2019-2020学年化学人教版选修4同步检测:4.4金属的电化学腐蚀与防护 Word版含解析.doc
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1、第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 记一记 1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀,放出氢气。 2钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀,最终生成铁锈的主要成分是 Fe2O3 nH2O。 3钢铁吸氧腐蚀的正极反应式:2H2OO24e =4OH。 4金属电化学防护的方法有牺黻阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 探一探 1.纯铁和生铁分别与等浓度的盐酸反应,哪种反应更快?原因是什么? 提示 生铁反应更快,因为生铁中的铁和碳在盐酸中构成了原电池,加快了反应速率。 2金属的电化学腐蚀和化学腐蚀有何异同? 提示 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的实质相同,都是金属失电子被氧化,但
2、电化学腐 蚀形成原电池,有电流产生,而化学腐蚀不产生电流。 3决定金属电化学腐蚀类型的因素是什么? 提示 与金属接触的电解质溶液的酸碱性决定了电化学腐蚀的类型。若电解质溶液的酸 性较强,则发生析氧腐蚀,若酸性很弱或呈中性,则发生吸氧腐蚀。 4钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀主要是什么类型的腐蚀?其主要反应有哪些? 提示 钢铁在潮湿的空气中主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,其主要反应如下,原电 池反应为:负极 2Fe4e =2Fe2,正极 O 24e 2H 2O=4OH ;总反应为:2FeO 2 2H2O=2Fe(OH)2;后续反应为 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=
3、Fe2O3 xH2O (3x)H2O。 判一判 判断正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)金属钠的腐蚀的实质是金属失去电子而转化为化合态。() (2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。() (3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀都会产生气体。() (4)铜既能发生析氢腐蚀,又能发生吸氧腐蚀。() (5)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质,能够减缓金属的腐蚀。() (6)用电镀的方法,在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等, 能够减缓金属的腐蚀。() (7)工业上常利用一些溶液的氧化作用,在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面 上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。
4、() (8)把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢,就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。() (9)给铁件通入直流电,把铁件与电池负极相连接以防止铁腐蚀。() (10)制成合金后均比纯金属耐腐蚀。() 练一练 1.2019 武昌高二月考 如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有 pH5 的雨水和生铁片。观察到开始 时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管液面。以下有关解释合理的 是( ) A生铁片中的碳是原电池的阳极,发生还原反应 B雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀 C红墨水回升时,碳极反应式:O22H2O4e =4OH D具支试管中溶液 pH 逐渐减小 答案:C 22019
5、 汉口高二检测铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中,不 正确的是( ) A正极电极反应式为 2H 2e=H 2 B此过程中还涉及反应:4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 C此过程中铜不被腐蚀 D此过程中电子从 Fe 移向 Cu 答案:A 32019 南阳高二模拟下列有关金属的保护方法的说法中正确的是( ) A常使用的快餐杯表面有一层搪瓷,搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B白铁(镀锌铁)镀层破损后,铁皮的腐蚀速率很慢 C轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青,这是钢铁的电化学保护法 答案:B 420
