第09講金屬的腐蝕與防護(hù)（學(xué)生版）-高二化學(xué)講義（2019選擇性必修1）

第09第09講金屬的腐蝕與防護(hù)知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識精講知識精講一、金屬的腐蝕1．概念：金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2．實質(zhì)：金屬失電子變成陽離子，被氧化，其反應(yīng)為：Mne=Mn+（M為金屬元素）。3．分類：分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件與其表面接觸的一些物質(zhì)O2、Cl2、SO2等現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑的金屬被氧化聯(lián)系化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，速率更快二、鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕圖示條件水膜呈較強(qiáng)酸性（pH≤4.3）水膜呈弱酸性、中性或堿性負(fù)極反應(yīng)正極反應(yīng)總反應(yīng)式其他反應(yīng)Fe2++2OH=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3﹣x)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍三、金屬的防護(hù)1．電化學(xué)防護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法原理________原理________原理電極要求被保護(hù)的金屬作______極，活潑性更強(qiáng)的金屬作______極被保護(hù)的金屬作為_____極，與電源的____極相連應(yīng)用鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼安裝鎂合金或鋅塊鋼鐵閘門，地下管道連接電源負(fù)極2．其他保護(hù)方法（1）改變金屬組成和結(jié)構(gòu)把金屬制成防腐的合金，如含鉻、鎳、硅等合金元素的不銹鋼具有很好的抗腐蝕性能。（2）金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，如噴油漆、涂油脂、鍍抗腐蝕金屬等。四、金屬腐蝕快慢規(guī)律同一金屬在相同電解質(zhì)溶液中，腐蝕快慢如下：對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練題型一：金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕【例1】（2021·四川郫都·高二期中）下列有關(guān)金屬腐蝕的說法，正確的是A．化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕要普遍得多B．化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕不可能同時發(fā)生C．化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕的腐蝕速度要快得多D．電化學(xué)腐蝕過程伴隨有電流產(chǎn)生，而化學(xué)腐蝕過程沒有題型二：析氫腐蝕與吸氧腐蝕【變22】（2021·吉林·長春十一高高三階段練習(xí)）用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH=2和pH=4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下，分析圖像，以下結(jié)論錯誤的是A．溶液pH≤2時，生鐵發(fā)生析氫腐蝕B．生鐵的腐蝕中電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍C．在酸性溶液中生鐵不可能發(fā)生吸氧腐蝕D．兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe–2e=Fe2+題型三：金屬的防護(hù)【變32】（2021·山東省濟(jì)鋼高級中學(xué)高二階段練習(xí)）鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的三分之一。請回答鋼鐵在腐蝕、防護(hù)過程中的有關(guān)問題。（1）在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍上鋅保護(hù)層或錫保護(hù)層防止鐵被腐蝕。鍍層破損后，鍍錫鐵和鍍鋅鐵更容易被腐蝕的是______。(填“鍍錫鐵”或“鍍鋅鐵”)（2）下列哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕______。A．B．C．D．

（3）利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。①若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_____處。假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，寫出此時總離子反應(yīng)方程式：_____。②若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_____，寫出鐵電極處的電極反應(yīng)式：_____。題型四：金屬的腐蝕與防護(hù)綜合【例4】（2021·福建福州·高二期中）鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實驗：序號內(nèi)容實驗現(xiàn)象1常溫下將鐵釘放在潮濕空氣中一小時鐵釘表面依然光亮2常溫下將鐵釘放在潮濕的空氣中一個月鐵釘表面已變得灰暗3常溫下將鐵釘放在干燥空氣中一個月干燥的鐵釘表面依然光亮4將潮濕的鐵釘放在常溫的氧氣流中一小時鐵釘表面略顯灰暗5將潮濕的鐵釘放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵釘表面已變得灰暗6將鐵釘放在燃煤的廚房中一個月鐵釘表面已變得灰暗7將浸過氯化鈉溶液的鐵釘放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵釘表面灰暗程度比實驗5嚴(yán)重（1）上述實驗中發(fā)生了吸氧腐蝕的是___________(根據(jù)實驗現(xiàn)象填序號，下同)，正極反應(yīng)式是___________；（2）發(fā)生的腐蝕是析氫腐蝕的是___________(填序號)負(fù)極反應(yīng)式是___________。