2019-2020年新課標(biāo)版化學(xué)選修四4.4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)導(dǎo)學(xué)案附課時(shí)作業(yè)及解析(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P79)1下列關(guān)于電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的說法正確的是()A電化學(xué)腐蝕沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)B化學(xué)腐蝕發(fā)生氧化還原反應(yīng)C電化學(xué)腐蝕沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)腐蝕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕都有電子轉(zhuǎn)移解析：電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)一樣，兩者都發(fā)生氧化還原反應(yīng)，都是金屬失電子，被氧化，但電化學(xué)腐蝕構(gòu)成閉合回路，有電流產(chǎn)生，而化學(xué)腐蝕沒有產(chǎn)生電流。答案：BD2下列關(guān)于金屬的保護(hù)方法的說法正確的是()A我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢C輪船在船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法D鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法解析：A選項(xiàng)中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對(duì)破損部位形成有效的保護(hù)；B選項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的還原性比鐵強(qiáng)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)鋅作負(fù)極被腐蝕，從而保護(hù)鐵不被腐蝕；C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法；D選項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青做涂層的涂層保護(hù)法。答案：B3下圖所示的各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是()A>>> B>>>C>>> D>>>解析：鐵在海水中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，當(dāng)鐵與比它活潑性差的Sn相連時(shí)，F(xiàn)e被腐蝕的速率增大比大，與活潑性比其強(qiáng)的鋅相連時(shí)，鋅作負(fù)極，被腐蝕，鐵被保護(hù)，其腐蝕的速率要比??；為電解裝置，F(xiàn)e為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵腐蝕的速率最快。答案：A4銅制品在經(jīng)常下酸雨的地區(qū)電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重。寫出此電化學(xué)腐蝕的電極反應(yīng)式：正極：_，負(fù)極：_。解析：要注意銅的電化學(xué)腐蝕與鐵的區(qū)別，銅不能還原H，故不可能發(fā)生析氫腐蝕，只能發(fā)生吸氧腐蝕；酸雨是一個(gè)干擾因素，只是使電解質(zhì)溶液中的離子濃度增大，反應(yīng)加快。答案：O22H2O4e=4OH2Cu4e=2Cu2課時(shí)作業(yè)(二十二)一、選擇題1下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是()A光亮的自行車鋼圈不易生銹B黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易生銹C銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線D生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹答案：A2出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法不正確的是()A錫青銅的熔點(diǎn)比純銅低B在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對(duì)銅起保護(hù)作用C錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比在干燥環(huán)境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程答案：D3下列關(guān)于鋼鐵的析氫腐蝕的說法中正確的是()A鐵為正極B碳為正極C溶液中氫離子濃度不變D析氫腐蝕在任何溶液中都會(huì)發(fā)生答案：B4在鐵的吸氧腐蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是()Fe由2價(jià)轉(zhuǎn)化成3價(jià)O2被還原產(chǎn)生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O雜質(zhì)C被氧化除去A BC D解析：本題考查的是金屬吸氧腐蝕的原理。鐵能發(fā)生吸氧腐蝕，是由于鐵所吸附的水膜中溶解了O2，不純的Fe與之構(gòu)成原電池，其中Fe為負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，碳為正極：O22H2O4e=4OH，但鐵中的雜質(zhì)碳因性質(zhì)穩(wěn)定而未被氧化；又因溶液的酸性弱，H未發(fā)生反應(yīng)生成H2，而是O2被還原生成OH：O22H2O4e=4OH。4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e由2價(jià)轉(zhuǎn)化為3價(jià)，然后Fe(OH)3失水，生成鐵銹Fe2O3xH2O。因此正確。答案：A5相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是()解析：A中鐵勺與銅盆在溶液中接觸鐵易被腐蝕。B中鐵鍋盛有食鹽水易被腐蝕。C中鐵球表面均勻鍍銅不與食鹽水接觸，形不成原電池也不與空氣接觸，最不易腐蝕。