第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)隨堂基礎(chǔ)鞏固1下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是()A金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是：MnH2O=M(OH)nn/2 H2B金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是：Mne=Mn，電子直接轉(zhuǎn)移給還原劑C金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D在潮濕的中性環(huán)境中金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕解析：金屬在潮濕的空氣中發(fā)生的如果是吸氧腐蝕，則不生成氫氣。金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕時，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑。金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行。答案：D2關(guān)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法的敘述正確的是()A正極就是陽極 B負(fù)極就是陰極C陽極上發(fā)生氧化反應(yīng) D正極上發(fā)生氧化反應(yīng)解析：犧牲陽極的陰極保護(hù)法就是原電池的負(fù)極(陽極)的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕。答案：C3纏有金屬絲的鐵釘插在含有酚酞的NaCl溶液中，如圖所示，可以看到在貼近金屬絲一邊的溶液中出現(xiàn)粉紅色。則該金屬絲可能是()A鎂 B鋁C鋅 D銅解析：金屬絲一邊溶液出現(xiàn)粉紅色，說明金屬絲附近產(chǎn)生OH，即正極反應(yīng)式：2H2OO24e=4OH，因此金屬絲的活潑性比Fe差，銅符合題目要求。答案：D4判斷下列描述的正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)金屬的腐蝕都是金屬失去電子被氧化的過程，所以都是化學(xué)腐蝕。()(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)別在于前者有H2生成，后者有O2參加。()(3)在入?？诘匿撹F閘門上裝一定數(shù)量的銅塊可防止閘門被腐蝕。()(4)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3。()(5)白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率加快。()(6)原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)5鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為_。(2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用如圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用_。A銅 B鈉C鋅 D石墨(3)如圖乙方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的_極上。解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負(fù)極上鐵失電子，正極上O2得電子；(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬，如鋅，可使鋅失電子而保護(hù)鐵；(3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法。答案：(1)負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，正極：O22H2O4e=4OH(2)C(3)負(fù)課時跟蹤訓(xùn)練(時間45分鐘滿分60分)一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分)1下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是()A生鐵比純鐵易生銹B純銀飾品久置表面變暗C黃銅(銅鋅合金)制品不易產(chǎn)生銅綠D與銅管連接的鐵管易生銹解析：B項(xiàng)，純銀不符合構(gòu)成原電池的條件，故它表面變暗與電化學(xué)腐蝕無關(guān)。答案：B2雙選題為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可采取的措施是()A與石墨棒相連 B與直流電源負(fù)極相連C與直流電源正極相連 D與鋅板相連解析：防止金屬腐蝕的電化學(xué)保護(hù)法中，一是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，二是外加電源的陰極保護(hù)法，B是外加電源的陰極保護(hù)法，D是犧牲陽極的陰極保護(hù)法。答案：BD3鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng)：2FeO22H2O=2Fe(OH)2；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。下列說法正確的是()A反應(yīng)、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反應(yīng)中氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕解析：反應(yīng)中消耗O2的量相等，兩個反應(yīng)也僅有O2作為氧化劑，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；銅和鋼構(gòu)成原電池，鋼質(zhì)水管腐蝕速度加快，C項(xiàng)錯誤；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，故D項(xiàng)錯誤。答案：A4右圖裝置中，U形管內(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，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()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)樽蟮陀腋逤兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe2e=Fe2Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析：Fe與C及電解質(zhì)溶液形成原電池，F(xiàn)e是負(fù)極：Fe2e=Fe2，C是正極，在a中發(fā)生吸氧腐蝕，a中壓強(qiáng)減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，b中壓強(qiáng)增大，紅墨水柱液面是左高右低，故選B。答案：B5雙選題鐵釘與碳棒用導(dǎo)線連接后，同時浸入0.01 molL1的NaCl溶液中，可能發(fā)生的反應(yīng)是()A碳棒上放出氯氣 B碳棒附近產(chǎn)生OHC碳棒上放出氧氣 D鐵釘被氧化解析：鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后，同時浸入NaCl溶液中，實(shí)質(zhì)上是形成了原電池，據(jù)原電池工作原理，F(xiàn)e比C活潑，因此鐵被氧化；而NaCl溶液呈中性，鐵在中性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，碳棒為正極，在碳棒上發(fā)生了還原反應(yīng)：O22H2O4e=4OH。