2019高考化學(xué) 第6章（化學(xué)反應(yīng)與能量）第3節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考點(diǎn)（3）金屬的腐蝕與防護(hù)講與練（含解析）.doc

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量李仕才考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù) 1金屬的腐蝕(1)概念：金屬的腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。(2)本質(zhì)：金屬失去電子而被損耗，Mne=Mn(M表示金屬)，發(fā)生氧化反應(yīng)。(3)類型化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。2.金屬的保護(hù)判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)1干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。()2Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。()3鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3。()4鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅前更容易生銹。()5在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。()6外加電流的陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。()7在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護(hù)法。()1金屬的腐蝕主要分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中以電化學(xué)腐蝕為主。2鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe2，而不是生成Fe3。3銅暴露在潮濕空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3。一、金屬的腐蝕與防護(hù)1下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A圖1中，鐵釘易被腐蝕B圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極解析：A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，F(xiàn)e2與Fe(CN)63反應(yīng)生成Fe3Fe(CN)62藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。答案：C2利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學(xué)防護(hù)，下列說法不正確的是()A若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵電極的反應(yīng)：Fe2e=Fe2C若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵電極的反應(yīng)：2H2e=H2解析：若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，此時(shí)金屬鋅為負(fù)極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，故A正確；若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，此時(shí)金屬鋅為負(fù)極，金屬鐵為正極，氧氣在該極發(fā)生還原反應(yīng)，故B不正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，此時(shí)金屬鐵為陰極，鐵被保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，故C正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，X極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確。答案：B3研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()Ad為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H2e=H2解析：d為石墨，則鐵、碳和海水通過吸氧腐蝕形成原電池，加快鐵片腐蝕，A項(xiàng)正確；d為石墨是正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，B項(xiàng)正確；d為鋅片，則由Zn、Fe和海水構(gòu)成原電池，由于活潑性Zn>Fe，則鋅作負(fù)極，鐵片不易被腐蝕，C項(xiàng)正確；d為鋅片時(shí)，鐵片是正極，反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D4下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：鋼閘門連接電源的負(fù)極，為電解池的陰極，被保護(hù)，屬于外加電流的陰極保護(hù)法，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)和C項(xiàng)是金屬表面覆蓋保護(hù)層，隔絕空氣，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鎂比鐵活潑，構(gòu)成原電池，鐵為正極，被保護(hù)，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，故錯(cuò)誤。答案：A5下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法不正確的是()A鋼鐵在弱堿性條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)是：O22H2O4e=4OHB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D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕解析：弱堿性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A正確；當(dāng)鍍層破損時(shí)，錫、鐵可形成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，B錯(cuò)誤；鐵、鋅、海水形成原電池，鋅失去電子作負(fù)極，從而保護(hù)了鐵，C正確；采用外加電流的陰極保護(hù)法時(shí)，被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，D正確。答案：B二、析氫腐蝕和吸氧腐蝕的判斷6利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是()Aa管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面Ca處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小Da、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e=Fe2解析：a管發(fā)生吸氧腐蝕，a處溶液的pH增大，b管發(fā)生析氫腐蝕，b處溶液的H減小pH增大，故C項(xiàng)錯(cuò)。答案：C7如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是()A生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHD具支試管中溶液pH逐漸減小解析：生鐵片浸入酸性較強(qiáng)的雨水中，形成鐵碳原電池，因鐵比碳活潑，故碳為正極，鐵為負(fù)極。因起始時(shí)雨水pH4，酸性較強(qiáng)，故發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)為2H2e=H2，總反應(yīng)為2HFe=Fe2H2，因生成H2，氣體增加，導(dǎo)管內(nèi)液面下降；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(H)變小，發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，總反應(yīng)為O22H2O2Fe=2Fe(OH)2，因消耗O2，故一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升。綜合以上反應(yīng)，生鐵片中的碳是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)；反應(yīng)過程中先發(fā)生析氫腐蝕，后發(fā)生吸氧腐蝕，B錯(cuò)；墨水液面回升時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，碳極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，C正確；反應(yīng)過程中c(H)先變小，后不變，故具支試管中溶液pH先增大，后不變，D錯(cuò)。答案：C8為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A正極的電極反應(yīng)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：Fe是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2，在正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH，故將O2吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快；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；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。