、H2O 存在时易发生电化学腐蚀，B 正确；C 项，铜可以和硝酸反应，用硝酸清洗铜器可以除
去铜绿，但也会破坏铜器，C 错误；D 项，由化学方程式2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3可知，每生成
1mol Cu2(OH)2CO3，转移4mol 电子，则生成111g Cu2(OH)2CO3(物质的量为0.5mol)时，转移2mol 电子，D
错误；故选B。
5．实验室利用如下装置模拟探究铝制品表面出现白斑的腐蚀现象。下列说法正确的是( )
A．活性炭上发生氧化反应
B．电子从活性炭经电流表流向铝箔
C．NaCl 既是离子导体又是电极反应物
D．总反应为4Al +3O2 + 6H2O =4Al( OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
【答案】D
【解析】该装置为原电池，铝易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀，电子从负
极流向正极，阴离子向负极移动。A 项，碳作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极的反应为
2H2O+O2+4e-═4OH-，发生还原反应，故A 错误；B 项，铝易失电子做负极，碳作正极，电子从负极流向正
极，则电子从铝箔经电流表流向活性炭，故B 错误；C 项，负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式
O2+2H2O+4e-═4OH-，NaCl 不是电极反应物，故C 错误；D 项，负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应
式O2+2H2O+4e-═4OH-，总反应方程式为：4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，生成的Al(OH)3分解生成Al2O3，则
白斑的主要成分可能是Al2O3，故D 正确；故选D。
6．金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不
同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是( )
A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用
D．在图示氧浓差腐蚀中，M 极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
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【答案】D
【解析】纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A 错误；钢铁发生
吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B 错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，
Fe 作负极，加快了海轮的腐蚀，C 错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M 处O2浓度
高，该处O2得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D 正确。
7．糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相
同。下列分析正确的是( )
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1．12 g 铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
【答案】D
【解析】在脱氧过程中，由铁、碳作电极，氯化钠溶液作电解质溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀，该
过程为放热反应；在脱氧过程中，碳作正极，铁作负极，铁失电子发生氧化反应，生成Fe2＋；在脱氧过程
中，Fe 失电子被氧化为Fe2＋，Fe2＋最终还是被氧气氧化为Fe3＋，由电子得失守恒知消耗氧气的体积(标准
状况下)V(O2)＝22．4 L·mol－1×＝336 mL。
8．(2023·广东省深圳市高三期中)某航天发生器的点火接头金属由合金钢加工成型。该金属接头端面
发生锈蚀的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．合金钢中Fe 作负极，长条状硫化物作正极
B．合金钢腐蚀速度与空气相对湿度无关
C．正极的电极反应有O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
D．可使用酒精棉球擦拭清洗并均匀涂抹润滑脂防锈
【答案】B
【解析】A 项， Fe 失电子，被氧化，为负极，所以长条状硫化物作正极，A 正确；B 项，正极为氧气
和水得电子的反应，说明湿度越大，参加反应的物质的量越大，得电子越多，腐蚀速度越快，B 错误；C
项，通入空气的一端为正极，氧气得电子，与水反应生成氢氧根离子，故C 正确；D 项，使用酒精棉球擦
拭清洗并均匀涂抹润滑脂，通过防止金属与氧气和水接触，从而防锈，D 正确；故选B。
9．全世界每年因钢铁锈蚀造成巨大损失，钢铁吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( )
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A．钢铁腐蚀过程不只发生化学能与电能的转化
B．钢铁腐蚀的正极反应为：Fe-2e-=Fe2+
C．电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率
D．将地下铁管与铜块连接，可保护铁管
【答案】C
【解析】A 项，钢铁腐蚀过程不仅发生化学能与电能的转化，钢铁的锈蚀过程属于缓慢氧化，还放出
热量，所以还发生化学能与热能的转化，A 正确；B 项，钢铁发生的腐蚀为吸氧腐蚀，负极上金属铁失电
子，发生氧化反应，正极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，B 错误；C
项，因为反应速率与离子浓度正相关，所以电解质溶液浓度可影响钢铁腐蚀的速率， C 正确； D 项，将
