2019-2020年高中化學(xué) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)和本章復(fù)習(xí) 人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)和本章復(fù)習(xí)二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)：1. 金屬的電化學(xué)腐蝕及金屬的電化學(xué)防護(hù)是重點(diǎn)2. 金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學(xué)原理是難點(diǎn)3. 培養(yǎng)將知識(shí)整合理解的能力三. 具體內(nèi)容：（一）金屬的電化學(xué)腐蝕1. 金屬腐蝕的本質(zhì)2. 金屬腐蝕的類型（1）化學(xué)腐蝕（2）電化學(xué)腐蝕3. 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕（1）吸氧腐蝕（2）析氫腐蝕（二）金屬的電化學(xué)防護(hù)1. 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法2. 外加電流的陰極保護(hù)法3. 其他防護(hù)方法（三）本章知識(shí)復(fù)習(xí)1. 銅鋅原電池2. 一次電池3. 二次電池4. 燃料電池5. 電解池6. 電解原理的應(yīng)用【典型例題】例1 下列各種鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，當(dāng)鍍層破損時(shí)相同的普通環(huán)境中，最易被腐蝕的是（ ）A. 鍍鋅鐵（白鐵） B. 鍍錫鐵（馬口鐵） C. 鍍銅鐵 D. 鍍銀鐵答案：D 解析：考察金屬保護(hù)的原理判斷。例2 ZnAg原電池常用作電子表的電源，其工作原理為：ZnAg2OH2O2AgZn（OH）2，下列說(shuō)法正確的為（ ）A. 電解質(zhì)溶液PH變小 B. OH向負(fù)極作定向移動(dòng)C. 正極的氧化產(chǎn)物為Ag D. 電解質(zhì)溶液質(zhì)量增大答案：B解析：考察基本的化學(xué)電源的判斷。例3 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ）A. 4Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）3 B. 2Fe+2H2O+O22Fe（OH）C. 2H2O+O2+4eOH D. Fe3eFe3+答案：D 解析：考察鋼鐵吸氧腐蝕的原理。 例4 鋰電池一種是常用的電池（鋰是一種堿金屬元素，其相對(duì)原子質(zhì)量為7），由于它的比容量（單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起博器，一般使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年。它的負(fù)極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為：LiMnO2LiMnO2 試回答：鋰電池比容量特別大的原因是_。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因_。 最近，又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3（Y：釔）的ZrO2（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。 電池的正極反應(yīng)式為_。 放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2離子的移動(dòng)方向是向_極移動(dòng)（填正或負(fù)）。 答案：鋰的摩爾質(zhì)量小；2Li + 2H2O = 2LiOH + H2；O2+4e=2O2；負(fù) 解析：判斷新型電池，結(jié)合已有的金屬化合物知識(shí)。 例5 在鋁表面著色，先應(yīng)用電解法使鋁表面附上一層氧化鋁，其方法是將鋁件作陽(yáng)極，鐵作陰極，用碳酸氫鈉作電解液進(jìn)行電解。其原理是通電后在鋁件與電解液的接觸面上逐漸形成一層Al（OH）3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)，并產(chǎn)生熱量使Al（OH）3分解，從而在鋁表面形成一層較厚的氧化膜。試回答：（1）鋁表面形成Al（OH）3薄膜的電極反應(yīng)式為_（2）電解過(guò)程中，必須使電解槽pH保持相對(duì)穩(wěn)定（不能太大，也不能太?。┑脑蚴莀（3）使用NaHCO3溶液為電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)pH的增大，能說(shuō)明這一原理的離子反應(yīng)方程式為_答案：Al3e+3OH=Al（OH）3；為氫氧化鋁能溶于堿；因?yàn)樘妓釟涓茈婋x出氫離子。解析：判斷電解池在金屬使用中的應(yīng)用。 例6 銀器的保護(hù)主要是維持它的原貌，對(duì)于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器，可將其和鋁片一起接觸浸泡在稀NaOH溶液中，經(jīng)一定時(shí)間污跡消失，取出后用水洗干凈，再用軟布或棉團(tuán)擦光。