D中鐵鉚釘與銅板接觸有雨水，易被腐蝕。答案：C6下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A純銀器表面在空氣中因電化學(xué)腐蝕漸漸變暗B當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕D在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法解析：純銀器不會(huì)形成電化學(xué)腐蝕，A錯(cuò)誤，錫比鐵穩(wěn)定，鐵易被腐蝕，B錯(cuò)誤。外加電源保護(hù)，鋼管應(yīng)與負(fù)極相連，C錯(cuò)誤。鋅塊與海輪外殼連接形成原電池，犧牲鋅塊保護(hù)鋼板，D正確。答案：D7銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為()A形成原電池，鋁作負(fù)極B形成原電池，銅作負(fù)極C形成原電池時(shí)，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕解析：金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極，電子的流動(dòng)方向與電流的流動(dòng)方向恰好相反。答案：A8白鐵在析氫腐蝕中有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是()A有2.8 g金屬被腐蝕B有11.2 g金屬被腐蝕C有6.5 g金屬被腐蝕D標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出22.4 L氫氣解析：白鐵是鍍鋅鐵，當(dāng)發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，由于鋅比鐵活潑，負(fù)極：Zn2e=Zn2，正極：2H2e=H2，則有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，被腐蝕的金屬鋅的質(zhì)量為：0.1 mol65 gmol16.5 g，在正極放出的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：0.1 mol22.4 Lmol12.24 L。答案：C9為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護(hù)方法中正確的是()A在精密機(jī)床的鐵床上安裝銅螺釘B在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨，一同浸入海水中C在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里D在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的正極解析：A、B中形成的原電池都是鐵作負(fù)極，加速鋼鐵腐蝕；D中鑄鐵管作陽極，加速腐蝕；C中鋅比鐵活潑，鐵作正極。答案：C10下列說法正確的是()A鋼鐵因含雜質(zhì)而易發(fā)生腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故其不能用來減緩金屬的腐蝕C金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕的主要區(qū)別在于金屬的純度不同D無論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化解析：金屬通過改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金可耐腐蝕，A錯(cuò)誤；犧牲陽極的陰極保護(hù)法是利用原電池反應(yīng)保護(hù)金屬制品，B錯(cuò)誤；決定金屬腐蝕類型的因素是周圍的環(huán)境，C錯(cuò)誤。答案：D11我國(guó)某大城市今年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門測(cè)定，該城市整個(gè)夏季酸雨的pH平均值為3.2。在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。對(duì)此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是()A此腐蝕過程有化學(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕B發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的正極反應(yīng)為2H2OO24e=4OHC在化學(xué)腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生D發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2解析：酸性環(huán)境發(fā)生的腐蝕為析氫腐蝕，其正極反應(yīng)為2H2e=H2。答案：B12有一些特定的條件下，鐵也可以生成具有保護(hù)作用的氧化膜。例如，鐵在濃硝酸、濃硫酸中可以生成氧化膜(稱為鈍化膜)，在堿性溶液中也易被一些并不強(qiáng)的氧化劑氧化生成鈍化膜。拿一把已除銹、去油的小刀放入發(fā)藍(lán)液(50 g氫氧化鈉、10 g硝酸鈉、3 g亞硝酸鈉和100 mL水所形成的溶液)中，加熱煮沸20 min，就可形成藍(lán)黑色的“烤藍(lán)”。根據(jù)上面的信息判斷下列敘述不正確的是()A在烤藍(lán)的過程中，鐵沒有損失B烤藍(lán)實(shí)質(zhì)是一部分鐵被氧化成致密的氧化膜，起到了抗腐蝕作用C在“烤藍(lán)”液中硝酸鈉、亞硝酸鈉起了氧化劑作用D在烤藍(lán)前除銹可以使用鹽酸解析：根據(jù)題目中給出的信息，結(jié)合有關(guān)氧化還原反應(yīng)的知識(shí)可選出正確選項(xiàng)。答案：A二、非選擇題13根據(jù)下圖裝置，回答下列問題。(1)C中鐵極的電極反應(yīng)式為_。(2)B中銅極的電極反應(yīng)式為_，鐵極附近溶液的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)。比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是_。解析：(1)裝置C中ZnFe稀硫酸構(gòu)成原電池，其中Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Zn2e=Zn2，F(xiàn)e作正極，電極反應(yīng)式為：2H2e=H2。