（3）由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素有_____(填兩項)；（4）為防止鐵的銹蝕，地下埋的水管可采用外加電流的陰極保護(hù)法，請列舉工業(yè)上普遍采用的其它方法是___________(答兩種方法)?！纠?】（2021·河南南陽·高二期中）研究金屬腐蝕和防護(hù)的原理很有現(xiàn)實意義。（1）圖甲為探究鋼鐵的吸氧腐蝕的裝置。某興趣小組按該裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中水柱上升緩慢，下列措施可以更快、更清晰地觀察到水柱上升現(xiàn)象的有_______(填序號)。A．用純氧氣代替具支試管內(nèi)空氣B．用酒精燈加熱具支試管提高溫度C．將鐵釘換成鐵粉和碳粉混合粉末并加入少許食鹽水D．將玻璃導(dǎo)管換成更細(xì)的導(dǎo)管，水中滴加紅墨水（2）該小組將圖甲裝置改進(jìn)成圖乙裝置并進(jìn)行實驗，導(dǎo)管中紅墨水液柱高度隨時間的變化如表所示，根據(jù)數(shù)據(jù)可判斷腐蝕的速率隨時間變化逐漸_______(填“加快”“減慢”或“不變”)，你認(rèn)為影響鋼鐵腐蝕的因素為_______。時間/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2（3）為探究圖乙中a、b兩點所發(fā)生的反應(yīng)，進(jìn)行以下實驗，請完成表中空白：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液a點附近溶液出現(xiàn)紅色a點電極反應(yīng)為_______一段時間后再滴加2~3滴鐵氰化鉀溶液b點周圍出現(xiàn)藍(lán)色沉淀b點電極反應(yīng)為Fe2e=Fe2+（4）設(shè)計圖丙裝置研究弱酸性環(huán)境中腐蝕的主要形式。測定錐形瓶內(nèi)氣壓和空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化如圖丁所示，從圖丁中可分析，t1~t2s之間主要發(fā)生_______(填“吸氧”或“析氫”)腐蝕，原因是_______。（5）金屬陽極鈍化是一種電化學(xué)防護(hù)方法。將Fe作陽極置于H2SO4溶液中，一定條件下，F(xiàn)e鈍化形成致密Fe3O4氧化膜，試寫出該陽極的電極反應(yīng)_______。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】（2021·全國·高二課時練習(xí)）某地下了一場酸雨，在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。對該條件下鐵制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕的敘述正確的是A．該電化學(xué)腐蝕是析氫腐蝕 B．正極反應(yīng)式：C．原電池反應(yīng)減緩了鐵制品的腐蝕 D．負(fù)極反應(yīng)式：【題2】（2021·北京十八中高二開學(xué)考試）研究小組將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入醋酸溶液，容器中的壓強(qiáng)隨時間的變化曲線如圖2。下列說法不正確的是A．0t1時壓強(qiáng)增大的原因不一定是鐵發(fā)生了析氫腐蝕B．鐵粉發(fā)生反應(yīng)：Fe3e=Fe3+C．碳粉上發(fā)生了還原反應(yīng)D．t2時，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始壓強(qiáng)，原因是鐵發(fā)生了吸氧腐蝕【題3】（2021·山東·菏澤一中高二期中）下列事實不能用原電池原理解釋的是A．白鐵(鍍鋅)制品比一般鐵器耐腐蝕B．鐵片、鋁片在冷的濃硫酸中鈍化C．工程施工隊在鐵制水管外刷一層“銀粉”D．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量溶液后反應(yīng)速率加快【題4】（2021·河北石家莊·高三階段練習(xí)）點蝕又稱為孔蝕，是一種集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)。某鐵合金鈍化膜破損后的孔蝕如圖，下列說法正確的是A．為防止孔蝕發(fā)生可以將外接電源正極與金屬相連B．蝕孔外每吸收2.24LO2，可氧化0.2molFeC．由于孔蝕中Fe3+水解導(dǎo)致電解質(zhì)酸性增強(qiáng)D．孔隙中可以發(fā)生析氫腐蝕【題6】（2019·重慶南開中學(xué)高三階段練習(xí)）以NaCl為主要成分的融雪劑會腐蝕橋梁、鐵軌等鋼鐵設(shè)備。某研究小組探究NaCl溶液對鋼鐵腐蝕的影響。（1）將濾紙用3.5%的NaCl溶液潤濕，涂上鐵粉、碳粉的混合物，貼在表面皿上。在濾紙上加幾滴檢驗試劑，再緩慢加入NaCl溶液至沒過濾紙，操作如下所示：①實驗ⅰ的現(xiàn)象說明，得電子的物質(zhì)是_______________________________。②碳粉的作用是___________________________________________________。③為了說明NaCl的作用，需要補(bǔ)充的對照實驗是_____________________。（2）向如圖示裝置的燒杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，閉合K，指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。加熱燒杯a，指針向右偏轉(zhuǎn)。