地下铁管与铜块连接会构成原电池，铁作负极，铜作正极，所以不能保护铁管，反而会加快铁管的腐蚀，
D 错误；故选 C。
10．利用如图所示装置可以模拟钢铁的电化学防护。下列说法正确的是( )。
A．若X 为锌棒，开关K 置于M 处，铁极发生还原反应
B．若X 为碳棒，开关K 置于N 处，X 极发生还原反应
C．若X 为碳棒，开关K 置于N 处，可加快铁的腐蚀
D．若X 为锌棒，开关K 置于M 处，可加快铁的腐蚀
【答案】A
【解析】若X 为锌棒，开关K 置于M 处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁
被保护，铁极发生还原反应，A 项正确，D 项不正确；若X 为碳棒，开关K 置于N 处，形成电解池，X 极
为阳极，发生氧化反应，B 项不正确；若X 为碳棒，开关K 置于N 处，形成电解池，此时金属铁为阴极，
铁被保护，C 项不正确。
11．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( )
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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 经外电路向正极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 做正极，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。
12．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是( )
A．a、b 以导线连接，辅助电极发生氧化反应
B．a、b 以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn
C．a、b 分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门
D．a、b 分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法
【答案】D
【解析】a、b 以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A 项
正确；a、b 以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn 比较活泼，要失去电子，B 项正确；
通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁
闸门，C 项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D 项错误。
13．硫酸盐还原菌SRB 在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥诸多潜力。但在水体中，会促使
许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe 合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。对于该反应机理
相关信息分析错误的是 ( )
6
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①升高温度有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀；
②硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的；
③在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe 腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O；
④电化学腐蚀中负极电极反应为 Fe-2e-=Fe2+；
⑤当1mol SO4
2-在SRB 的作用下转化为硫离子时，理论上正极反应会消耗8 mol 水
A．①②③
B．①②⑤
C．②③④
D．②③⑤
【答案】A
【解析】①高温下容易使蛋白质发生变性，因此升高温度不有利于硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀，
①错误；②根据示意图可判断硫酸盐还原菌(SRB)对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的，②错误；③
在硫酸盐还原菌(SRB)作用下，Fe 腐蚀后最终会生成FeS，③错误；④电化学腐蚀中负极铁失去电子，电
极反应为 Fe-2e-=Fe2+，④正确；⑤当1mol SO4
2-在SRB 的作用下转化为硫离子时需要8mol[H]，1mol 水能
产生1mol[H]，所以理论上正极反应会消耗8 mol 水，⑤正确；故选A。
14．下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是( )
操
作
现
象
一段时间后：①中，铁钉裸露在外的附近区域变红；
②中……
A．NaCl 的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B．①中变红是因为发生反应2H++2e-= H2↑，促进了水的电离
C．②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域产生蓝色沉淀，铜丝附近区域变红
D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M-2e-=M2+ (M 代表锌或铁)
【答案】B
【解析】A 项，①和②中，Zn 和Fe 分别发生了电化学腐蚀，NaCl 的琼脂水溶液的作用是形成闭合回
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路，即NaCl 的琼脂水溶液为离子迁移的通路，A 正确；B 项，①中，由于Zn 的活动性比Fe 强，故Zn 作
负极，Fe 作正极，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，正极附近区域OH-使酚酞变红，B 错误；C 项，
②中，由于Fe 的活动性比Cu 强，故Fe 作负极，Cu 作正极，负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极的电
