專項24-金屬的腐蝕與防護(新高考專用)(原卷版)

第三篇化學反應與能量專項24金屬的腐蝕與防護金屬腐蝕，是金屬和周圍介質接觸時由于發(fā)生化學和電化學作用而引起的破壞作用。金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象，金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化。造成設備破壞、管道泄漏、產品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，遭受巨大的經(jīng)濟損失。金屬腐蝕是一個亟待解決的問題，每年由于金屬的腐蝕所引起的損失是巨大的。在新高考中逐漸出現(xiàn)相關的題型，要理解化學腐蝕與電化學腐蝕，聯(lián)系生產、生活中的金屬腐蝕現(xiàn)象，會分析和區(qū)別化學腐蝕和電化學腐蝕，了解一般防腐蝕方法。1．(2022?廣東選擇性考試)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是()A．加入AgNO3溶液產生沉淀 B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C．加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn) D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成【答案】D【解析】鍍層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會構成原電池，由于鋅比鐵活潑，作原電池的負極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續(xù)和酸化的氯化鈉溶液反應產生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成。A項，氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀，故A不符合題意；B項，淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質可碘化鉀發(fā)生反應，故B不符合題意；C項，KSCN溶液可檢測鐵離子的存在，上述現(xiàn)象中不會出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)，故C不符合題意；D項，K3[Fe(CN)6]是用于檢測Fe2+的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現(xiàn)藍色沉淀，故D符合題意。故選D。2．(2020?江蘇卷)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是()

A．陰極的電極反應式為B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快【答案】C【解析】A項，陰極的鋼鐵設施實際作原電池的正極，正極金屬被保護不失電子，故A錯誤；B項，陽極金屬M實際為原電池裝置的負極，電子流出，原電池中負極金屬比正極活潑，因此M活動性比Fe的活動性強，故B錯誤；C項，金屬M失電子，電子經(jīng)導線流入鋼鐵設備，從而使鋼鐵設施表面積累大量電子，自身金屬不再失電子從而被保護，故C正確；D項，海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導電性越強，因此鋼鐵設施在海水中的腐蝕速率比在河水中快，故D錯誤；故選C。3．(2019?江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是()A．鐵被氧化的電極反應式為Fe?3e?=Fe3+B．鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C．活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D．以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕【答案】C【解析】A．該裝置中發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負極，F(xiàn)e失電子生成亞鐵離子，電極反應式為Fe﹣2e﹣═Fe2+，故A錯誤；B．鐵腐蝕過程發(fā)生電化學反應，部分化學能轉化為電能，放熱，所以還存在化學能轉化為熱能的變化，故B錯誤；C．Fe、C和電解質溶液構成原電池，F(xiàn)e易失電子被腐蝕，加速Fe的腐蝕，故C正確；D．弱酸性或中性條件下鐵腐蝕吸氧腐蝕，水代替NaCl溶液，溶液仍然呈中性，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕，故D錯誤；故選C。1．金屬的腐蝕(1)吸氧腐蝕：鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性時，氧氣參加電極反應，發(fā)生吸氧腐蝕。(2)析氫腐蝕：金屬表面的電解質溶液酸性較強，腐蝕過程中不斷有H2放出。2．判斷金屬腐蝕快慢的方法(1)在同一電解質溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>應用原電池原理有防護措施的腐蝕>應用電解原理有防護措施的腐蝕，或電解池陽極>原電池負極>化學腐蝕>原電池正極>電解池陰極。(2)同一種金屬在不同介質中腐蝕由快到慢的順序為：強電解質溶液中的腐蝕>弱電解質溶液中的腐蝕>非電解質溶液中的腐蝕。(3)對于活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，氧化還原反應速率越快，活潑金屬腐蝕越快。(4)對于同一電解質溶液，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。(5)純度越高的金屬，腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不被腐蝕)。(6)不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中腐蝕速率遠大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。3．電化學防護法電化學防護犧牲陽極的陰極保護法外加電流的陰極保護法依據(jù)原電池原理電解池原理原理形成原電池時，被保護金屬作正極(陰極)，不反應受到保護；活潑金屬作負極(陽極)，發(fā)生反應受到腐蝕。陽極要定期予以更換將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護金屬作陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護應用一些鋼鐵設備如鍋爐內壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊土壤、海水及河水中的金屬設備等實例示意圖1．(2023屆·山東省日照市校際聯(lián)考)深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌的作用下能被SO42-腐蝕，原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．腐蝕過程中正極附近堿性增強B．該腐蝕過程屬于吸氧腐蝕C．硫酸鹽還原菌SRB加快了金屬的腐蝕D．可在管道上鑲嵌鋅塊以減緩腐蝕，這種方法叫做犧牲陽極保護法2．(2022·河南省豫南名校聯(lián)考《本草綱目》中載有一藥物，名“銅青[Cu2(OH)2CO3]”。銅青則是銅器上綠色者，淘洗用之。時珍曰：近時人以醋制銅生綠，取收曬干貨之。下列有關說法正確的是()

A．銅在空氣中主要發(fā)生析氫腐蝕B．銅在O2、CO2、H2O存在時易發(fā)生電化學腐蝕C．用硝酸清洗銅器可以除去銅綠，保護銅器D．每生成111gCu2(OH)2CO3，轉移1mol電子3．(2022·山東省煙臺二中等校期中)實驗室利用如下裝置模擬探究鋁制品表面出現(xiàn)白斑的腐蝕現(xiàn)象。下列說法正確的是()