6、19 泰安高二摸底如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置,有关说法正确的 是( ) A该装置为电解池 B本实验牺牲了金属 Fe 来保护金属 Zn C若加入 K3Fe(CN)6溶液后,Fe 电极附近不会产生特征的蓝色沉淀 D远洋货轮上镶嵌的金属 Zn 长时间没有什么变化,不需要更换 答案:C 知识点一 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀比较 1.2019 福建泉州泉港一中高二期中下列事实中,与电化学腐蚀无关的是( ) A埋在潮湿土壤里的铁管比埋在于燥土壤里的铁管更易被腐蚀 B在空气中,金属银的表面生成一层黑色物质 C在电工操作中,铜导线和铁线不能放在一起使用 D镀银的铁制品,镀层部分受损后,露出的铁表
7、面易被腐蚀 解析:埋在潮湿土壤里的铁管更易形成原电池而发生腐蚀,A 不符合题意;纯银久置表面 变黑是由于金属银和空气中少量的 H2S 等发生反应,属于化学腐蚀,与电化学腐蚀无关,B 符合题意;铜导线和铁线放在一起使用容易形成原电池而发生腐蚀,C 不符合题意;镀银的铁 制品,镀层部分受损后,易形成铁银原电池,使铁被腐蚀,D 不符合题意。 答案:B 2我国某大城市 2019 年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定,该城市整个夏季酸雨的 pH 平均值为 3.2。 在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。 对此条件下铁的腐蚀的叙述中不正确的 是( ) A此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B发生电化学腐蚀时,正极
8、反应式为 2H2OO24e =4OH C在电化学腐蚀过程中有氢气产生 D发生电化学腐蚀时,负极反应式为 Fe2e =Fe2 解析:金属铁的腐蚀中,金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀,铁制品中含 有铁和碳,再加上酸性电解质环境,具备了原电池的构成条件,也会发生电化学腐蚀,故 A 正确;发生电化学腐蚀时,碳作正极,溶液中的氢离子得电子生成氢气,正极反应式为 2H 2e =H 2, 故 B 错误、 C 正确; 发生电化学腐蚀时, 铁作负极, 电极反应式为 Fe2e Fe2 ,故 D 正确。 答案:B 3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
9、应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀 C钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同,引起的正极反应不同 D无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被还原 解析:钢铁中因含杂质,容易形成原电池,发生电化学腐蚀,但并不是所有合金都不耐 腐蚀,如不锈钢,故 A 错误;当金属作正极时,可以避免腐蚀,故 B 错误;钢铁电化学腐蚀 分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀,主要区别在于水膜的酸性不同,故 C 正确;金属被腐蚀,化合价 升高,被氧化,故 D 错误。 答案:C 知识点二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 4.2019 吉林长春外国语学校高二期末一定条件下,碳钢腐蚀与溶液 pH 的关系如下表。 pH
10、 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2 Fe3O4 Fe2O3 FeO 2 下列说法错误的是( ) A当 pH6 时,碳钢主要发生吸氧腐蚀 C当 pH14 时,正极反应式: O24H 4e=2H 2O D在煮沸除氧气后。的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓 解析:在 pH6 的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极反应 式为 Fe2e =Fe2,正极反应式为 O 22H2O4e =4OH,B 正确;在 pH14 的溶液中, 碳钢主要发生吸氧腐蚀,正极反应式为 O22H2O4e =4OH,C 错误;在煮沸除氧气后的 碱性溶液中,正极上氧气生成氢氧根离子的速率
11、减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,D 正确。 答案:C 5 家用铁锅用水清洗放置后, 出现红棕色的锈斑, 在此过程中不发生的化学反应是( ) A4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 B2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 C2H2OO24e =4OH DFe3e =Fe3 解析:铁锅发生电化学腐蚀时,铁作负极,发生反应:Fe2e =Fe2,碳作正极,发生 反应:2H2OO24e =4OH,Fe2与 OH结合生成 Fe(OH) 2,总反应为 2Fe2H2O O2=2Fe(OH)2;Fe(OH)2在空气中被氧化为 Fe(OH)3,4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3;但 Fe 被氧
12、化不能生成 Fe3 ,则 Fe3e=Fe3不能发生。 答案:D 6.利用如图装置进行实验,开始时,U 形管两边液面相平,密封好,放置一段时间。下列 说法不正确的是( ) A左侧发生吸氧腐蚀,右侧发生析氢腐蚀 B一段时间后,左边液面高于右边液面 Ca、b 两处具有相同的负极反应式:Fe2e =Fe2 Da 处溶液的 pH 增大,b 处溶液的 pH 减小 解析:左侧电解质溶液呈中性,因此发生吸氧腐蚀,右侧电解质溶液显酸性,因此发生 析氢腐蚀,故 A 正确;左侧发生吸氧腐蚀,气体压强减小,右侧发生析氯腐蚀,产生气体, 气体压强增大,因此左侧的液面高于右侧,故 B 正确;吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式