答案：BD6為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示裝置，下列有關(guān)說法中錯誤的是()A正極的電極方程式為：O22H2O4e=4OHB將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成C若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹D分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快解析：鐵是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH，故將氧氣吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快，A正確，D錯誤；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，加快腐蝕速率，C正確；但若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被保護(hù)，難以看到鐵生銹，B正確。答案：D7鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則下列說法正確的是()有5.6 g金屬被腐蝕有6.5 g金屬被腐蝕在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24 L氣體放出在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12 L氣體放出A BC D解析：鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋅作負(fù)極：Zn2e=Zn2，當(dāng)有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Zn溶解，在正極上：2H2e=H2，生成0.1 mol H2。答案：B二、非選擇題(本題包括4小題，共39分)8(6分)鎂、鋁、鐵是重要的金屬，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。(1)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)式為_。(2)在海洋工程上，通常用鋁合金(AlZnCd)保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如上圖所示：其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：_；在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁，純鋁不能很好地起到保護(hù)作用，其原因是_。解析：(1)屬于鋼鐵的吸氧腐蝕。(2)屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。答案：(1)2H2OO24e=4OH(2)Al3e=Al3鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄膜，使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性”9(6分)對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_。(2)利用右圖裝置，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)電鍍時若用石墨作陽極，則電解過程中電解液中Cu2濃度不斷減小，導(dǎo)致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(2)若X為碳棒，則只能用外加電源的陰極保護(hù)法，此時開關(guān)K應(yīng)置于N處。若X為Zn，K置于M處，其保護(hù)原理稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。答案：(1)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2濃度恒定(2)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法(或：犧牲陽極保護(hù)法)10(12分)下圖所示的是某研究性學(xué)習(xí)小組探究金屬腐蝕條件的實(shí)驗(yàn)裝置圖，試分析實(shí)驗(yàn)并回答下列問題：(1)若起始時甲、乙、丙三套裝置的導(dǎo)管中液面高度相同，過一段時間后液面最高的是_，鐵粉腐蝕的速率由大到小的排列順序?yàn)?用甲、乙、丙填寫)_。(2)通過甲、乙裝置的對比說明鋼鐵中碳的含量越_(填“高”或“低”)越易腐蝕。(3)乙裝置中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時正極的電極反應(yīng)式為_。(4)針對乙、丙裝置研究的結(jié)果分析，可采用何種防護(hù)措施來減緩金屬的腐蝕：_(寫出一點(diǎn)即可)。解析：Fe、C粉食鹽水構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕。故乙中液面最高；甲中Fe粉中的少量碳也能發(fā)生吸氧腐蝕，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蝕的快，丙中乙醇為非電解質(zhì)，F(xiàn)e粉炭粉形不成原電池，F(xiàn)e受到保護(hù)，故可把鋼鐵放在油脂或有機(jī)溶劑中進(jìn)行防護(hù)。答案：(1)乙乙>甲>丙(2)高(3)2H2OO24e=4OH(4)將金屬放在油脂或有機(jī)溶劑中11(15分)鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答鋼鐵腐蝕、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，現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)下列哪個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。裝置如下圖所示：請回答：A電極對應(yīng)的金屬是_(寫元素符號)，B電極的電極反應(yīng)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，請簡要說明原因_。解析：(1)鐵銹的主要成分是Fe2O3，F(xiàn)e2O3和鹽酸反應(yīng)生成Fe3，2FeCl3Fe=3FeCl2。(2)B項(xiàng)是犧牲陽極(Zn)的陰極(Fe)保護(hù)法，D是外電電源的陰極(Fe)保護(hù)法。(3)電鍍的特點(diǎn)是：待鍍金屬做陰極，鍍層金屬做陽極，則A為陽極應(yīng)是銅，B為陰極，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu。兩極質(zhì)量差為5.12 g，則每極變化質(zhì)量為2.56 g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為20.08 mol。鍍層破損后易形成原電池，鐵比銅活潑，鐵做負(fù)極更易被腐蝕。答案：(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)BD(3)CuCu22e=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(其他合理答案也可)