2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)試題 新人教版選修4.doc

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4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)一、金屬的電化學(xué)腐蝕1金屬腐蝕：（1）概念：金屬與周圍的_物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。（2）本質(zhì)：金屬本身失去電子變成陽離子的過程（發(fā)生_反應(yīng)）：M neMn+ 。（3）金屬腐蝕的類型?；瘜W(xué)腐蝕金屬跟接觸到的_(如SO2、Cl2、O2等）或_液體（如石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生_反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子被_的腐蝕。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大。2鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：（1）腐蝕類型 鋼鐵的析氫腐蝕示意圖 鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖類型析氫腐蝕吸氧腐蝕發(fā)生條件水膜酸性較強(qiáng)水膜弱酸性、中性或堿性正極反應(yīng)2H+2eH2O2+2H2O+4e4OH負(fù)極反應(yīng)Fe2eFe2+2Fe4e2Fe2+總反應(yīng)Fe+2H+Fe2+H22Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2最終生成鐵銹（主要成分為Fe2O3xH2O)，反應(yīng)如下：_， 2Fe(OH)3Fe2O3xH2O+(3x)H2O（2）鋼鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論導(dǎo)管中_，鐵釘表面有_生成裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生_腐蝕二、金屬的防護(hù)1金屬的電化學(xué)防護(hù)：（1）犧牲陽極的陰極保護(hù)法：利用_原理，讓被保護(hù)金屬作_，另找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作_。如圖所示：用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法：實(shí)驗(yàn)名稱驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理鋅電極：Zn2eZn2+； 鐵電極：2H+2eH2。 實(shí)驗(yàn)用品K3Fe(CN)6溶液、經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液；Zn電極、Fe電極、電壓表、燒杯。 實(shí)驗(yàn)步驟按圖連接好裝置，觀察電壓表和鐵電極上的現(xiàn)象。往鐵電極區(qū)滴入2滴黃色K3Fe(CN)6（鐵氰化鉀）溶液，觀察燒杯內(nèi)溶液顏色的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鐵電極上有氣泡產(chǎn)生；往鐵電極區(qū)滴入K3Fe(CN)6溶液后，溶液不變藍(lán)色。實(shí)驗(yàn)結(jié)論圖示裝置構(gòu)成了原電池，較活潑金屬鋅被腐蝕，鐵未被腐蝕（被保護(hù)）（2）外加電流的陰極保護(hù)法：利用_原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為_極，用惰性電極作為輔助_極，在電解質(zhì)溶液里，接外加_。如圖所示：2金屬防護(hù)的其他方法：（1）改變金屬的結(jié)構(gòu)：如把金屬制成防腐蝕能力強(qiáng)的合金，如不銹鋼。（2）加覆蓋保護(hù)層：如可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等其他方法使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬被腐蝕?！敬鸢浮恳?、1（1）氣體或液體 （2）氧化 （3）干燥氣體 非電解質(zhì) 原電池 氧化2（1）4Fe(OH)2+O2 + 2H2O4Fe(OH)3 （2）有水柱上升 鐵銹 吸氧二、1（1）原電池 正極 負(fù)極 （2）電解池 陰 陽 直流電源一、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(主要)定義金屬跟接觸到的物質(zhì)(一般是非電解質(zhì))直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕不純金屬(或合金)跟接觸到的電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng)，較活潑金屬原子失去電子而被氧化引起的腐蝕吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕條件金屬與非電解質(zhì)直接接觸水膜中溶有O2，呈極弱酸性或中性水膜酸性較強(qiáng)現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式例：2Fe3Cl22FeCl3負(fù)極：Fe2eFe2正極：2H2OO24e4OH正極：2H2eH2聯(lián)系兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大提醒：只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。我們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活過程中所觀察到的以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕有關(guān)的是A光亮的自行車鋼圈不易生銹B炒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈出現(xiàn)紅褐色銹斑C光亮的銅絲在火焰上灼燒后變黑D實(shí)驗(yàn)室鎂帶拆封放置一段時(shí)間后表面變灰暗【解析】自行車鋼圈表面有一層電鍍保護(hù)層使鋼圈不易生銹；炒過菜的鐵鍋殘余菜汁中有NaCl形成電解質(zhì)溶液，發(fā)生吸氧腐蝕，而出現(xiàn)銹斑；C、D選項(xiàng)中都是金屬Cu、Mg與O2直接反應(yīng)，是化學(xué)腐蝕?！敬鸢浮緽二、金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護(hù)1金屬腐蝕快慢的判斷方法（1）在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。（2）同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。（3）有無保護(hù)措施的：無保護(hù)措施的金屬腐蝕有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕犧牲陽極的陰極的金屬腐蝕有外接電源的陰極金屬腐蝕。（4）對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。提醒：對(duì)于活動(dòng)性不同的兩金屬，活動(dòng)性越強(qiáng)，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬腐蝕越快；純度越高的金屬，腐蝕速率越慢。2金屬腐蝕的防護(hù)方法（1）改變金屬的組成結(jié)構(gòu)。如鐵中加入一定比例的鉻煉制得鉻鋼，具有很高的耐腐蝕性。含鉻又含鎳的鉻鎳不銹鋼，其耐腐蝕性更好。（2）在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層，使金屬與周圍具有腐蝕性的氣體和電解質(zhì)溶液隔離，便可保護(hù)金屬，防止金屬腐蝕。如在金屬表面上噴漆、電鍍或覆蓋搪瓷，使表面鈍化等。（3）電化學(xué)保護(hù)法。如把金屬連接在電源的負(fù)極上，用陰極保護(hù)法，這樣就能消除引起金屬腐蝕的原電池反應(yīng)；也可在金屬上鉚接比它更活潑的另一種金屬，用犧牲陽極保護(hù)法，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)是較活潑的金屬被腐蝕而本身受到保護(hù)。