湖北省黃岡市2019高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電化學(xué)導(dǎo)學(xué)案.doc

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電化學(xué)專題 李仕才 考情分析 電化學(xué)的內(nèi)容是歷年高考的重要知識點之一，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，考查的內(nèi)容有：原電池、電解池、電鍍池的電極名稱及根據(jù)總反應(yīng)方程式書寫原電池各電極反應(yīng)式、根據(jù)電解時電極變化判電極材料或電解質(zhì)種類、根據(jù)反應(yīng)式進(jìn)行計算、與電解池及電鍍池精煉池進(jìn)行綜合考查、提供反應(yīng)方程式設(shè)計原電池、提供電極材料電解質(zhì)溶液進(jìn)行原電池是否形成的判斷、與圖像進(jìn)行結(jié)合考查各電極上質(zhì)量或電解質(zhì)溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化等。其中原電池的工作原理及其電極反應(yīng)式的書寫、電解產(chǎn)物的判斷和計算是高考命題的熱點。 【考綱要求】 1.理解原電池和電解池的工作原理，寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理；認(rèn)識化學(xué)能與電能的實際意義及其重要應(yīng)用。 3.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理，認(rèn)識金屬腐蝕的危害， 4.了解防止金屬電化學(xué)腐蝕的主要措施 【模塊一】基礎(chǔ)知識梳理 第一課時 原電池 【復(fù)習(xí)目標(biāo)】 1、使學(xué)生理解原電池工作原理，掌握形成原電池的條件以及原電池正、負(fù)極的確定、電極反應(yīng)式的書寫。 2、了解日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池。 3、了解金屬腐蝕的的原理。 【復(fù)習(xí)重點】 1、原電池工作原理，形成原電池的條件、原電池正、負(fù)極的確定、電極反應(yīng)式的書寫。 2、化學(xué)電源和新型化學(xué)電池。 3、金屬腐蝕。 【考點、熱點、難點】 一、原電池的構(gòu)成及反應(yīng)原理 1、定義:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 實質(zhì):是依據(jù)一定條件,將氧化還原反應(yīng)中還原劑失去的電子經(jīng)過導(dǎo)線傳給氧化劑,使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在負(fù)、正兩極進(jìn)行。 2、形成條件: ①有兩種活潑性不同的金屬(或一種是非金屬)作電極。②有電解質(zhì)溶液(一般與活潑的電極發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng));③形閉合回路。 二、原電池正負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫 1、電極的判斷 ①根據(jù)電極的活潑性:較活潑的金屬為負(fù)極,較不活潑的金屬為正極. ②根據(jù)氧化還原反應(yīng):發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極。 ③根據(jù)電子流向或電流流向:電子流出(電流流入)的為負(fù)極,電子流入(電流流出)的為正極。 2、電極反應(yīng)式的書寫 三、化學(xué)電池的工作原理 1、化學(xué)電池的主要類型:鉛蓄電池、干電池、鋰電池、燃料電池。 2、幾種化學(xué)電池的電極材料、電解質(zhì)溶液、電極反應(yīng)式。 3、規(guī)律:在酸性介質(zhì)的電極反應(yīng)中不出現(xiàn)OH-,在堿性介質(zhì)的電極反應(yīng)中不出現(xiàn)H+。 四、金屬的腐蝕和防護(hù) 1、實質(zhì):是金屬原子失去電子被氧化為離子的過程,即M-ne-=Mn+。 2、分類(根據(jù)與接觸的介質(zhì)類型) ①化學(xué)腐蝕:金屬與外界物質(zhì)接觸直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如:鐵跟氯氣反應(yīng)而腐蝕。 ②電化學(xué)腐蝕(簡稱電化腐蝕):不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時,會發(fā)生原電池反應(yīng),較活潑的金屬失電子而被氧化。 3、防護(hù)(1)改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu);(2)覆蓋保護(hù)層;(3)電化學(xué)保護(hù)。 4、金屬腐蝕快慢的判斷:電解池(陽極)>原電池(負(fù)極)>純金屬>原電池(正極)>電解池(陰極) 第二課時 電解原理 【復(fù)習(xí)目標(biāo)】 1、理解電解的基本原理,掌握一般反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法，學(xué)會確定電解池的陰、陽極。 2、通過對比、分析,明確原電池與電解池的區(qū)別和聯(lián)系。 3、了解銅的電解精煉和電鍍銅及氯堿工業(yè)反應(yīng)原理，正確書寫電極反應(yīng)方程式和電解的總化學(xué)方程式。 【復(fù)習(xí)重點】 1、電解的基本原理。 2、電解的應(yīng)用。 【考點、熱點、難點】 一、電解池 1、定義:將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 2、形成條件： (1)兩個電極:陽極(和外加電源正極相連)和陰極(和外加電源負(fù)極相連)； (2)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)； 陽極:氧化 (3)形成閉合回路。 陰極:還原 3、電解池的反應(yīng)原理:電源 電流 電子轉(zhuǎn)移 氧化還原 二、電解池電極判斷及電解規(guī)律 1、陰、陽極判斷依據(jù):(1)與電源連接方式,(2)電極反應(yīng),(3)三個流向。 2、電解時電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物判斷①非惰性電極:電極本身失電子而溶解,②惰性電極:溶液中陰離子失電子。 放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根 (2)陰極產(chǎn)物判斷:電極不參加反應(yīng),溶液中陽離子放電。 放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3>Mg2+>Na+ 3、惰性電極電解的類型 (1)電解水型:如電解NaOH、H2SO4、Na2SO4等溶液; (2)分解電解質(zhì)型:如電解CuCl2等溶液; (3)放氫生堿型:如電解NaCl、KBr等溶液; (4)放氧生酸型:如電解CuSO4、AgNO3等溶液。 三、電解原理的應(yīng)用： 1、電解精煉銅:以精銅作陰極,以粗銅作陽極,電解硫酸銅溶液。 2、電鍍 (1)電極:陽極—鍍層金屬,陰極—待鍍金屬,電鍍液—含有鍍層金屬離子的溶液。 (2)電鍍特點:電極本身參加了反應(yīng),電鍍過程中電鍍液的濃度不變。 