福建省2014年理综试题，题24涉及电化学腐蚀的内容。要求考生判断，海水对铁闸的腐蚀，生成铁锈最多的位置。答案是铁闸紧靠水线下的区域，，而不是在铁闸的下部。这是为什么呢？

钢铁的电化腐蚀，生锈和腐蚀是不同的两个概念，铁氧化转化为亚铁离子，变质损坏，是腐蚀；铁生成水合氧化铁是生锈。两个过程经常相伴发生。中学教材对钢铁吸氧腐蚀，是从微观上做最粗略的分析：钢铁在溶解有氧气的中性或酸性很弱的溶液中发生吸氧腐蚀时，铁失去电子氧化为亚铁离子被腐蚀；水中溶解氧从钢铁的碳上结合电子还原为氢氧根离子。和亚铁离子结合成氢氧化亚铁，并进一步转化为铁的氧化物水合物，形成铁锈。

实际上，钢铁闸门在海水中发生吸氧腐蚀的过程中，发生的原电池反应，主要是由于水中不同部位溶解氧的浓度不同而引起的。在空气与海水(或含电解质的溶液)的交界面附近，氧气的浓度比下层大， 铁闸门在空气和溶液交界面附近的区域，铁碳和溶解氧间的电极电势比较高，成为正极，发生还原反应：O₂＋4e^-＋2H₂O==4OH^－；而铁闸门下部区域成为负极，发生氧化反应：Fe－2e^-==Fe^2＋。所生成的亚铁离子扩散到接近水面区域，和OH^－形成Fe(OH)₂，并继续演化形成铁锈。(当然，上部区域的OH^－也会扩散到下部，但是，下部氧气少，形成铁锈能力弱。)相反，下部的铁闸氧化腐蚀的程度大于接近水面的区域。这在日常生活中是可以观察到的，如钉入木头很久的锈铁丁，钉的下部比上部腐蚀更严重，变的更细，钉上部表面锈的厉害。

由于我国中学教材没有介绍农差电池，学生对该问题的理解判断会有困难。有人认为，这道试题，有助于纠正教学中把铁的腐蚀和生锈混为一谈的弊病，让师生明白腐蚀最厉害和生锈最多的部位并非一致的。

关于铁闸生锈的补充(来源于 http://blog.sina.com.cn/s/blog_54b3babc0102v5k5.html)

铁闸生锈真是个复杂的现象，中学老师也不一定清楚其中的具体机理和过程，更何况是参加高考的学生。所以考查的内容虽然是简单的，但放在一个复杂的背景下考查，难道是为了考查“思维和推理能力”？

首先，先介绍一下腐蚀中的微电池(微观腐蚀电池)和宏电池(宏观腐蚀电池)模型：

那么铁闸生锈的那道题目，应该用宏电池模型进行解释C处的“腐蚀最严重”。所以学生学习吸氧腐蚀的时候，如果老师过于强调微电池(铁不纯含碳，铁为负极，碳为正极)的话，学生就会在高考中用错解题的模型，那么答案自然就容易出错。

其次，即使是用宏电池模型来解释吸氧腐蚀且属于局部腐蚀(很拗口，因为吸氧腐蚀也可以是均匀腐蚀，局部腐蚀也不一定是吸氧腐蚀)时，也有许多注意点，例如电极的位置。我们先从平面的结构来认识一下，这种局部腐蚀。将氯化钠、酚酞和铁氰化钾混合溶液滴在铁片上。[1]

刚开始，混合溶液含氧充足且分布均匀，铁片表面的划痕存在结构性的差异——物理结构的不均匀，划痕处为负极，无划痕的地方为正极(图中的初始外观) 。

随着反应的进行，混合溶液中的氧气耗尽。水膜的边缘比较薄，有利于氧气的溶解，因此，正极的反应会逐步移到水膜的边缘，边缘出现一圈红色(中间原来红色的区域会慢慢消失，因为溶液的酸碱度发生变化)。而水滴的中心位置水膜最厚，因氧气最难溶而容易发生铁的溶解，为负极。

最后，由于离子的迁移，外围的OH^－向中心传递，中心的Fe^2＋向外围传递，所以在水滴的中心和边缘出现一个棕色的圈[Fe(OH)₃]，逐渐达到稳定状态(图中其后外观) 。

所以，这样的一个静态观察的实验，正负极的位置也是存在一个变化的过程：先是微电池，随后是宏电池。更不要说海水中的铁闸，由于海水的波动，这个正负极的位置虽然能从理论上分析出来，但要在图中标出却异常困难，因此需要做一个相对静态的假想。a处为湿润的铁闸，b处为水线下不远处，C为再稍远离水线一点的铁闸。

