1第九章第九章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第第 課時(shí)課時(shí)2 化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的本質(zhì)區(qū)別是有無(wú)電流，即是否能形成原電池。關(guān)鍵一看是純金屬還是合金或有兩種金屬相連，二看有無(wú)電解質(zhì)溶液或水膜。金屬腐蝕的概念和分類金屬腐蝕的概念和分類鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的原理鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的原理3 下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是（ ） A.金屬腐蝕指不純金屬接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 B.電化腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,負(fù)極吸收氧氣最終轉(zhuǎn)化為鐵銹 D.金屬的電化腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同,但電化腐蝕伴有電流產(chǎn)生4 A項(xiàng)中不是金屬腐蝕的條件，而是電化腐蝕的條件，B項(xiàng)中在外加電流的作用下不是發(fā)生原電池腐蝕，即不是電化腐蝕，C項(xiàng)中鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,但負(fù)極是金屬單質(zhì)失去電子成為金屬陽(yáng)離子（氧化反應(yīng)），D項(xiàng)中金屬的電化腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同,其主要區(qū)別是電化腐蝕伴有電流產(chǎn)生。D5 （2008重慶）如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠（離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng)），下列敘述正確的是（ ）6 A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 本題主要考查鋼鐵腐蝕的基本原理。a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負(fù)極：Fe-2e-Fe2+，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu作正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作負(fù)極：Al-3e-Al3+，發(fā)生氧化反應(yīng)，而Fe作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。B7 1.金屬的防護(hù)目的：防止金屬被氧化。 2.金屬防護(hù)的依據(jù)：依據(jù)金屬腐蝕發(fā)生的化學(xué)原理和腐蝕的類型來(lái)確定防護(hù)方法。 3.金屬腐蝕的防護(hù)方法 （1）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如在鋼中加Cr、Ni制成不銹鋼）；金屬防護(hù)的方法和原理金屬防護(hù)的方法和原理 8 （2）在金屬表面覆蓋保護(hù)層；以鋼鐵的防護(hù)為例，根據(jù)保護(hù)層成分的不同，可分為如下幾種： 在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)； 用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬； 用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。（表面鈍化）9 （3）電化學(xué)保護(hù)法。 外加電流的陰極保護(hù)法（把被保護(hù)的設(shè)備與外接電源的負(fù)極相連）； 電解裝置 陰極：被保護(hù)金屬，與電源負(fù)極相連 陽(yáng)極：惰性電極，與電源正極相連10 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（被保護(hù)的設(shè)備與活潑的金屬相連接）。 原電池裝置 正極(陰極):被保護(hù)金屬 負(fù)極(陽(yáng)極):活潑金屬(比被保護(hù)金屬活潑)11 某探究小組用鐵釘被腐蝕的快慢實(shí)驗(yàn)，來(lái)研究防止鋼鐵腐蝕的方法。所用試劑有：材質(zhì)相同無(wú)銹的鐵釘數(shù)個(gè)，食鹽水、碳酸水、植物油各大量，實(shí)驗(yàn)溫度為298 K、308 K，每次實(shí)驗(yàn)取用鐵釘?shù)臄?shù)量相同、液體體積相同且足量、用大小相同的試管實(shí)驗(yàn)。 （1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：12實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/K試管內(nèi)取用液體實(shí)驗(yàn)?zāi)康?98食鹽水（）實(shí)驗(yàn)和探究不同電解質(zhì)溶液對(duì)鐵釘腐蝕快慢的影響；（）實(shí)驗(yàn)和探究溫度對(duì)鐵釘腐蝕快慢的影響；（）實(shí)驗(yàn)和探究鐵釘是否接觸電解質(zhì)溶液對(duì)鐵釘腐蝕快慢的影響）13實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/K試管內(nèi)取用液體實(shí)驗(yàn)?zāi)康?98食鹽水（）（）（只要與前面、對(duì)應(yīng)即可）298碳酸水308食鹽水298植物油答案：答案：14 （2）請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，判斷下列有關(guān)鋼鐵制品防腐的說(shuō)法正確的是_(填字母)。 A.在鐵門、鐵窗表面涂上油漆 B.自行車各部件因有防護(hù)涂層或電鍍層等防腐措施，所以不需要停放在有遮雨的地方 C.家用鐵制廚具每次用完后應(yīng)擦干放置在干燥處 D.把擋水鐵閘門與直流電源的正極連接且構(gòu)成回路，可減小鐵閘門的腐蝕速率AC15 鎂、鋁、鐵是重要的金屬，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。 （1）鎂與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為_； （2）鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；Mg+2H+Mg2+H22Al+Fe2O3高溫高溫Al2O3+2Fe16 （3）在潮濕的空氣里，鋼鐵表面有一層水膜，很容易發(fā) 生 電 化 學(xué) 腐 蝕 。 其 中 正 極 的 電 極 反 應(yīng) 為_；2H2O+O2+4e-4OH-17 （4）在海洋工程上，通常用鋁合金（AlZnCd）保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如圖所示：18 其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Al-3e-Al3+； 在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁。純鋁不能起到保護(hù)作用，其原因是_ _。鋁表面易鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄被氧化，生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄膜，阻止金屬繼續(xù)氧化，使金屬具有抗腐蝕膜，阻止金屬繼續(xù)氧化，使金屬具有抗腐蝕性能性能19 （5）將11.9 g MgAlFe組成的合金溶于足量NaOH溶液中，合金質(zhì)量減少2.7 g。