金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、第九章 第三節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)1(2009北京高考)下列敘述不正確的是 ()A鐵表面鍍鋅，鐵作陽極B船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕C鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OHD工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)：2Cl2e=Cl2解析：A項(xiàng)，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，在鐵件表面發(fā)生的反應(yīng)為：Zn22e=Zn，所以鐵作陰極B項(xiàng)，船底鑲嵌鋅塊，鋅比鐵活潑，易失去電子從而抑制鋼鐵的腐蝕，使船體得到保護(hù)，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法答案：A2相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是 ()解析：在A中，食醋提供電解質(zhì)溶液

2、環(huán)境，鐵鏟和銅盆是相互接觸的兩個(gè)金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負(fù)極；在B中，食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負(fù)極，碳作正極；在C中，銅鍍層將鐵球覆蓋、使鐵被保護(hù)，所以鐵不易被腐蝕；在D中，酸雨提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，鐵鉚釘和銅板分別作負(fù)、正極，形成原電池答案：C3下列舉措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)極相連解析：A項(xiàng)，在鋼鐵表面鍍鋅，使內(nèi)部金屬被保護(hù)；B項(xiàng)，鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕；C項(xiàng)，在鋼鐵中加入錳、鉻金屬，制成不銹

3、鋼，能有效防止鋼鐵被腐蝕；D項(xiàng)，電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被腐蝕答案：B4(2010廣州調(diào)研)為了探究金屬腐蝕的條件和快慢，某課外學(xué)習(xí)小組用不同的細(xì)金屬絲將三根大小相同的普通鐵釘分別固定在如下圖所示的三個(gè)裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述不正確的是 ()A實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置(1)左側(cè)的液面一定會(huì)下降B實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置(1)左側(cè)的液面一定比裝置(2)的低C實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鐵釘b腐蝕最嚴(yán)重D實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鐵釘c幾乎沒有被腐蝕解析：(1)中發(fā)生化學(xué)腐蝕：Fe2HCl=FeCl2H2(2)中發(fā)生析氫腐蝕，Cu為正極，鐵釘為負(fù)極(3)中不被腐蝕，因?yàn)闈釮

4、2SO4有吸水性，鐵釘不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕，故選B.答案：B5如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))下列敘述正確的是 ()Aa中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色Bb中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)Db中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析：a中鐵釘作負(fù)極，銅絲作正極，正極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OH，正極周圍變紅；b中鋁條作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵釘作正極，發(fā)生還原反應(yīng)答案：B6有關(guān)右圖所示裝置的敘述不正確的是 ()A這是電解NaOH溶液的裝置B該裝置中Pt為正極，電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OHC該裝置中Fe

5、為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe2e2OH=Fe(OH)2D這是一個(gè)原電池裝置解析：裝置中沒有外接直流電源，所以不是電解池，而是原電池，所以A錯(cuò)，D對(duì)；該電池是鐵的吸氧腐蝕，在反應(yīng)中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Fe2OH=Fe(OH)22e，Pt作正極，O2是正極反應(yīng)物，電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OH，故B、C項(xiàng)正確答案：A7在鋼鐵腐蝕過程中，下列五種變化可能發(fā)生的是 ()Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3O2被還原產(chǎn)生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O雜質(zhì)碳被氧化A只有和 B只有C D解析： 鋼鐵腐蝕的過程中，雜質(zhì)碳作正極不會(huì)參與電極反應(yīng)，其他四種情況均可能發(fā)生答案：C8某課外活動(dòng)小組，為研究金屬的腐

6、蝕和防護(hù)的原理，做了以下實(shí)驗(yàn)：將剪下的一塊鍍鋅鐵片，放入錐形瓶中，并滴入少量食鹽水將其浸濕，再加數(shù)滴酚酞試液，按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，過一段時(shí)間后觀察下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是 ()AB中導(dǎo)氣管產(chǎn)生氣泡BB中導(dǎo)氣管里形成一段水柱C金屬片剪口變紅D鋅被腐蝕解析：該題思考的切入點(diǎn)是鐵鋅NaCl溶液構(gòu)成原電池，由于溶液顯中性，鋅又比鐵活潑，只能是鋅作負(fù)極，鐵作正極，在負(fù)極上發(fā)生Zn2e=Zn2，正極：O22H2O4e=4OH，所以在A中由于其中的氧氣作氧化劑而使錐形瓶?jī)?nèi)氣體的量減小，導(dǎo)致B中的水沿導(dǎo)氣管進(jìn)入而使導(dǎo)氣管里形成一段水柱，同時(shí)鋅被腐蝕，金屬片上由于O2得到電子，使金屬片剪口處溶液c(OH)增

