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1、金属的腐蚀与防护 电化学的有关计算 金属腐蚀的原理1.(2018北京高考)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的 3% NaCl 溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A.对比,可以判定Zn保护了FeB.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼【命题意图】本题考查了电化学腐蚀与防护的实验探究,意在考查学生的观察现象、分析问题的能力。【解析】选D。根据实验的现象可知,在酸化的3%NaCl溶液中Fe电极未溶解,根据实验的现象可知,Fe在酸化的3%NaCl
2、溶液生成了Fe2+,两者对照,可以判定Zn保护了Fe,A正确;根据实验取出Fe附近的溶液,滴加K3Fe(CN)6溶液,无明显变化,可知Fe电极附近未生成Fe2+,而实验中Fe表面变蓝,说明 可能将Fe氧化,B、C正确;将Zn换成Cu,用的方法K3Fe(CN)6可将Fe氧化,Fe表面也会生成蓝色沉淀,不能根据电化学原理判断Fe比Cu活泼。【补偿训练】如图两套实验装置,都涉及金属的腐蚀反应,假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是()A.装置在反应过程中只生成NO2气体B.装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C.装置在反应过程中能产生氢气D.装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+【解
3、析】选C。装置中,铁被浓硝酸钝化,铜与浓硝酸反应,在这种条件下,铜作原电池的负极,铁作正极,反应生成红棕色的NO2,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,随后铁作负极Cu作正极,稀硝酸发生还原反应生成无色的NO,金属过量,故反应结束时溶液中既有Fe2+又有Cu2+,A、D错误;因为装置中左边充满氧气,一开始发生吸氧腐蚀,消耗氧气导致左边液面上升,铁与稀硫酸反应产生氢气,发生析氢腐蚀,B错误,C正确。2.(2019江苏高考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.铁腐蚀过
4、程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀【解析】选C。A项,铁和活性炭构成原电池,铁作负极,铁失去电子生成Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,错误;B项,能量转化形式不是唯一的,化学能除了转化为电能外,还有热能等,错误;C项,Fe和活性炭构成原电池后,反应速率变快,正确;D项,Fe和C在水中也可以构成原电池,Fe失去电子,空气中的O2得电子,发生吸氧腐蚀,如果在NaCl溶液中,铁发生吸氧腐蚀更快,错误。归纳提升根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液
5、发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀硫酸等酸性溶液发生析氢腐蚀。金属腐蚀速率的快慢比较3.如图各容器中盛有海水,铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是()A.(4)(2)(1)(3)B.(2)(1)(3)(4)C.(4)(2)(3)(1)D.(3)(2)(4)(1)【解析】选B。金属腐蚀速率:金属作阳极的电解池作负极的原电池化学腐蚀作正极的原电池作阴极的电解池,因此顺序是(2)(1)(3)(4),故选项B正确。4.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是()A.图甲中,铁钉易被腐蚀B.图乙中,滴加少量K3Fe(CN)6溶液,没有蓝色沉淀出现C.图丙中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D.
6、图丁中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极【解析】选C。A项,图甲中,铁钉处于干燥环境,不易被腐蚀;B项,负极反应为Fe-2e-Fe2+,Fe2+与反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀;D项,为牺牲阳极的阴极保护法,镁块相当于原电池的负极。归纳提升判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说,电解质
7、浓度越大,金属腐蚀越快。金属腐蚀的防护措施5.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是()A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-C.断电时,锌环上的电极反应为Z+2e-ZnD.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀【解析】选C。锌环与电源的正极相连,为阳极,A项正确;断电时,Zn比铁活泼,作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,C项错误。6.(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【解析】选C。通过外加电流的阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀,从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,A项正确;通电后高硅铸铁为阳极,发生氧化反应,电子流出通过外电路流向钢管桩,B项正确;高硅铸铁为惰性辅助阳极,阳极反应的实质是水的电解,高硅铸铁并不是损耗阳极材料,只起传递电流的作用,C项错误;可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流,D项正确。