13、均 为 Fe2e =Fe2,故 C 正确;a 处正极反应式为 O 22H2O4e =4OH,溶液中 c(OH) 增大,pH 增大,b 处消耗 H ,c(H)减小,pH 增大,故 D 错误。 答案:D 知识点三 金属的防护方法 7.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是( ) A水中的钢闸门连接电源的负极 B会属护栏表面涂漆 C汽车底盘喷涂高分子膜 D地下钢管连接镁块 解析:水中的钢闸门连接电源的负极,钢闸门为阴极,从而得以保护,A 项正确;金属护 栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触,从而减缓金属护栏的腐蚀,B 项错误;汽车底 盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触, C 项
14、错误; 地下钢管连接镁块, 形成了原电池, 属于牺牲阳极的阴极保护法,D 项错误。 答案:A 82019 山东潍坊高二模拟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,锌环为阳极,发生氧化反应 B通电时,阴极上的电极反应: 2H2O2e =H 22OH C断电时,锌环上的电极反应: Zn2 2e=Zn D断电时,仍能防止铁帽被腐蚀 解析:缺 答案: 92019 四川成都树德协进中学高二上学期月考对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使 用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法: 以铝材为阳极,在 H2S
15、O4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 _。取少量废电解液,加入 NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生 沉淀的原因是 _ _。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 _ _。 (3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。 若 X 为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关 K 应置于_处。若 X 为锌,开关 K 置于 M 处,该电化学保护法称为_。 解析: (1)活泼金属作阳极,阳极材料本身失电子被氧化,其氧化产物为 Al2O3,由此可得阳极的 电极反应式为 2Al3H2O6e =Al 2O36H 。 加入 NaHCO 3溶液后, Al 3与 HCO 3发生双水
16、 解反应,离子方程式可表示为 Al3 3HCO 3=Al(OH)33CO2。(3)若 X 为碳棒,则只能 用外加电流的阴极保护法,此时开关 K 应置于 N 处。若 X 为 Zn,K 置于 M 处,其保护原理 为牺牲阳极的阴极保护法。 答案: (1)2AI3H2O6e =Al 2O36H HCO 3与 Al 3发生双水解反应, 产生 Al(OH) 3沉淀和 CO2气体 (2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的 Cu2 ,保持溶液中 Cu2浓度恒定 (3)N 牺牲阳极的阴极保护法 基础达标 1.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A钢管与电源正极连接,钢管可被保护 B铁遇冷的浓硝酸表面钝化,可保
17、护内部不被腐蚀 C钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀 D钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是 Fe3e =Fe3 解析:用电解原理保护金属时,金属应作阴极,应该与电源负极连接,故 A 错误;常温 下,铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了反应的进一步发生,所以可以保护 内部金属不被腐蚀,故 B 正确;钢管、铜管和潮湿的空气能构成原电池,铁因作原电池负极 而容易被腐蚀,故 C 错误;钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式是 Fe2e =Fe2,故 D 错误。 答案:B 22019 四川广安二中高三月考埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种情况下,被腐蚀 速率最慢的是( ) A在含铁元素较多的酸性土壤
18、中 B在潮湿疏松的碱性土壤中 C在干燥致密不透气的土壤中 D在含碳粒较多,潮湿透气的中性土壤中 解析:酸性土壤中的酸性物质与铁发生反应,会加快铁的腐蚀,A 错误;铸铁在潮湿疏松 的碱性土壤中能形成原电池,发生电化学腐蚀,腐蚀速率较快,B 错误;干燥致密不透气的土 壤中,氧气稀薄,且无电解质溶液,故不易形成原电池,铁的腐馊速率很慢,C 正确;铸铁在 含碳粒较多,潮湿透气的中性土壤中可以形成原电池,会加快铁的腐蚀,D 错误。 答案:C 3.右图是研究铁钉腐蚀的装置图,下列说法不正确的是( ) A铁钉在两处的腐蚀速率:aa,正确;B 项,a、b 中都发生原电池 反应,铁钉中的碳作正极,铁作负极,正确
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