另取等質(zhì)量的合金溶于過(guò)量的稀硝酸中，生成6.72 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NO，向反應(yīng)后的溶液中加入適量的NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀，則沉淀的質(zhì)量為_g。27.220 1.(2009北京)下列敘述不正確的是（ ） A.鐵表面鍍鋅，鐵作陽(yáng)極 B.船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C.鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)： O2+2H2O+4e-4OH- D.工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)： 2Cl-2e-Cl2A21 2.（2009上海）如圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（ ） A.生鐵塊中的碳是原電池的正極 B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式:Fe-2e- Fe2+ D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕B22 一、選擇題(每小題7分，共49分) 1.下列說(shuō)法正確的是( ) A金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過(guò)程 B鋼鐵吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為2H2OO24e=4OH C氯堿工業(yè)中，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2e=Cl2 D鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵更容易腐蝕C23 2.下圖水槽中盛裝的是海水，其中鐵被腐蝕最慢的是( )B 選項(xiàng)B中Zn失電子，所以保護(hù)了鐵電極；選項(xiàng)C中鐵失電子，所以腐蝕較快；選項(xiàng)D為鐵連接外接電源正極的電解池，鐵直接發(fā)生氧化反應(yīng)。腐蝕快慢順序是DCAB。 24 3.鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 以下說(shuō)法正確的是( ) A負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2e=Fe2 B正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2OO22e=4OH C原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 D鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕A25 鐵是負(fù)極,碳是正極,兩極反應(yīng)分別為:Fe2e=Fe2,2H2OO24e=4OH。26 4.出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說(shuō)法正確的是( ) A錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高 B在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫對(duì)銅起保護(hù)作用 C錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快 D生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過(guò)程，但不是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程27BC 考查合金的性質(zhì)及影響金屬的腐蝕速率的因素。錫青銅屬于合金，根據(jù)合金的特性，熔點(diǎn)比任何一種組分純金屬的低判斷A錯(cuò)；由于錫比銅活潑，故在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，錫失電子保護(hù)銅，B正確；潮濕的環(huán)境將會(huì)加快金屬的腐蝕速率，C正確；電化學(xué)腐蝕過(guò)程實(shí)質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，屬于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，D錯(cuò)。 28A0.1 mol Fe完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子0.3 molB鐵作陰極鐵作陰極C正極反應(yīng)式為：正極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHD溶液中的溶液中的Cl移向正極移向正極 5.某校研究性學(xué)習(xí)小組利用鐵生銹原理設(shè)計(jì)了一個(gè)可給收音機(jī)供電的裝置。在此裝置中，下列說(shuō)法正確的是( )C29A正極電極反應(yīng)式為：正極電極反應(yīng)式為：2H2e=H2B此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此過(guò)程中銅并不被腐蝕此過(guò)程中銅并不被腐蝕D此過(guò)程中電子從此過(guò)程中電子從Fe移向移向Cu 6.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如右圖所示，下列說(shuō)法中，不正確的是( )A30 7.為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外興趣活動(dòng)小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在如下圖所示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是( ) 31 A實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置左側(cè)的液面一定會(huì)下降 B實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，左側(cè)液面裝置比裝置的低 C實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重 D實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置中的鐵釘幾乎沒被腐蝕32B 裝置中的鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降右側(cè)液面上升；裝置中的鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池會(huì)加速鐵釘?shù)那治g而放出更多的H2，使左側(cè)液面下降更多，右側(cè)液面上升更多；裝置中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無(wú)揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時(shí)間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。 33 二、非選擇題(有4小題，共51分) 8.(10分)一些較活潑的金屬在某些特定的介質(zhì)環(huán)境中，會(huì)變?yōu)槎栊誀顟B(tài)，這是由于金屬表面上覆蓋了一層氧化膜。鐵在不同濃度的硝酸中溶解與鈍化情況如圖所示。試探究下列問題： 34 (1)現(xiàn)有一枚光亮的鐵釘，欲使其表面形成鈍 化 層 ， 應(yīng) 將 其 放 入 濃 度 大 于_的硝酸中一段時(shí)間；證明其表面已形成一層致密的鈍化層的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)是_。 