(2)裝置B中，CuFe海水構(gòu)成原電池，其中負(fù)極(Fe)：2Fe4e=2Fe2，正極(Cu)：2H2OO24e=4OH。該裝置本質(zhì)上發(fā)生的是吸氧腐蝕，故鐵極附近c(diǎn)(OH)增大，pH增大。經(jīng)比較鐵被腐蝕的快慢順序?yàn)锽AC。答案：(1)2H2e=H2(2)2H2OO24e=4OH增大BAC14鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過程中的有關(guān)問題。(1)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)下列哪個(gè)裝置可防止鐵棒被腐蝕_。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意圖如下：A電極對(duì)應(yīng)的金屬是_(寫元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是_。若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12 g，則電鍍時(shí)電路中通過的電子為_mol。鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明原因：_。解析：(1)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物，與鹽酸反應(yīng)后生成了三價(jià)鐵離子，而后鐵與三價(jià)鐵離子會(huì)化合生成亞鐵離子。(2)為防止鐵棒腐蝕，一般采用犧牲陽極保護(hù)法和外加電流陰極保護(hù)法。(3)為在鐵表面鍍銅，需將鐵作陰極、銅作陽極，當(dāng)析出1 mol銅時(shí)兩電極的質(zhì)量差為6464128(g)，轉(zhuǎn)移2 mol電子，當(dāng)質(zhì)量差為5.12 g時(shí)，電路中通過的電子為0.08 mol；鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，因?yàn)殄儗悠茐暮?，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鍍銅鐵中鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕。答案：(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)BD(3)銅Cu22e=Cu0.08鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕15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常溫下將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有：_；(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)。解析：(1)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實(shí)驗(yàn)可知，3、4、5、6發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。負(fù)極反應(yīng)Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)O22H2O4e=4OH。(2)1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對(duì)比實(shí)驗(yàn)3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對(duì)比實(shí)驗(yàn)4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對(duì)比實(shí)驗(yàn)5、6可知電解質(zhì)溶液的存在會(huì)使鐵銹蝕的速率加快。第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)、亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。答案：(1)3、4、5、6Fe2e=Fe2(或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)溶液存在(3)電鍍、烤藍(lán)等表面覆蓋保護(hù)層，犧牲陽極的陰極保護(hù)法等16對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3bCO2cNaOHdHNO3以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3的溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是_ _。(3)利用上圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。解析：(1)Al能與NaOH反應(yīng)生成H2，Al2O3與NaOH反應(yīng)時(shí)不能生成H2，則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定Al與NaOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；AlO轉(zhuǎn)化成Al(OH)3須加入酸，而Al(OH)3能溶于強(qiáng)酸，所以選擇CO2；Al在陽極失電子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有H生成；廢電解液中含有Al3，同時(shí)還含有H，NaHCO3加入后先與H發(fā)生反應(yīng)，HCOH=H2OCO2，由于c(H)降低，使溶液中c(OH)增大，導(dǎo)致c(Al3)c3(OH)>KspAl(OH)3，從而出現(xiàn)Al(OH)3白色沉淀。(2)電鍍時(shí)銅作陽極，失去電子生成Cu2，陰極Cu2得電子生成Cu。(3)碳棒的活潑性小于鐵，則需用電解池的原理，利用鐵作陰極與電源負(fù)極相連從而保護(hù)鐵不受腐蝕；Zn的活潑性大于鐵，則二者形成原電池時(shí)，Zn作負(fù)極從而保護(hù)鐵不受腐蝕。答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或2Al2OH2H2O=2AlO3H2)b2Al3H2O=Al2O36H6eHCO與H反應(yīng)使H濃度減小，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法(或犧牲陽極保護(hù)法)