第1章 金属的腐蚀和防护Word格式文档下载.docx
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;
正极:
↑;
总反应:
。
(2)铁钉的吸氧腐蚀:
当铁钉表面的电解质溶液呈或呈并溶有O2时,将会发生吸氧腐蚀。
电极反应式及总反应式为
2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。
最终生成Fe2O3·
xH2O,是铁锈的主要成分。
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性,实际情况中以吸氧腐蚀为主。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极都是铁,失电子生成Fe2+,而非Fe3+。
例1
下列关于金属腐蚀的说法正确的是( )
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2O===M(OH)n+
H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-===Mn+,电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的环境中,金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
考点 金属的腐蚀与防护
题点 金属的腐蚀与类别
例2
下图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。
观察到:
开始导管内液面下降,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负极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时,碳极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
题点 钢铁的电化学腐蚀综合
方法点拨 金属腐蚀类型的判断方法
(1)发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀,无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。
(2)金属活动性顺序表中氢前面的金属,在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀,在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀;
金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。
二、金属的防护方法
1.电化学保护法
(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
如图1所示,在被保护的钢闸门上装上若干的金属锌块(比铁活泼),锌块做原电池的负极;
钢闸门做原电池的正极。
图1
图2
(2)外加电流的阴极保护法——电解原理
如图2所示,被保护的钢闸门做极,与电源的负极相连;
惰性电极做极,与电源的极相连。
2.其他保护法
(1)加涂保护层:
如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法,使金属与等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。
(2)改变金属的内部结构:
如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的不锈钢。
金属的防护
例3
下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
题点 金属腐蚀的防护方法
易错警示 Mg、Al金属在空气中易形成致密保护膜,不用特殊方法保护,镀锌铁镀层破损后,锌对铁仍有保护作用。
例4
如下图所示的各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序为___________。
题点 金属腐蚀快慢的比较
例5
下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( )
A.若X为碳棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C.若X为锌棒,开关K置于B处时,为牺牲阳极保护法
D.若X为碳棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e-===H2↑
易错警示 解答一池二用电化学类型试题时应首先判断电池类别和确定电极材料。
例6
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
规律总结 金属腐蚀的快慢与电解质及其浓度、两电极金属活泼性的差异等因素有关。
1.关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中,不正确的是( )
A.正极电极反应式为2H++2e-===H2↑
B.此过程中还涉及到反应:
4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
C.此过程中铜并不被腐蚀
D.此过程中电子从Fe移向Cu
题点 钢铁的吸氧腐蚀
2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置,下列有关说法中错误的是( )
A.正极的电极反应方程式为O2+2H2O+4e-===4OH-
B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成
C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈
D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2,前者铁锈出现得快
3.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe-2e-===Fe2+
B.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.地下钢管连接锌块是采用牺牲阳极保护法
D.用外加电流阴极保护法防止钢铁腐蚀时,钢铁接电源的正极
题点 金属腐蚀与防护的综合
4.在下列各种情况下,埋在地下的输油铸铁管道的腐蚀速率最慢的是( )
A.在潮湿疏松的酸性土壤中
B.在潮湿疏松透气的土壤中
C.在干燥致密不透气的土壤中
D.在含碳较多、潮湿透气的土壤中
5.如图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH升高
B.烧杯b中发生还原反应
C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-===H2
D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2
6.根据图示判断,下列说法正确的是( )
A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-===Fe2+
B.装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-===4OH-
C.装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D.放电过程中,装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
考点 原电池
题点 盐桥电池
方法点拨 金属腐蚀快慢的判断方法
(1)同一金属在相同电解质溶液中,金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>
原电池的负极>
化学腐蚀>
原电池的正极>
电解池的阴极。
(2)同一金属在相同电解质溶液中,电解质浓度越大,腐蚀越快。
(3)同一金属在不同电解质溶液中,金属腐蚀的快慢是强电解质溶液>
弱电解质溶液>
非电解质溶液。
[对点训练]
题组1 金属的电化学腐蚀原理及应用
1.下列叙述错误的是( )
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
题点 金属腐蚀的实质
2.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
题点 金属腐蚀的实质与类别
题组2 金属的防护
3.下列金属的防护方法不正确的是( )
A.对健身器材刷油漆以防止生锈
B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C.用牺牲锌块的方法来保护船体
D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
题点 金属的防护方法
4.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.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀
C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀
D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
5.下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保护
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大
D.镀锌铁比镀锡铁耐用
题组3 金属的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
6.如图实验为研究金属腐蚀的实验,下列相关说法正确的是( )
A.食盐水中有气泡逸出
B.铁表面的反应为Fe-3e-===Fe3+
C.红色首先在食盐水滴的中心出现
D.该实验研究的是金属的吸氧腐蚀
7.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
8.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。
铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式:
2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。
下列说法正确的是( )
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.此过程中电子从C移向Fe
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:
2H2O+O2+4e-===4OH-
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
9.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。
下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
题点 金属的吸氧腐蚀
10.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。
A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀
B.图中生成铁锈最多的是C区域
C.A区域比B区域更易腐蚀
D.铁闸中的负极的电极反应:
Fe-2e-===Fe2+
[综合强化]
11.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。
导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。
A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈
D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+
12.将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,如图所示,最先观察到变为红色的区域为( )
A.Ⅰ和ⅡB.Ⅰ和ⅣC.Ⅱ和ⅢD.Ⅱ和Ⅳ
考点 电化学知识的综合与应用
题点 电解池与原电池的识别与比较
13.
(1)金属腐蚀的电化学原理可用如图甲模拟。
请写出有关电极反应式。
①铁棒上电极反应式:
________________________________________________________;
②碳棒上电极反应式:
__________________________________________________________。
(2)图乙是探究铁发生腐蚀的装置图。
发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。
下列说法不正确的是________(填字母)。
A.开始时发生的是析氢腐蚀
B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀
C.负极的电极反应均为Fe-2e-===Fe2+
D.析氢腐蚀的总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
(3)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒,为减缓铁件的腐蚀,开关K应置于________处。
②若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为________。
③上图中若X为粗铜,容器中海水替换为硫酸铜溶液,开关K置于N处,一段时间后,当铁件质量增加3.2g时,转移的电子数为________NA。
14.[2015·
重庆理综,11(5)]我国古代青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值,但出土的青铜器大多受到环境腐蚀,故对其进行修复和防护具有重要意义。
下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4.29gCu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
题点 铜的吸氧腐蚀
15.请运用原电池原理解释生活中的一些问题:
(1)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。
下列分析正确的是________(填字母)。
A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B.脱氧过程中铁为原电池正极,电极反应为Fe-3e-===Fe3+
C.脱氧过程中碳为原电池负极,电极反应为2H2O+O2+4e-===4OH-
D.含有1.12g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)
(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用为____________________________________________________。
银器为________极,电极反应式为________________________________。
(3)若用钢铁(含Fe、C)制品盛装NaClO溶液会发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。
该电化学腐蚀过程中的正极反应式为________________________________________。
(4)Al—海水—空气电池作为新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。
则该电源负极材料为________,正极材料为________,正极反应为____________________________________。
电池总反应为_________________________________________________________。
题点 金属的腐蚀与防护综合
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- 第1章 金属的腐蚀和防护 金属 腐蚀 防护