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1、第四节金属的电化学腐蚀与防护基础巩固1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气,产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生答案D2钢铁发生吸氧腐蚀时,负极的电极反应式是()A.Fe-3e-Fe3+B.O2+2H2O+4e-4OH-C.Fe-2e-Fe2+D.O2+2H2O-4e-4OH-答案C3下列做法不能起防锈作用的是()A.保留铁制品上的铁锈B.在铁制品表面镀锌C.在金属机械上涂油
2、D.在车、船的表面刷油漆答案A4铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3xH2O。如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()A.B.C.D.答案C5如图,拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中,可以看到贴近金属条一边的溶液出现粉红色,该金属条可能是()A.CuB.AlC.ZnD.Mg答案A6保护地下钢管不受腐蚀,可使它连接()A.铜板B.石墨C.直流电源负极D.直流电源正极解析若连接铜或石墨,则铁作负极,会加快钢管的腐蚀;可使它连接直流电源的负极,即钢管作电解池的阴极,被保护。答案C7(2018河南安阳一模)为了减少
3、钢管因锈蚀造成的损失,某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是()A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生析氢腐蚀B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M将电子通过导线流向钢管C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动,抑制H+与铁的反应D.金属棒M与钢管用导线连接后可使钢管表面的腐蚀电流接近零解析在酸性环境下,钢铁发生析氢腐蚀,故A正确;为了减少钢管的损失,金属棒M、钢管应在酸性土壤中形成原电池,其中金属M作负极,失去电子,失去的电子通过导线流向钢管,钢管作正极被保护,故B正确;在潮湿的酸性土壤中,存在大量氢离子,氢离子移动到正极上得电子被还原,即移动到钢管上得电子,故能抑制氢离子与铁
4、的反应,故C错误;金属棒比钢管活泼,钢管被保护,几乎不再被腐蚀,故其腐蚀电流接近零,故D正确。答案C8下列说法正确的是()A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化解析金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以A项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金属的腐蚀,故B项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环
5、境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故D项正确。答案D9相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是()解析在A中,食醋提供电解质溶液环境,铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极,形成原电池,铁是活泼金属作负极;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,铁炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极;在C中,铜镀层将铁球覆盖、使铁被保护,所以铁不易被腐蚀;在D中,酸雨提供电解质溶液环境,铁铆钉和铜板分别作负、正极,形成原电池。答案C10潜艇的金属外壳浸在
6、海水中,在海水和空气的作用下会被腐蚀。(1)若海水呈中性,一艘钢制外壳的潜艇在海水中发生腐蚀的电极反应式为:正极:,负极:。(2)为有效地保护潜艇,下列措施中最好的是。A.采用纯铁制造潜艇外壳B.采用耐腐蚀的合金制造潜艇外壳C.在潜艇外壳上涂一层油D.在潜艇外壳上装一定数量的锌块解析金属防护的方法很多,可以采取以下措施进行:(1)改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如不锈钢。(2)在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。(3)电化学保护法:外加电源的阴极保护法:接上外加
7、直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极。答案(1)O2+2H2O+4e-4OH-2Fe-4e-2Fe2+(2)B11如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。(1)腐蚀过程中,负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”);(2)环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为;(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。解析(1)在图中铜被腐蚀,由单质变为Cu2+,可知铜为负极。(2)在铜的吸氧腐蚀中,负极反应产物为C
8、u2+,正极反应产物为OH-,二者与Cl-反应的离子方程式为2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl。(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为nCu2(OH)3Cl=4.29 g214.5 gmol-1=0.02 mol,则铜被腐蚀失去电子的物质的量为n(e-)=220.02 mol=0.08 mol;根据电子守恒可知,耗氧的物质的量为n(O2)=0.08mol4=0.02 mol,则标准状况下V(O2)=0.02 mol22.4 Lmol-1=0.448 L。答案(1)c(2)2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl(3)0.44812如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重
9、点内容。为研究铁锈蚀的影响因素,某同学做了如下探究实验:序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中1个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中1小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中1个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中1小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中1小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中1小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题:(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号);在电化学腐蚀中,负极反应是;正极反应是;(2)由该实验可知,可以影响铁锈蚀速率的因素有:;(3)为防止铁的锈
10、蚀,工业上普遍采用的方法是(答两种方法)。答案(1)3、4、5、6Fe-2e-Fe2+2H2O+O2+4e-4OH-(2)湿度、温度、O2的浓度、存在电解质溶液(3)电镀、喷油漆等表面覆盖保护层,牺牲阳极的阴极保护法等能力提升1在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是()A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2B.中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应C.对比、中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸D.针对中现象,在Fe、Cu之间
11、连接电流计,可判断Fe是否被氧化解析A项,铁与稀硝酸反应生成无色气体NO,NO遇空气被氧化为红棕色气体NO2,A正确;B项,常温下铁在浓硝酸中发生钝化,在铁的表面形成一层致密的氧化膜,从而阻止铁继续与浓硝酸反应,B正确;C项,由于钝化后反应停止,因此不能利用钝化比较氧化性,事实上浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,C错误;D项,由于在原电池中可以通过电流方向判断正负极,所以在铁和铜之间加电流计,可以判断出电子的流向,从而判断出铁是否被氧化,D正确。答案C2如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是()A.生铁块中的碳是原电池的正
12、极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e-Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀解析a试管内盛装食盐水,溶液呈中性,发生的是吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,显然a装置内气体的物质的量减少,压强减小。b试管内盛装氯化铵,溶液呈酸性,发生的是析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H+2e-H2,气体的物质的量增加,压强增大。答案B3下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐
13、蚀速率减小C.图c中,接通开关时,Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析图a中,烧杯底端的海水中含氧量比较少,故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该较小,A项错误;图b中,当开关置于N时,左边的锌与合金形成了原电池,并且合金作正极,合金的腐蚀速率减小,B项正确;图c中,接通开关后,形成原电池,生成氢气的速率增大,但是氢气是在Pt电极上放出的,C项错误;图d中,在放电时主要是Zn与NH4Cl水解产生的H+发生电极反应引起,MnO2主要是吸收H2,D项错误。答案B4糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱
14、氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为Fe-3e-Fe3+C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)解析钢铁的吸氧腐蚀为放热反应,A错误。脱氧过程,铁为负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+;碳作正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,B、C均错误。根据电极反应可得电池反应为2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2可继续被氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH
15、)3,因此可得关系式:4Fe3O2,1.12 g Fe完全反应最多可吸收O2 336 mL(标准状况),D正确。答案D5铁生锈是比较常见的现象,某实验小组为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的实验步骤:首先检查制氧气装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3 min左右,观察到的实验现象为:直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀;直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题:(1)由于接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于。能表示其原理的反应方程式为。(2)仪器A的名称为,其中装的药品可以是,其作用是。(3)由实验可知,该类铁生锈的条件为。决定铁生锈快慢的一个重要因素是。解析钢铁在潮湿环境中形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明,潮湿是铁生锈的前提,而没有潮湿程度对生锈快慢的影响,直形管实验与烧杯实验的对比,则说明O2浓度是影响铁丝生锈快慢的一个重要因素。答案(1)电化学腐蚀负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-(2)球形干燥管碱石灰(或无水氯化钙)干燥O2(3)与O2接触、与水接触氧气浓度