7、大，使得溶液顯堿性，遇到酚酞試液而變紅故綜合以上選A.答案：A9銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ()A正極電極反應(yīng)式為：2H2e=H2B此過程中還涉及到反應(yīng)：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此過程中Cu并不被腐蝕D此過程中電子從Fe移向Cu解析：鐵、銅接觸處在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，其中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，原電池反應(yīng)為2FeO22H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2易與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3.答案：A10下圖各燒杯中盛有海水，鐵在

8、其中被腐蝕，腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?)A BC D解析：判斷金屬腐蝕的快慢，首先判斷該金屬是否充當(dāng)原電池或電解池的電極，若是電解池的陽極，金屬腐蝕速率最快，其次是充當(dāng)原電池的負(fù)極腐蝕較快，而作為電解池的陰極和原電池的正極則不被腐蝕中，F(xiàn)e作為電解池的陽極，腐蝕最快，均為原電池，中，F(xiàn)e為正極，不被腐蝕，中Fe均為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性差別比Fe和Sn大，故中鐵腐蝕較快，則鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?答案：C二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(13分)市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等“熱敷袋”啟用之前，用塑料袋使之與空氣隔絕，啟用

9、時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量，使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在請(qǐng)回答下列問題：(1)“熱敷袋”放出的熱量是利用了鐵_放出的熱量；(2)碳粉的主要作用是_；(3)加入氯化鈉的主要作用是_；(4)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)方程式_、_.解析：解此題的關(guān)鍵條件是使用時(shí)要打開塑料袋與空氣接觸，這說明氧氣參與了反應(yīng)，從所給原料和產(chǎn)物上看，O2只能氧化鐵粉再由反應(yīng)的條件：NaCl溶于水形成電解質(zhì)溶液，鐵、碳是兩種活潑性不同的導(dǎo)體，O2作氧化劑，可知發(fā)生的反應(yīng)是原電池反應(yīng)，同時(shí)放出熱量答案：(1)被氧化(2)碳粉與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，碳作正極，加速鐵屑的氧化(3)氯化鈉溶于水，形成電解質(zhì)溶液(4)負(fù)極：

10、2Fe4e=2Fe2正極：O22H2O4e=4OH12(13分)鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式_(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式正極反應(yīng)_，負(fù)極反應(yīng)_(3)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯請(qǐng)從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_解析：(1)該反應(yīng)是FeCl3氧化金屬銅，離子方程式為2Fe3Cu=2Fe2Cu2.(2

11、)將(1)中反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池必須是Cu作負(fù)極，選擇比銅不活潑的金屬或碳棒為正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液裝置圖如下圖：正極：2Fe32e=2Fe2負(fù)極：Cu2e=Cu2(3)根據(jù)題給條件，此不銹鋼在鹽溶液中腐蝕明顯，可選擇的藥品為CuO、濃H2SO4.先用水稀釋濃H2SO4，再用H2SO4與CuO反應(yīng)生成CuSO4溶液，不銹鋼與CuSO4溶液反應(yīng)，在不銹鋼的表面有紫紅色物質(zhì)生成，即驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)裝置圖如下：正極反應(yīng)：Fe3e=Fe2(或2Fe32e=2Fe2)負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2(3)CuOH2SO4=CuSO4H2OCuSO4F