取 硝 酸 浸 泡 后 的 鐵 釘 放 入取 硝 酸 浸 泡 后 的 鐵 釘 放 入CuSO4(稀硝酸稀硝酸)溶液中，鐵釘表面沒有紅色的溶液中，鐵釘表面沒有紅色的物質(zhì)物質(zhì)(氣泡氣泡)析出析出57%(數(shù)值大于數(shù)值大于55%即可即可)35 (2)下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是_(選填序號(hào))。 A銅難溶于冷的濃硫酸，是因?yàn)殂~在濃硫酸中發(fā)生鈍化 B銅片和鋁片用導(dǎo)線連接后插入冷的濃硝酸中，電流一定總是由銅電極沿導(dǎo)線流入鋁極 C鐵在硝酸溶液中的腐蝕速率與硝酸濃度一定呈正比 D可用冷的濃硝酸除去鋁制容器內(nèi)的水垢ABC36 (3)發(fā)藍(lán)液是由NaNO3、NaNO2及NaOH配成的，在加熱條件下，通過(guò)三步反應(yīng)使鐵表面生成一層致密的Fe3O4： 3FeNaNO25NaOH 3Na2FeO2H2ONH3 8Fe3NaNO35NaOH2H2O 4Na2Fe2O43NH3 以及第三步生成四氧化三鐵。請(qǐng)補(bǔ)充第三步反應(yīng)的方程式并配平：_。 Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH37 (4)為了使鋁表面形成較厚的氧化膜，工業(yè)上常用電解硫酸溶液的方法，在陽(yáng)極上生成氧化鋁，寫出此時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)：_。3H2O2Al6e Al2O36H38 9.(15分)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗39 續(xù)表:序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過(guò)氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重40 回答以下問題： (1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))_；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是_；正極反應(yīng)是_。 (2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_。 (3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是_(答兩種方法)。Fe2e Fe2O24e2H2O 4OH3、4、5、6溫度溫度,濕度濕度,O2濃度濃度,電解質(zhì)是否存在電解質(zhì)是否存在 電鍍等表面覆蓋保護(hù)法，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法電鍍等表面覆蓋保護(hù)法，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法41 10.(10分)ZnMnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是_。電池工作時(shí)，電子流向_(填“正極”或“負(fù)極”)。Zn(或鋅或鋅)正極正極42 (2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是_。欲除去Cu2，最好選用下列試劑中的_(填代號(hào))。 aNaOH bZn cFe dNH3H2O鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕腐蝕b43 (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是_。若電解電路中通過(guò)2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為_g。 2H2e H28744 (1)負(fù)極是失電子的一極，Zn失電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。 (2)鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu2置換為單質(zhì)而除去。 (3)陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，H得電子生成氫氣。因?yàn)镸nSO4MnO22e，通過(guò)2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，質(zhì)量為87 g。45 11.(16分)2008年5月12日我國(guó)四川汶川發(fā)生特大地震，為防止在大災(zāi)之后疫病流行，全國(guó)各地向?yàn)?zāi)區(qū)運(yùn)送了大量的各種消毒液，如NaClO溶液。某校探究性學(xué)習(xí)小組對(duì)消毒液次氯酸鈉(NaClO)的制備與性質(zhì)等進(jìn)行了探究。 46 甲同學(xué)：為制備消毒液，探究并制作了一種家用環(huán)保型消毒液(NaClO溶液)發(fā)生器，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。請(qǐng)完成下列問題：若通電時(shí)，為使生成的Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，則電源的a極電極名稱為_極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”)，與其相連的電極的電極反應(yīng)式為_；裝置溶液中反應(yīng)生成NaClO的離子方程式為_。 負(fù)負(fù)2H2e = H2Cl22OH=ClClOH2O47 乙同學(xué)：從某超市中查詢到某品牌消毒液包裝說(shuō)明的部分內(nèi)容摘錄如下：48 請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程： .閱讀材料，根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)判斷問題 (1)室溫條件下，該消毒液(NaClO)溶液的pH_7(填“”“AD49 .確定要研究的問題 該消毒液對(duì)碳鋼制品的腐蝕原理。 .設(shè)計(jì)方案，實(shí)施探究 (1)用燒杯取少量樣品，將一顆光亮的普通碳鋼釘放入燒杯，浸泡一段時(shí)間。預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。鋼釘表面有紅褐色物質(zhì)生鋼釘表面有紅褐色物質(zhì)生成成50 (2)為了進(jìn)一步探究碳鋼釘在該消毒液(NaClO)中的腐蝕原理，丁同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置，則正極反應(yīng)式為_。ClO2eH2O Cl2OH51 甲：電解飽和食鹽水的方程式為2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2，若使Cl2與NaOH反應(yīng)，則保證Cl2通過(guò)(NaOH)(aq)，所以生成Cl2的電極在下，即與b相連為陽(yáng)極，a電極為負(fù)極，Cl22NaOH NaClNaClOH2O，改寫成離子方程式為Cl22OH ClClOH2O。 通電通電52 乙：.(1)NaClO屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，ClOH2O HClOOH，pH7，(2)NaClO中Cl為1價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，因而用作漂白物質(zhì)。 .(1)Fe具有還原性，NaClO具有強(qiáng)氧化性，二者應(yīng)該發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe2O3或Fe(OH)3，紅褐色物質(zhì)出現(xiàn)。 (2)該裝置為原電池，由于Fe比C活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，F(xiàn)e2e Fe2，C作正極，ClO發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl，正極反應(yīng)式ClO2eH2O_ Cl2OH。