有關(guān)敘述正確的是（ ）A. 溶液中的OH離子向正極移動(dòng) B. 在銀表面上的反應(yīng)為：Ag2S+2e=2Ag+S2 C. 在鋁表面的反應(yīng)為：Al3e=Al3+ D. 在鋁表面的反應(yīng)為：Al+4OH+3e=AlO2+2H2O 答案：BD 解析：考察電化學(xué)原理在金屬防護(hù)中的應(yīng)用。 例7 近年來(lái)，加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀（KIO3），碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液為電解液，在一定條件下電解，反應(yīng)方程式為：電解KI + 3H2O KIO3 + 3H2。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）A. 電解時(shí)，石墨作陰極，不銹鋼作陽(yáng)極 B. 電解時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)是：I 6e + 3H2O = IO3 + 6H+ C. 溶液調(diào)節(jié)至強(qiáng)酸性，對(duì)生產(chǎn)有利D. 電解前后溶液的pH幾乎不變 答案：BD 解析：考察電解原理的應(yīng)用。例8 燃料電池是一種新型電池，它主要是利用燃料在氧化過(guò)程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池的基本反應(yīng)是：X極：1/2O2（g）H2O（l）2e=2OHY極：H2（g）2OH=2H2O（l）2e 下列判斷正確的是（ ）A. 兩電極的電極材料不能相同 B. 該電池工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色火焰C. 工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液pH增大 D. 工作時(shí)負(fù)極區(qū)附近pH變小答案：D 解析：考察燃料電池的判斷和區(qū)分其與燃料燃燒的區(qū)別。【模擬試題】（答題時(shí)間：40分鐘）1. 鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為硫酸溶液，工作時(shí)的反應(yīng)為PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，下列結(jié)論正確的是（ ） A. Pb為正極被氧化 B. 溶液的PH值不斷減小C. SO42只向PbO2處移動(dòng) D. 電解質(zhì)溶液的密度不斷減小2. 鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后浸入0.01 molL1的食鹽溶液中，可能發(fā)生（ ）A. 碳棒附近聚集OH B. 碳棒上放出Cl2C. 鐵釘被氧化 D. 碳棒上放出O23. 據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量更大，而且沒(méi)有鉛污染。其電池反應(yīng)為：2ZnO22ZnO，原料為鋅粉，電解液和空氣，則下列敘述正確的是（ ）A. 鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B. 負(fù)極反應(yīng)為Zn2eZn2C. 正極發(fā)生氧化反應(yīng) D. 電解液可能是強(qiáng)酸4. 已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極：PbSO2ePbSO4，正極：PbO24HSO2ePbSO42H2O，當(dāng)鉛蓄電池放電轉(zhuǎn)移的電子能氧化Cl制得Cl2 22.4L（標(biāo)況）時(shí)，電池內(nèi)消耗的硫酸的物質(zhì)的量至少是（ ）A. 2.5 mol B. 5 mol C. 1 mol D. 2 mol5. 鋅錳干電池是普遍使用的化學(xué)電池，其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊狀物。以鋅筒為負(fù)極材料，石墨為正極材料。工作時(shí)反應(yīng)方程式是：Zn2MnO2NHZn+MnONHHO（1）試寫出干電池放電時(shí)的正、負(fù)電極反應(yīng)式：正極：_負(fù)極：_；干電池用久了就會(huì)變軟，其原因是_。（2）正極反應(yīng)中，前后經(jīng)歷下列反應(yīng)：2NH42e2NH3H2；2Mn2H2Mn2O3H2O，如果沒(méi)有MnO2參與，干電池將難于持續(xù)穩(wěn)定工作。試說(shuō)明理由：_。6. 某原電池中，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4，分別向負(fù)極通入CO（或CH4、或H2S），向正極通入O2（或Cl2），試完成下列問(wèn)題：（1）當(dāng)分別通入CH4和O2時(shí)： 正極反應(yīng)：_； 負(fù)極反應(yīng)：_； 電池總反應(yīng)：_； 電解質(zhì)溶液pH的變化_。