①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，b中無變化，b中鐵片作________極。②加熱后，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因可能是_____________________。（3）用（2）中圖示裝置探究不同濃度NaCl溶液對鋼鐵腐蝕的影響，向燒杯a、b中各加入30mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液，實驗記錄如下表所示。實驗ab指針偏轉(zhuǎn)方向I0.1%0.01%向右II0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%飽和溶液向右①Ⅱ中，b中電極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_______________________________。②Ⅲ中，鐵在飽和NaCl溶液中不易被腐蝕。查閱資料可知：在飽和NaCl溶液中O2濃度較低，鋼鐵不易被腐蝕。設(shè)計實驗證明：_______________________________。（4）根據(jù)上述實驗，對鋼鐵腐蝕有影響的因素是_______________________________。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】（2021·浙江嘉興·高二期末）下列關(guān)于金屬腐蝕的說法錯誤的是A．河水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，使用的是外加電流的陰極保護(hù)法B．金屬腐蝕的實質(zhì)就是金屬原子失去電子被氧化的過程C．鍍鋅鐵皮(白鐵皮)的鍍層破損后鐵皮仍耐腐蝕D．鋼鐵在潮濕的空氣中生銹，主要發(fā)生了析氫腐蝕【練2】（2021·全國·高二課時練習(xí)）錐形瓶內(nèi)壁用某溶液潤洗后，放入混合均勻的新制鐵粉和碳粉，塞緊瓶塞，同時測量錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)的變化，如圖所示。下列說法錯誤的是A．0~t1時，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕B．t1~t2時，鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕C．負(fù)極反應(yīng)為：Fe3e=Fe3+D．用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性【練3】（2021·廣東天河·高二期末）一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO下列說法不正確的是A．在pH<4的溶液中，碳鋼腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+B．在pH>6的溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．在pH>14的溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)式為O2+4OH+4e=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢【練4】（2021·福建·文博中學(xué)高一期中）如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和稀醋酸溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間，下列有關(guān)描述錯誤的是A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面為左低右高C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe2e=Fe2+D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕【練5】（2021·貴州·高二學(xué)業(yè)考試）下列不能有效防止鋼鐵銹蝕的措施是A．將鋼鐵與鋅板相連 B．將鋼鐵置于潮濕的空氣中C．在鋼鐵表面噴油漆 D．將鋼鐵與直流電源負(fù)極相連【練6】（2021·浙江溫州·高二期中）下列關(guān)于電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的說法不正確的是A．“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”就是將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備連接到外接直流電源的負(fù)極B．白鐵皮是在薄鋼板表面鍍鋅，即便鍍層破損，仍然可以保護(hù)鋼板不被腐蝕C．在鋼鐵制品表面噴漆、涂油、鍍鉻或覆蓋搪瓷、塑料都可以避免鋼鐵腐蝕D．鋼鐵表面吸附的溶有氧氣的水膜酸性很弱時，仍然以吸氧腐蝕為主【練7】（2019·陜西·西安電子科技大學(xué)附屬中學(xué)太白校區(qū)高二期中）如圖，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)若液面上升，則溶液呈______性，發(fā)生______腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：______________，正極：___________________。(2)若液面下降，則溶液呈________性，發(fā)生_________腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：______________；正極：__________________。【練9】（2020·福建·三明一中高二階段練習(xí)）鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。I．如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有氯化銨（顯酸性）溶液和食鹽水，各加入生鐵塊，放置一段時間均被腐蝕，這兩種腐蝕都屬于____腐蝕。（1）紅墨水柱兩邊的液