A．活性炭上發(fā)生氧化反應B．電子從活性炭經(jīng)電流表流向鋁箔C．NaCl既是離子導體又是電極反應物D．總反應為4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進一步脫水形成白斑4．(2022·河南省豫北名校調研考試)用壓強傳感器探究生鐵分別在pH=2.0、4.0和6.0的酸性溶液中發(fā)生電化學腐蝕，得到反應體系氣體壓強與時間的關系如圖。有關敘述錯誤的是()

A．負極的電極反應式均為：Fe-2e-=Fe2+B．pH=2.0時，生鐵主要發(fā)生析氫腐蝕C．pH>4.0時，生鐵主要發(fā)生吸氧腐蝕D．一般情況下，化學腐蝕比電化學腐蝕普遍的多5．(2022·廣東·信宜市第二中學高二開學考試)金屬的腐蝕與防護和生活密切相關，下列有關說法正確的是()A．銀首飾表面變黑屬于電化學腐蝕B．圖中氧氣傳感器測得氧氣體積分數(shù)變小，說明三頸瓶中發(fā)生的一定只有吸氧腐蝕C．圖中壓強傳感器測得壓強變小，說明三頸瓶中發(fā)生的一定以吸氧腐蝕為主D．海里在輪船外面連接一塊廢銅塊保護輪船的方法叫犧牲陽極的陰極保護法6．(2022·上海市楊浦中學教學質量評估)下列關于金屬的腐蝕與防護的敘述不正確的是()A．圖①馬口鐵(鍍錫鐵)即使鍍層破損，依然不易生銹B．圖②若將鋼閘門與電源的負極相連，可防止鋼閘門腐蝕C．圖②若斷開電源，鋼閘門將發(fā)生吸氧腐蝕D．圖③若金屬M比鐵活潑，可防止鋼鐵輸水管腐蝕7．含可鈍化金屬的工業(yè)管道或反應器，由于會被內部溶液腐蝕，通過外接電源而鈍化，稱之為陽極保護法。下圖是某金屬外接電勢與電流密度的變化關系，有關說法正確的是()A．陽極保護法中受保護的金屬外接電源的負極B．電流密度越大，金屬受保護程度越好C．CFD區(qū)，金屬受到保護D．外接電勢越高，對金屬保護性越有效8．(2022·上海市楊浦區(qū)高三質量調研)用下圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究，測得具支錐形瓶中壓強、溶解氧隨時間變化關系的曲線如下。下列分析錯誤是()

A．壓強增大主要是因為產生了H2B．pH=4時正極只發(fā)生：O2+4e+4H+→2H2OC．負極的反應都為：Fe-2e-→Fe2+D．都發(fā)生了吸氧腐蝕9．(2022·河北省高三全過程縱向評價價高三試題)研究發(fā)現(xiàn)，CuCl在青銅器的腐蝕過程中起催化作用，下圖是青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕生成有害銹Cu2(OH)3Cl原理示意圖。已知Cu2(OH)2CO3比Cu2(OH)3Cl更難溶。下列敘述正確的是()

A．CuCl增大了反應的活化能B．腐蝕過程中，正極的電極反應式為O2+4H++4e-=2H2OC．若生成2.145Cu2(OH)3Cl理論上消耗標準狀況下氧氣的體積為2.24LD．修復青銅器時，可將文物置于含Na2CO3的緩沖溶液浸泡，使Cu2(OH)3Cl轉化為難溶的Cu2(OH)2CO310．(2022·黑龍江省哈師大附中高三模擬預測)厭氧性硫酸鹽還原菌(SRB)是導致金屬微生物腐蝕最為普遍的菌種，腐蝕過程如圖所示。下列說法正確的是()A．正極的電極反應式為8H++88H·(吸附)、SO42-+8H·(吸附)S2-+4H2OB．正極區(qū)溶液的pH變小C．生成1molFeS，轉移6mol電子D．若引入新細菌，一定會加速金屬的腐蝕11．(2022·福建省福州三中高三模擬)利用物質由高濃度向低濃度自發(fā)擴散的能量可制成濃差電池。在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃差電池而發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙處腐蝕機理如圖所示。下列說法不正確的是()A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率C．為了維持電中性，海水中大量Cl-進入縫隙D．正極的電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-12．(2022·安徽省合肥市第六中學高三模擬節(jié)選)研究發(fā)現(xiàn)，硫代硫酸鹽浸出金的過程是電化學催化腐蝕過程，催化機理模型如圖所示：圖中表示金粒負極的電極反應式為___，浸金的催化劑是____(填化學式)。13．(2022·山西省臨縣第一中學檢測)金屬腐蝕在生活中隨處可見，常見的有化學腐蝕和電化學腐蝕。I．某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕的類型及腐蝕速率，將混合均勻的新制鐵粉和炭粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞，如圖1所示。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。(1)請完成以下實驗設計(完成表中空格)：編號實驗目的炭粉質量/g鐵粉質量/g醋酸質量分數(shù)/%①為以下實驗作參照0.52.090.0②醋酸濃度的影響0.5_________36.0③______________0.22.0