极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极附近区域Fe2+和Fe(CN)6
3-反应生成蓝色沉淀，正极附近区域OH-使酚
酞变红，C 正确；D 项，①中Zn 作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，②中Fe 作负极，电极反应式为Fe-2e-
=Fe2+，D 正确；故选B。
15．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，设计下表实验。将混合均匀
的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞。从胶头滴管中一次性滴入醋酸溶液，同时测量容器中的压
强变化。下列说法不正确的是( )
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/
醋酸/
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
2.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
a
36.0
2.0
③
M
0.2
2.0
90.0
2.0
A．
B．M 为“碳粉质量的影响”
C．该实验一共探究了4 种影响因素
D．铁发生电化学腐蚀负极反应为Fe-2e-=Fe2+
【答案】C
【解析】A 项，由表格数据可知，①②的实验目的为探究醋酸浓度对铁发生电化学腐蚀类型的影响，
由变量唯一化原则可知，实验中①和②的醋酸浓度不同，所以铁粉的质量应该相同，所以a 为2.0，故A 正
确；B 项，由表格数据可知，①和③的碳粉质量不同，其他条件完全相同，所以实验目的是探究碳粉质量
对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故B 正确；C 项，由表格数据可知，该实验只探究了醋酸浓度、碳粉质
量对铁发生电化学腐蚀类型的影响，故C 错误；D 项，铁发生电化学腐蚀时，铁做负极失去电子被损耗，
电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D 正确；故选C。
16．研究发现，CuCl 在青铜器的腐蚀过程中起催化作用，下图是青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀
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生成有害锈Cu2(OH)3Cl 原理示意图。已知Cu2(OH)2CO3比Cu2(OH)3Cl 更难溶。下列叙述正确的是( )
A．CuCl 增大了反应的活化能
B．腐蚀过程中，正极的电极反应式为O2+ 4H+ +4e- =2H2O
C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl 理论上消耗标准状况下氧气的体积为2.24L
D．修复青铜器时，可将文物置于含Na2CO3的缓冲溶液浸泡，使Cu2(OH)3Cl 转化为难溶的
Cu2(OH)2CO3
【答案】D
【解析】A 项，催化剂降低了反应的活化能，增大活化分子百分数，A 错误；B 项，由图像可知CuCl
在青铜器的腐蚀属于吸氧腐蚀，故正极为氧气得电子，碱性环境下，其电极方程式为O2+ 2H2O+4e- =
4OH-，B 错误；C 项，生成2.145 g Cu2(OH)3Cl，物质的量
，则转移电子物质的
量
，
氧气转移电子
，则生成氧气为
，标况下体积为
，C 错误；D 项，Cu2(OH)3Cl 到Cu2(OH)2CO3难溶电解质的溶解平衡，
向更难溶的物质转化能更好的保护好文物，D 正确。故选D。
17．厌氧性硫酸盐还原菌(SRB)是导致金属微生物腐蚀最为普遍的菌种，腐蚀过程如图所示。下列说
法正确的是( )
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A．正极的电极反应式为8H++8e- = 8H·(吸附)、SO4
2-+8H·(吸附)
S2-+4H2O
B．正极区溶液的pH 变小
C．生成1molFeS，转移6mol 电子
D．若引入新细菌，一定会加速金属的腐蚀
【答案】A
【解析】A 项，根据示意图可知，正极上发生了2 个电极反应，分别为8H++8e- = 8H·(吸附) (吸附)、
SO4
2-+8H·(吸附)
S2-+4H2O，故A 正确；B 项，正极区消耗氢离子，所以溶液的pH 变大，而
不是减小，故B 错误；C 项，由A 可知：生成1 molFeS，转移8mol 电子，故C 错误；D 项，若引入新的
菌种，不一定能参与电极反应，故不一定会加速金属的腐蚀，故D 错误；故选A。
18．利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不锈钢制品，缝隙处氧
浓度比海水低，易形成浓差电池而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．金属缝隙内表面为负极，外自由表面为正极
B．缝隙内溶液pH 增大，加快了缝隙内腐蚀速率
C．为了维持电中性，海水中大量Cl-进入縫隙
D．正极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
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【答案】B
【解析】A 项，根据氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，所以金属缝隙外自由表面为正极，金
属缝隙内表面为负极，A 正确；B 项，金属缝隙外自由表面为正极，生成氢氧根离子，缝隙外溶液pH 增大，
加快了缝隙内腐蚀速率，B 错误；C 项，阴离子由正极向负极移动，所以大量Cl-进入缝隙维持电中性，C
正确；D 项，正极为氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-，D 正确；
故选B。
19．铁及其化合物与生产、生产关系密切。下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示
意图。
(1)该电化学腐蚀称为______________。
(2)图中A、B、C、D 4 个区域，生成铁锈最多的是_________(填字母)。
【答案】吸氧腐蚀 (2)B