好了，模型确定了。在反应的过程中铁闸附近海水中的氧气可能会被耗尽，但是不可否认整个海水中的溶解氧是巨大(否则鱼类不能生存)，远处的溶解氧最终还是会扩散到铁闸附近的(即使是稍远离水线的C处或C处以下更深的位置)。所以，生活中的经验告诉我们，毫无防护的铁件只要泡在海水中，泡到水的部分迟早都会生锈。那么，这个“都会生锈”其实就考虑到了微电池(铁不纯含碳和铁闸表面的物理结构不均等)。－－这就是各版本教材中铁不纯含碳时的腐蚀微电池模型，其正负极距离很近，并非示意图中那么远。

但考试考的不是微电池，所以我们先忽略微电池的发生。首先，最容易确定正极——铁闸湿润的地方(A处)。高考题中，过于静态(没有指出a是否为被海浪打湿的地方)所以示意图不够真实。当然，A以上铁闸干燥的位置，不是正极！那么这个负极就是水线以下的全部(因为电阻不大，腐蚀电位视为相同或接近，或者按物理的理解为“等势”)——这也是生活经验中的，长期泡在水中的铁件，水线下的位置会比水线上细的缘故。注意哦，水线下的任意位置都会变细，可能不同位置变细程度会有不同，但一定比水线上来得细。在海水中，会更复杂一些，因为海水的冲刷而发生冲刷腐蚀，所以实际腐蚀程度最大的地方真不好确定，但高考题就忽视这个问题吧。

那么，可见高考题中的“C腐蚀最严重的区域”是一个假定：冲刷造成的、或由于铁闸电阻很大，“不等势”(C为腐蚀电势最低的位置)等。反正，题目已经暗示我们，C为负极。

不管题目本意是否设定“B为正极”，最终都将得出B处铁锈最多的结论。因为B离水面近，有更充足的氧气，而铁锈的生成需要氧气的作用。

也就是说，只要有充足的氧气，B处发生微电池腐蚀，也是生成铁锈最多的地方。这里需要注意，与润湿的A处不同，A处由于是宏电池的正极，受到生成的OH-等因素影响，铁表面的氧化物比较致密，不易腐蚀而生成铁锈(当然与铁闸完全干燥的位置相比，还是会有些铁锈的)。B则是宏电池的负极(水线下都是负极)，只是与氧接触更充分，因而也同时有微电池腐蚀发生，铁锈最多(微电池正负极间距近，所以铁锈就差不多在电极附近生成)。——所以B出铁锈最厚，而铁锈厚的一个好处就是会一定程度上保护内部的铁(这个保护作用很差劲，但聊胜于无)。

然后再回想C处腐蚀最严重，就可以理解了。

但高考题是这么考的吗？显然不是。其本意，应该只是预设B为正极、C为负极，B有充足的氧气而是铁锈生成最多，C为负极而溶解最多。那么这样简单的预设放在实际情况比较复杂的背景下考查，实在是不合理。因为按造宏电池的预设，C处的Fe^2＋要迁移到B处，与OH^－生成Fe(OH)₂，然后再变成Fe(OH)₃，最后得到铁锈。可是海水那么大的容量，Fe^2＋为什么哪里都不去，偏偏跑去b处？在原电池、电解池中，离子在溶液中的传递有三种方式：扩散、对流、电迁移，在海水这样宏大而波动的环境中，这个电迁移实在不算什么，远不如海水波动造成的搅拌(对流)作用——如果搅拌一下的话，Fe^2＋怎么可能还会“千里迢迢”地从C点移到间隔很远的b点？所以铁锈哪里最多，要么考虑B、C间距非常近，要么就考虑“哪里氧气多，哪里就生锈多”——这是从氧气的角度来说的。但是不少学生想叉了，从铁的溶解来考虑“哪里腐蚀，哪里就生锈”，结果答成C处了——然后就答错了。

总结

所以，合理的模型应该是：A为湿润的铁闸，由于氧气最多而“钝化”作用强，是宏电池腐蚀的正极，微电池腐蚀程度很低，铁锈很少；B为水线下一些的地方，氧气充足，但由于电解质溶液多而“钝化”作用远不如A处，主要发生微电池腐蚀，同时为宏电池负极，铁锈多；C处离水线稍远，氧气不如A、B充分，因而主要是宏电池腐蚀的负极，同时伴随一些微电池腐蚀，生成铁锈虽然不如B处，但远超A处。