（填“增大”“減小”或“不變”。下同）（2）當(dāng)分別通入CO和O2時(shí)： 正極反應(yīng)：_； 負(fù)極反應(yīng)：_； 電解質(zhì)溶液pH的變化：_。（3）當(dāng)分別通入H2S和Cl2時(shí)： 正極反應(yīng)：_； 負(fù)極反應(yīng)：_； 電池總反應(yīng)：_； 電解質(zhì)溶液pH的變化：_。7. 在CuZn原電池中，200mL H2SO4溶液的濃度為0.125mol/L，若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子為_mol，溶液的pH值為_。（溶液體積變化忽略不計(jì)，已知lg2=0.3 lg3=0.5 ）8. 為了保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可使它與（ ）A. 直流電源負(fù)極相連 B. 銅板相連C. 錫板相連 D. 直流電源正極相連9. 埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下，被腐蝕速率最慢的是（ ） A. 在含鐵元素較多的酸性土壤中 B. 在潮濕疏松的堿性土壤中 C. 在干燥致密不透氣的土壤中D. 在含碳粒較多，潮濕透氣的中性土壤中10. 下列變化中屬于原電池反應(yīng)的是（ ）A. 白鐵（鍍Zn鐵）表面有劃損時(shí)，也能阻止鐵被氧化 B. 在空氣中金屬鋁表面迅速被氧化形成保護(hù)膜 C. 紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)色保護(hù)層 D. 在鐵與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)，加幾滴CuSO4溶液，可加快H2的產(chǎn)生11. 下列過(guò)程需通電后才能進(jìn)行的是（ ） A. 電離 B. 電解 C. 電化腐蝕 D. 電泳12. 下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法中不正確的是（ ）A. 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化B. 金屬腐蝕一般包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕C. 純的金屬一般難以發(fā)生電化學(xué)腐蝕D. 鋼鐵在酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生吸氫腐蝕【試題答案】1. D 2. C 3. B 4. D5.（1）正極：2NH4+2MnO2+2e=2NH3+Mn2O3+H2O；負(fù)極：Zn2e=Zn2+；電池放電過(guò)程中有水產(chǎn)生、鋅筒變薄造成干電池變軟；（2）正極反應(yīng)的中間產(chǎn)物H2附著于石墨，增加電池內(nèi)阻。 6.（1） 正極反應(yīng)：2O28e8H4H2O； 負(fù)極反應(yīng)：CH48e2H2OCO28H； 電池總反應(yīng)：CH42O2CO22H2O； 變大 （2） 正極反應(yīng)：O24e4H2H2O； 負(fù)極反應(yīng)：2CO4e2H2O2CO24H； 不變 （3） 正極反應(yīng)：Cl22e2Cl； 負(fù)極反應(yīng)：H2S2e2HS； 電池總反應(yīng)：Cl2H2S2Cl2HS； 變小 7. 0.015；3.2 8. A 9. C 10. AD 11. BD 12. D【試題解析】1. A中Pb為負(fù)極，被氧化；因?yàn)榱蛩岜幌?，所以pH變大；D中因?yàn)槿苜|(zhì)硫酸不斷反應(yīng)，所以密度變小。2. 發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵釘為負(fù)極，碳為正極。3. 根據(jù)原電池原理，還原劑在負(fù)極反應(yīng)，正極是氧化劑反應(yīng)，發(fā)生還原反應(yīng)，而電解質(zhì)若為酸，則不能生成氧化鋅。4. 根據(jù)Cl2的體積可以知道其物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，而根據(jù)總反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2mol電子，需2mol硫酸。5. 根據(jù)題中所給電池的總反應(yīng)，由于負(fù)極反應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單，先寫出負(fù)極反應(yīng)，再用總反應(yīng)減負(fù)極反應(yīng)得正極反應(yīng)。6. 區(qū)分電解池和原電池，會(huì)判斷其中的電極反應(yīng)。7. 根據(jù)氣體是氫氣，其體積換算成物質(zhì)的量，而1mol氫氣轉(zhuǎn)移2mol電子，可以計(jì)算出電子數(shù)；再根據(jù)題中所給的硫酸的量反應(yīng)掉的硫酸的量，計(jì)算出剩余的氫離子，來(lái)計(jì)算pH。8. 采用外加電源的陰極保護(hù)法。9. A發(fā)生析氫腐蝕，BD發(fā)生吸氧腐蝕。10. BC為直接化學(xué)反應(yīng)。12. D是析出氫氣，而不是吸收氫氣。