【解析】(1)金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。(2)发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到
的O2越多，腐蚀得越严重。
【能力提升】
20．(2023·湖州、衢州、丽水三地市高三4 月教学质量检测)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期
侵袭，常用外加电流法对其进行保护(如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确
的是( )
A．a 为负极，b 为正极
B．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
C．通电时，海水中的阳离子向钢制管柱电极移动
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D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
【答案】B
【解析】由图可知，该金属防护法为外加直流电源的阴极保护法，钢制管桩与直流电源的负极a 极相
连，作电解池的阴极，高硅铸铁与直流电源正极b 极相连，作阳极。A 项，被保护金属与电源的负极相连
作为阴极被保护，则钢制管桩应与电源的负极相连，即a 为负极，b 为正极，A 正确；B 项，高硅铸铁为惰
性辅助电极，作为阳极材料不损耗，B 错误；C 项，电解池中，阳离子向阴极移动，即向钢制管柱电极移
动，C 正确；D 项，被保护的钢制管桩作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢制管
桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，D 正确；故选B。
21．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
序号
实验
5 min
25 min
实验
I
铁钉表面及周边未见明显变化
铁钉周边零星、随机出现极少量红
色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈
生成
实验
Ⅱ
铁钉周边出现红色区域，未见
蓝色出现，锌片周边未见明显
变化
铁钉周边红色加深，区域变大，未
见蓝色出现， 锌片周边未见明显
变化
下列说法不正确的是( )
A．实验I 生成铁锈说明铁钉发生了吸氧腐蚀
B．对比实验I，实验Ⅱ中铁钉在5 min 即出现红色，说明锌片加速了铁的腐蚀速率
C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2+ 2H2O+4e- = 4OH-
D．若将Zn 片换成Cu 片，推测Cu 片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】B
【解析】A 项，实验I 出现极少量红色说明有OH-生成，Fe 失去电子生成Fe2+，K3[Fe(CN)6]溶液与
Fe2+发生反应生成特征蓝色沉淀，则铁钉发生了吸氧腐蚀，A 正确；B 项，实验II 中Zn 比Fe 活泼，作原电
池的负极，发生吸氧腐蚀生成OH-，Fe 作正极，被保护，铁的腐蚀速率比实验I 慢，B 错误；C 项，实验II
中Fe 作正极，氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式：O2 + 2H2O + 4e- =4OH-，C 正确；D 项，若将
Zn 片换成Cu 片，因为Fe 比Cu 活泼，推测Cu 片周边氧气发生得电子的还原反应生成氢氧根离子，酚酞溶
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液会出现红色，铁钉作原电池的负极，发生失电子的氧化反应生成亚铁离子，与K3[Fe(CN)6]溶液反应，使
其周边会出现蓝色，D 正确；故选B。
22．金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。
I．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭
粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1 所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变
化。
(1)请完成以下实验设计(完成表中空格)：
编号
实验目的
炭粉质量/g
铁粉质量/g
醋酸质量分数/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
_________
36.0
③
______________
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t 2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁
发生了________________(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3 中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的
方向________；此时，炭粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_______。
(3)图中U 形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是_______。
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(4)图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是______(填“a”“b”或“c”)。
②环境中的Cl-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Cu2(OH)3Cl↓，其
离子方程式为____________。
【答案】(1) 2.0 炭粉含量的影响
(2) 吸氧
还原 O2+ 2H2O+4e- = 4OH-
(3) pH=3 的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大
(4) c 2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓
【解析】(1)探究弱酸条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，如图所示。②探究醋酸浓度的影响，
故铁粉质量不变，为2.0g；③炭粉质量变化，可知探究炭粉含量的影响；(2)t2时，容器中压强明显小于起
始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为
，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+ 2H2O+4e- = 4OH-；(3) pH=3
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的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大，故U 形管左端红墨水柱下降。(4)①根据图
知，O2得电子生成OH-，Cu 失电子生成Cu2+，发生吸氧腐蚀，则Cu 作负极，即c 是负极。②Cl-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Cu2(OH)3Cl，负极上生成Cu2+、正极上生成
OH-，所以该离子反应为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓。
23．铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理铝件表面，优化氧化膜结
构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化膜厚度，操作步骤如下：
(1)铝片预处理
铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH 溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：
_______；再用10％(质量分数)的HNO3溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68％(质量分数)的浓
硝酸配制该化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有_______、_______、玻璃棒和胶头滴管。
(2)电解氧化
取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06A，用直流电源在5～6mol/L 硫酸中电解。其中
铝片接电源_______极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C 三个阶段(如图
所示)，C 阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为_____，A 阶段电压逐渐增大的原因是_____。
(3)氧化膜质量检验
取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液
(3gK2Cr2O7+75mL 水+25mL 浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3+)所需时间，可判断氧化膜的
耐腐蚀性。写出该变色反应的离子方程式：_______。
(4)氧化膜厚度测定
①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4.0cm2，洗净吹干，称得质量为0.7654g；
②将铝片浸于60℃的溶膜液中煮沸10 分钟进行溶膜处理；
③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.7442g。
已知氧化膜的密度为2.7g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为_____μm(1μm=1×10-4cm)。
【答案】(1) Al2O3+2OH-=2AlO2
-+H2O 烧杯 量筒
(2) 正 2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+、Al2O3+6H+=Al3++3H2O 电流不变时，氧化膜覆盖阳极表
面，电阻增大
(3)2Al+ Cr2O7
2-
+14H+=2Cr3++2Al3++7H2O
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(4)19.6
【解析】(1)铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH 溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，即
Al2O3与NaOH 溶液反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2 AlO2
-+H2O，用浓硝酸配制一定量的10％(质量分
数)的HNO3溶液，需要的实验步骤为：计算、量取、稀释、装瓶，需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻
璃棒和胶头滴管；(2)本电解的目的是将铝片电解氧化生成致密的氧化物保护膜，电解池中阳极发生氧化反
应，则其中铝片接电源正极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C 三个阶
段(如图所示)，C 阶段多孔层产生孔隙即生成有Al2O3保护膜，同时又被生成的H+消耗掉一部分Al2O3，从
而形成多孔层产生空隙，该过程的离子反应方程式为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+、Al2O3+6H+=Al3++3H2O，随
着电解的进行氧化膜覆盖阳极表面厚度加厚，电阻增大，则为了保持电流不变，则A 阶段电压需逐渐增大；
(3)该变色反应即K2Cr2O7转化为了Cr3+，被还原，即Al 参与该反应转化为Al3+，根据氧化还原反应配平可
得，该反应的离子方程式为：2Al+ Cr2O7
2-
+14H+=2Cr3++2Al3++7H2O；(4)由题干可知，氧化膜的质量为：
0.7654g-0.7442g=0.0212g，则氧化膜的体积为：
=0.00785cm3，则氧化膜的厚度为：
=0.00196cm=19.6μm。
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