3、氯堿工業(yè) (1)電解前應(yīng)凈制以除去Mg2+、Ca2+、SO42-等雜質(zhì)離子; (2)電極反應(yīng)式:陽極(石墨)2Cl- - 2e- = Cl2↑,陰極(鋼鐵)2H+ + 2e- = H2↑, 總反應(yīng)2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ (3)離子交換膜的作用:防止氯氣和氫氣接觸爆炸,防止氫氧化鈉進(jìn)入陽極區(qū)與氯氣反應(yīng)。 【模塊二】典例講解 考向一：原電池 A.原電池工作原理 1.鋅—空氣電池是金屬空氣電池的一種，電解質(zhì)溶液為KOH溶液時，反應(yīng)為：2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-。下列有關(guān)說法正確的是 （ ） A．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．正極附近溶液的pH不斷減小 C．OH-由鋅電極移向石墨電極 D．Zn 電極上發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42- B.鹽橋原電池裝置分析 2．一定條件下，實驗室利用如圖所示裝置，通過測電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時間后，兩電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是(　　) A．右池中的銀電極作負(fù)極B．正極反應(yīng)為Ag－e－===Ag＋ C．總反應(yīng)為Ag＋＋Cl－===AgCl↓D．鹽橋中的NO向右池方向移動 C.可逆反應(yīng)中的“鹽橋” 3．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　) A．反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流表讀數(shù)為零時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極 考點二　原電池原理的四大應(yīng)用 A.設(shè)計原電池 1.根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2 要求：（1）畫出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯和鹽橋。 （2）注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。 （3）寫出兩個電極上發(fā)生的電極反應(yīng)。 B.金屬活動性強(qiáng)弱的比較 2.有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實驗：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動性順序是 （ ） A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E 考點三　電解原理 電極反應(yīng)式，電解總方程式的書寫 1．按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液： (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 (4)用鐵作電極電解NaOH溶液 (5)用銅作電極電解鹽酸溶液 考向二　電解原理和電解規(guī)律的考查 1．觀察下列幾個裝置示意圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．裝置甲中陽極上析出紅色固體 B．裝置乙中銅片應(yīng)與電源負(fù)極相連 C．裝置丙中外電路電流方向：b極→a極 D．裝置丁中陰極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ 2．下列裝置的線路接通后，經(jīng)過一段時間，溶液的pH明顯減小的是(　　) 3.圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是(　　) A．濾紙上c點附近會變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．Z中溶液的pH先減小，后增大 D．溶液中的SO向Cu電極定向移動 考點四　電解原理的應(yīng)用 A　電解原理的“傳統(tǒng)”應(yīng)用 1．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 2．(1)①電鍍時，鍍件與電源的極連接。 ②化學(xué)鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層。若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。 (2)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為。 (3)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法中正確的是。 a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng) c．溶液中Cu2＋向陽極移動 d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (4)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為。 若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為。 3．(2015高考上海卷節(jié)選)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖所示是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。 完成下列填空： (1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：。 (2)離子交換膜的作用為：、。 (3)精制飽和食鹽水從圖中位置補(bǔ)充，NaOH溶液從圖中位置流出。(填“a”、“b”、“c”或“d”) B 電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用 1．氨是生產(chǎn)氮肥、尿素等物質(zhì)的重要原料。電化學(xué)法是合成氨的一種新方法，其原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．圖中所示物質(zhì)中，X為H2，Y為N2 B．Y參與的電極反應(yīng)為H2＋2e－===2H＋ C．當(dāng)有3 mol H＋通過質(zhì)子交換膜時，Z的體積為22.4 L D．反應(yīng)過程中左邊區(qū)域溶液pH逐漸升高 2．在電解液不參與反應(yīng)的情況下，采用電化學(xué)法還原CO2可制備ZnC2O4，原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．電解結(jié)束后電解液Ⅱ中c(Zn2＋)增大B．電解液Ⅰ應(yīng)為ZnSO4溶液 C．Pt極反應(yīng)式為2CO2＋2e－===C2OD．當(dāng)通入44 g CO2時，溶液中轉(zhuǎn)移1 mol電子 3.電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下： 電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰陽兩極均為惰性電極。 (1)A極為，電極反應(yīng)式為。 (2)B極為，電極反應(yīng)式為。 電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是，說明理由：。 C　電解原理在環(huán)境治理中的應(yīng)用 4．用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．X為直接電源的負(fù)極，Y為直流電源的正極 B．陽極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．圖中的b>a D．該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 5．(2017南師附中模擬)電化學(xué)降解法治理水中硝酸鹽的污染原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．B為電源正極 B．電解過程中H＋向陽極移動 C．陰極反應(yīng)式為2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ D．理論上電解過程中陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體在同溫同壓下體積比為2∶5 D　電解原理在物質(zhì)分離、提純中的應(yīng)用 6．(2018廣州綜合測試)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．通電后陰極區(qū)溶液pH會增大 C．K＋通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D．純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出 考點五　辨析多池組合、突破電化學(xué)計算 1．辨析多池組合 (1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池。 (2)根據(jù)電池中的電池材料和電解質(zhì)溶液判斷： 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。 (3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷： 在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖所示：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。 2．突破電化學(xué)計算 原則：電化學(xué)的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，無論是單一電池還是串聯(lián)電解池，均可抓住電子守恒計算。 關(guān)鍵：a.電極名稱要區(qū)分清楚；b.電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確； c．各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒。 方法：(1)根據(jù)電子守恒計算 用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)總反應(yīng)式計算 先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。 (3)根據(jù)關(guān)系式計算 根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 注意　在電化學(xué)計算中，還常利用Q＝It和Q＝n(e－)NA1.6010－19 C來計算電路中通過的電量。 考向一　多池串聯(lián)的分析與計算 1.(2017四川綿陽調(diào)研)按如圖裝置進(jìn)行電解(均是惰性電極)，已知A燒杯中裝有500 mL 20%的NaOH溶液，B燒杯中裝有500 mL pH為6的CuSO4溶液。通電一段時間后，在b電極上收集到28 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則B燒杯中溶液pH變?yōu)?溶液體積變化忽略不計)(　　) A．4　　　　　 B．3 C．2 D．1 2．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ的質(zhì)量減少2.7 g時，電極Ⅳ的質(zhì)量減少9.6 g C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 考向二　電解的分階段計算 3．將等物質(zhì)的量濃度的CuSO4和NaCl等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t的變化如圖所示，則下列說法錯誤的是(　　) A．陽極先析出Cl2，后析出 O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2 B．AB段陽極只產(chǎn)生Cl2，陰極只產(chǎn)生Cu C．BC段表示在陰極上是H＋放電產(chǎn)生了H2 D．CD段相當(dāng)于電解水 4．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(K＋)為0.2 molL－1 B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子 C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 mol D．電解后溶液中c(H＋)為0.2 molL－1 考點六　金屬的腐蝕與防護(hù) 考向一　金屬腐蝕快慢的比較 1．(2016浙江名校聯(lián)考)如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為(　　) A．②①③④⑤⑥　 B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 2．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(　　) A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時，Cu??Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，Zn??MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 考向二　對析氫腐蝕和吸氧腐蝕的考查 3．利用如圖裝置進(jìn)行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時間后，a管液面高于b管液面 C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋ 考向三常見金屬防護(hù)措施 5.全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是 (　　) A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池 B．金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬 C．金屬棒M上發(fā)生反應(yīng)：M－ne－―→Mn＋ D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法