12、e=FeSO4Cu不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成13(11分)某研究性學(xué)習(xí)課題組為探究影響鋼鐵生銹的因素，設(shè)計(jì)了如下的方案：在四只小燒瓶中分別放入下列物質(zhì)：A瓶干燥的細(xì)鐵絲、B瓶浸過食鹽水的細(xì)鐵絲、C瓶浸過清水的細(xì)鐵絲、D瓶食鹽水及細(xì)鐵絲，并使鐵絲完全浸沒在食鹽水中然后裝配成如圖所示的四套裝置，每隔一段時(shí)間測(cè)量導(dǎo)管中水面上升的高度，結(jié)果如下表(表中所列數(shù)據(jù)為導(dǎo)管中水面上升的高度/cm)所示不同時(shí)間水面上升的高度時(shí)間/h高度瓶號(hào)00.51.01.52.02.53.0A瓶(盛干燥細(xì)鐵絲)0000000B瓶(盛浸過食鹽水的細(xì)鐵絲)00.41.23.45.67.69.8C瓶(盛浸過清水的細(xì)鐵絲)0000.

13、30.82.03.5D瓶(盛完全浸沒在食鹽水中的細(xì)鐵絲)0000000課題組在解題時(shí)，學(xué)校評(píng)審組組織了成果展示與答辯，假如你是課題組組長(zhǎng)，請(qǐng)回答以下的問題：(1)導(dǎo)管中水面為什么會(huì)上升？_.(2)上述實(shí)驗(yàn)中，細(xì)鐵絲生銹的速率由大到小的排列順序?yàn)?填小燒瓶號(hào))_(3)影響鋼鐵生銹的因素主要有_.(4)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是_(答兩種方法)解析：細(xì)鐵絲在清水或食鹽水中，發(fā)生吸氧腐蝕，故導(dǎo)管中液面要上升但要發(fā)生吸氧腐蝕的原電池反應(yīng)，必須符合構(gòu)成原電池的基本條件：活潑性不同的電極互相接觸電解質(zhì)溶液有空氣(或O2)且盡量與細(xì)鐵絲和電解質(zhì)接觸為了防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用電化學(xué)保護(hù)法，可

14、以作原電池的正極或電解池的陰極，也可以用覆蓋保護(hù)層的方法答案：(1)鐵生銹時(shí)跟空氣中的氧氣反應(yīng)，消耗了氧氣而使小燒瓶中氣體壓強(qiáng)降低(2)BCAD(3)跟氧氣接觸，有水分存在，有電解質(zhì)(或食鹽存在，三者同時(shí)具備時(shí)鐵生銹速度最快(或從構(gòu)成原電池的條件分析)(4)電鍍等表面覆蓋保護(hù)層法，犧牲陽極的陰極保護(hù)法等14(13分)家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，某同學(xué)擬對(duì)其原理及條件進(jìn)行探究：(1)該同學(xué)準(zhǔn)備了下列實(shí)驗(yàn)用品：20%NaCl溶液、蒸餾水、酚酞試液、KSCN溶液、新制氯水、純鐵絲、碳棒、U形管、導(dǎo)線等；請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證鋼鐵吸氧腐蝕的電極產(chǎn)物，簡(jiǎn)述操作過程并寫出有關(guān)反應(yīng)的

15、離子方程式_.(2)將一銅棒、碳棒用導(dǎo)線連接后，插入內(nèi)盛20%氯化鈉溶液的U形管中，請(qǐng)根據(jù)此裝置在下列兩項(xiàng)中擇一回答：若不是原電池，請(qǐng)說明原因：_(如果回答此題，下面的不用回答)若是原電池，現(xiàn)要求利用此裝置(電極材料、溶液濃度均不變)，采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣唠姵氐姆烹娦剩摬僮骺梢允莀(3)目前我國(guó)許多大型銅質(zhì)文物露天放置腐蝕嚴(yán)重，在不影響觀瞻效果的條件下，除用加保護(hù)層法保護(hù)外，請(qǐng)你再提出一項(xiàng)簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)方法并簡(jiǎn)述其保護(hù)原理：_.解析：(1)鐵絲和碳棒做兩極，分別針對(duì)兩極產(chǎn)物Fe2和OH進(jìn)行檢驗(yàn)(2)具備構(gòu)成原電池的基本條件，在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的是空氣中的O2.(3)在眾多限制下，只能考慮電化學(xué)保護(hù)法答案：(1)用導(dǎo)線連接鐵絲和碳棒后，插入盛有20%的NaCl溶液的U