下列措施不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是A在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B將鋼鐵制品放置在潮濕處C在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連【答案】B【解析】鋼鐵表面鍍鋅，可使內(nèi)部金屬被保護(hù)；鋼鐵在潮濕空氣中會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕；鋼鐵中加入錳、鉻金屬，制成不銹鋼，能有效防止鋼鐵被腐蝕；電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被腐蝕。1下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是A金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B鋼鐵在干燥的空氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時(shí)，較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子2下列措施不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是A在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B將鋼鐵制品放置在潮濕處C在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連3下列有關(guān)金屬保護(hù)的說法中正確的是A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，鐵皮的腐蝕速率很小C輪船的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鋼鐵制成的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是利用了鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法4把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞的混合溶液的玻璃皿中(如圖所示)，經(jīng)一段時(shí)間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是A和附近B和附近C和附近D和附近5如圖，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)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負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片始終發(fā)生析氫腐蝕C墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-D具支試管中溶液酸性增強(qiáng)6下列關(guān)于如圖所示四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的說法正確的是A裝置甲能防止鐵釘生銹B裝置乙為電鍍銅裝置C裝置丙中陽離子交換膜能避免氯氣與堿反應(yīng)，且b端產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)D裝置丁能測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱7鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護(hù)方法具有重要意義，對(duì)鋼鐵制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可適當(dāng)延長其使用壽命。（1）抗腐蝕處理前，生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，則為減緩鐵件的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，則該電化學(xué)防護(hù)法稱為。82017新課標(biāo)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是 A通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整92016天津下列敘述正確的是A使用催化劑能夠降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(H)B金屬發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，被腐蝕的速率和氧氣濃度無關(guān)C原電池中發(fā)生的反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，該電池仍有電流產(chǎn)生D在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說明CuS的溶解度比ZnS的小1【答案】D2【答案】B【解析】鋼鐵表面鍍鋅，可使內(nèi)部金屬被保護(hù)；鋼鐵在潮濕空氣中會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕；鋼鐵中加入錳、鉻金屬，制成不銹鋼，能有效防止鋼鐵被腐蝕；電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被腐蝕。3【答案】B【解析】A項(xiàng)中搪瓷層破損后，鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層破損后不能起到防止鐵生銹的作用，錯(cuò)誤；B項(xiàng)中鍍層破損后，鋅與鐵構(gòu)成原電池，由于鋅的金屬性比鐵的強(qiáng)，鋅作負(fù)極，保護(hù)鐵不被腐蝕，正確；C項(xiàng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，錯(cuò)誤；D項(xiàng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法，錯(cuò)誤。4【答案】B【解析】a是電解池，Zn為陰極，電極產(chǎn)物為H2和NaOH，b是原電池，Zn發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。5【答案】C6【答案】D【解析】A項(xiàng)鐵做陽極，更容易被氧化。B項(xiàng)為銅的電解精煉。C項(xiàng)b端產(chǎn)生的氣體為氫氣，不能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)。7【答案】（1）2FeCl3+Fe3FeCl2（2）N犧牲陽極的陰極保護(hù)法【解析】（1）鐵銹的主要成分是Fe2O3，與鹽酸反應(yīng)生成Fe3+，F(xiàn)e3+會(huì)與Fe反應(yīng)生成Fe2+。（2）若X為碳棒，則需將鐵件接電源的負(fù)極，即開關(guān)K置于N處。若X為Zn，開關(guān)K置于M處，則Zn-Fe-海水構(gòu)成原電池，其中Zn作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，此方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。8【答案】C【解析】本題使用的是外加電流的陰極保護(hù)法，鋼管柱與電源的負(fù)極相連，被保護(hù)。A外加強(qiáng)大的電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，從而保護(hù)鋼管柱，A正確；B通電后，被保護(hù)的鋼管柱作陰極，高硅鑄鐵作陽極，因此外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B正確；C高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯(cuò)誤；D通過外加電流抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，因此通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D正確。答案選C。9【答案】D【解析】A使用催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(H) ，錯(cuò)誤；B金屬發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，被腐蝕的速率和氧氣濃度有關(guān)，氧氣的濃度越大，腐蝕速率越快，錯(cuò)誤；C原電池中發(fā)生的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，兩端就不存在電勢(shì)差了，無法形成電壓驅(qū)動(dòng)電子移動(dòng)，無法形成電流，錯(cuò)誤；D根據(jù)Ksp的計(jì)算公式，二者化學(xué)式形式相似，在同濃度的鹽酸中，ZnS可溶而CuS不溶，說明CuS的溶解度比ZnS的小，正確；故選D。