答案：D9銅板上鐵鉚釘長(zhǎng)期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會(huì)被腐蝕，示意圖如圖所示。下列說法不正確的是()A因鐵的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵鉚釘被氧化而腐蝕B若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率變小C銅極上的反應(yīng)是2H2e=H2、O24e4H=2H2OD在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕解析：鐵、銅和水膜形成原電池，因?yàn)殍F的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵為負(fù)極，鐵鉚釘被氧化而腐蝕，A正確；若水膜中溶解了SO2，則發(fā)生析氫腐蝕，鐵鉚釘腐蝕的速率加快，B不正確；銅極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)題圖知銅電極吸收了氧氣且生成氫氣，所以發(fā)生兩個(gè)電極反應(yīng)：2H2e=H2、O24e4H=2H2O，C正確；在金屬表面涂一層油脂，可隔絕空氣和水，能防止鐵鉚釘被腐蝕，D正確。答案：B金屬腐蝕速率快慢的比較1在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕>應(yīng)用電解原理有保護(hù)措施的腐蝕。或電解池陽極>原電池負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極。2同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。3對(duì)于活動(dòng)性不同的兩種金屬的合金，活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越大，活潑金屬腐蝕越快。4對(duì)于同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。5純度越高的金屬，腐蝕得越慢。6不純的金屬或合金，在潮濕空氣中的腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。1如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?)ABC D解析：中Fe為負(fù)極，C為正極，屬于鋼鐵的吸氧腐蝕，腐蝕速率較慢。、的實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。中Fe為正極，被保護(hù)；、中Fe為負(fù)極，均被腐蝕。但相對(duì)來說Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別較Fe和Sn的大，故FeCu原電池中Fe的腐蝕速率較快；中Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極，加快了Fe的腐蝕；中Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知：鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?gt;>>>>。答案：C2下列有關(guān)下圖所示的說法正確的是()A圖甲中開關(guān)置于N處時(shí)銅鋅合金腐蝕的速率增大B圖乙中接通開關(guān)時(shí)，鋅腐蝕的速率增大，鋅上放出氣體的速率增大C圖丙中接通K2時(shí)鐵棒不被腐蝕，屬于犧牲陽極保護(hù)法D圖丙中接通K1時(shí)，石墨棒周圍溶液的pH增大解析：A錯(cuò)，圖甲中開關(guān)置于N處時(shí)銅鋅合金腐蝕的速率減?。籅錯(cuò)，圖乙中接通開關(guān)時(shí)，鋅腐蝕的速率增大，金屬鉑上放出氣體的速率增大；C錯(cuò)，圖丙中接通K2時(shí)鐵棒不被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護(hù)法。答案：D知能拓展電化學(xué)裝置中的離子交換膜離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜，也稱為離子選擇透過性膜。1 離子交換膜的功能：使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。2 離子交換膜在電化學(xué)中的作用：(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)用于物質(zhì)的制備。(3)物質(zhì)分離、提純等。3 離子交換膜的類型：根據(jù)透過的微粒，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中主要出現(xiàn)陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H)通過。可見離子交換膜的功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來隔離某些物質(zhì)。針對(duì)訓(xùn)練1：現(xiàn)有離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽，電解KI的淀粉溶液制取KOH，一段時(shí)間后區(qū)附近變藍(lán)色，下列敘述中錯(cuò)誤的是()AKOH、H2均在區(qū)產(chǎn)生B圖中A為陰離子交換膜C區(qū)的電極連接電源的正極D陰極反應(yīng)式為2H2e=H2解析：電解KI淀粉溶液類似電解飽和食鹽水，區(qū)變藍(lán)色，生成I2為陽極，連接電源的正極，KOH、H2均在陰極區(qū)產(chǎn)生，A、C正確；區(qū)H放電，KOH在此生成，圖中A能讓K通過，為陽離子交換膜，B錯(cuò)誤；陰極是H放電，發(fā)生2H2e=H2，D正確。答案：B針對(duì)訓(xùn)練2：室溫時(shí)，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3立即被還原成Fe2，組成的原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A該原電池的正極反應(yīng)是Zn2e=Zn2B電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(Cl)增大C一段時(shí)間后，乙池中溶液的紅色逐漸褪去D石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)解析：該電池的總反應(yīng)為Zn2Fe3=2Fe2Zn2，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，A錯(cuò)誤；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，兩池中c(Cl)不變，B錯(cuò)誤；由于乙池中的Fe3被還原為Fe2，所以乙池中溶液的紅色逐漸褪去，C正確；石墨電極為正極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：C針對(duì)訓(xùn)練3：加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3)，現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng)：3I26KOH=5KIKIO33H2O，將該溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說法中正確的是()A電解過程中OH從a極區(qū)通過離子交換膜c進(jìn)入b極區(qū)B隨著電解進(jìn)行，KOH溶液濃度會(huì)逐漸減小Ca電極反應(yīng)式：I6e6OH=IO3H2O，a極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3D當(dāng)陽極有0.1 mol I放電時(shí)，陰極生成6.72 L H2解析：與外加電源正極相連的是電解池的陽極，即a電極是陽極，故b電極是陰極；題意知陽極區(qū)的物質(zhì)有：KOH、KI、KIO3、H2O，陽極將發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，失電子能力：I>OH>IO，故發(fā)生反應(yīng)I6e6OH=IO3H2O，在陰極上H(H2O)放電，6H2O6e=3H26OH，電解總反應(yīng)為：I3H2OIO3H2，故電解時(shí)KOH濃度會(huì)增大；b極區(qū)OH會(huì)通過c進(jìn)入a極區(qū)，c應(yīng)為陰離子交換膜。正確的是C。答案：C針對(duì)訓(xùn)練4：工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。下列說法中不正確的是()A陰極材料可以是Fe，含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng)B該電解槽的陽極反應(yīng)式為：4OH4e=2H2OO2C通電后，該電解槽陰極附近溶液的pH會(huì)逐漸減小D除去雜質(zhì)后，氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出來解析：該電解槽中陰離子放電順序OH>含氧酸根離子，陽離子放電順序H>K，故此電解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電解水，陰極反應(yīng)是2H2O2e=2OHH2，通電后陰極區(qū)的pH會(huì)增大，陽極反應(yīng)是4OH4e=2H2OO2，電解總反應(yīng)是2H2O2H2O2，陽極區(qū)c(OH)減小，K會(huì)通過陽離子交換膜流向陰極與產(chǎn)生的OH結(jié)合，以KOH溶液的形式從B口導(dǎo)出。由此可得出A、B、D正確，C錯(cuò)誤。答案：C