金屬的電化學腐蝕與防護

1、第九章 第三節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護一、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，鋅作負極，以防船體被腐蝕C鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O22H2O4e=4OHD工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應：2Cl2e=Cl2解析：A項，陽極上發(fā)生氧化反應，陰極上發(fā)生還原反應，在鐵件表面發(fā)生的反應為：Zn22e=Zn，所以鐵作陰極B項，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，是犧牲陽極的陰極保護法答案：A2相同材質的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是 ()解析：在A中，食醋提供電解質溶液

2、環(huán)境，鐵鏟和銅盆是相互接觸的兩個金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；在B中，食鹽水提供電解質溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；在C中，銅鍍層將鐵球覆蓋、使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；在D中，酸雨提供電解質溶液環(huán)境，鐵鉚釘和銅板分別作負、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，以改變鋼鐵結構D將鋼鐵制品與電源負極相連解析：A項，在鋼鐵表面鍍鋅，使內部金屬被保護；B項，鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕；C項，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，電源負極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被腐蝕答案：B4(2010廣州調研)為了探究金屬腐蝕的條件和快慢，某課外學習小組用不同的細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裝置內，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時間，下列對實驗結果的描述不正確的是 ()A實驗結束時，裝置(1)左側的液面一定會下降B實驗結束時，裝置(1)左側的液面一定比裝置(2)的低C實驗結束時，鐵釘b腐蝕最嚴重D實驗結束時，鐵釘c幾乎沒有被腐蝕解析：(1)中發(fā)生化學腐蝕：Fe2HCl=FeCl2H2(2)中發(fā)生析氫腐蝕，Cu為正極，鐵釘為負極(3)中不被腐蝕，因為濃H

4、2SO4有吸水性，鐵釘不能發(fā)生電化學腐蝕，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(離子在瓊膠內可以移動)下列敘述正確的是 ()Aa中鐵釘附近呈現紅色Bb中鐵釘上發(fā)生還原反應Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應Db中鋁條附近有氣泡產生解析：a中鐵釘作負極，銅絲作正極，正極反應為：O22H2O4e=4OH，正極周圍變紅；b中鋁條作負極，失去電子發(fā)生氧化反應，鐵釘作正極，發(fā)生還原反應答案：B6有關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，電極反應為：O22H2O4e=4OHC該裝置中Fe

5、為負極，電極反應為：Fe2e2OH=Fe(OH)2D這是一個原電池裝置解析：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，D對；該電池是鐵的吸氧腐蝕，在反應中Fe作負極，電極反應式為：Fe2OH=Fe(OH)22e，Pt作正極，O2是正極反應物，電極反應式為：O22H2O4e=4OH，故B、C項正確答案：A7在鋼鐵腐蝕過程中，下列五種變化可能發(fā)生的是 ()Fe2轉化為Fe3O2被還原產生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O雜質碳被氧化A只有和 B只有C D解析： 鋼鐵腐蝕的過程中，雜質碳作正極不會參與電極反應，其他四種情況均可能發(fā)生答案：C8某課外活動小組，為研究金屬的腐

6、蝕和防護的原理，做了以下實驗：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，再加數滴酚酞試液，按如圖所示的裝置進行實驗，過一段時間后觀察下列現象不可能出現的是 ()AB中導氣管產生氣泡BB中導氣管里形成一段水柱C金屬片剪口變紅D鋅被腐蝕解析：該題思考的切入點是鐵鋅NaCl溶液構成原電池，由于溶液顯中性，鋅又比鐵活潑，只能是鋅作負極，鐵作正極，在負極上發(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內氣體的量減小，導致B中的水沿導氣管進入而使導氣管里形成一段水柱，同時鋅被腐蝕，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，下列有關說法錯誤的是 ()A正極電極反應式為：2H2e=H2B此過程中還涉及到反應：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作負極，電極反應式為Fe2e=Fe2，Cu作正極，電極反應式為O24e2H2O=4OH，原電池反應為2FeO22H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2易與空氣中的O2發(fā)生反應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為()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，其次是充當原電池的負極腐蝕較快，而作為電解池的陰極和原電池的正極則不被腐蝕中，Fe作為電解池的陽極，腐蝕最快，均為原電池，中，Fe為正極，不被腐蝕，中Fe均為負極被腐蝕，Fe和Cu的金屬活動性差別比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為.答案：C二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(13分)市場上出售的“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，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量，使用完后，會發(fā)現有大量鐵銹存在請回答下列問題：(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)寫出有關的電極反應方程式_、_.解析：解此題的關鍵條件是使用時要打開塑料袋與空氣接觸，這說明氧氣參與了反應，從所給原料和產物上看，O2只能氧化鐵粉再由反應的條件：NaCl溶于水形成電解質溶液，鐵、碳是兩種活潑性不同的導體，O2作氧化劑，可知發(fā)生的反應是原電池反應，同時放出熱量答案：(1)被氧化(2)碳粉與鐵屑、氯化鈉溶液構成原電池，碳作正極，加速鐵屑的氧化(3)氯化鈉溶于水，形成電解質溶液(4)負極：

10、2Fe4e=2Fe2正極：O22H2O4e=4OH12(13分)鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式_(2)若將(1)中的反應設計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應式正極反應_，負極反應_(3)某科研人員發(fā)現劣質不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現象明顯請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設計最佳實驗，驗證劣質不銹鋼易被腐蝕有關反應的化學方程式_劣質不銹鋼腐蝕的實驗現象_解析：(1)該反應是FeCl3氧化金屬銅，離子方程式為2Fe3Cu=2Fe2Cu2.(2

11、)將(1)中反應設計成的原電池必須是Cu作負極，選擇比銅不活潑的金屬或碳棒為正極，FeCl3溶液作電解質溶液裝置圖如下圖：正極：2Fe32e=2Fe2負極：Cu2e=Cu2(3)根據題給條件，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反應生成CuSO4溶液，不銹鋼與CuSO4溶液反應，在不銹鋼的表面有紫紅色物質生成，即驗證劣質不銹鋼易被腐蝕答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)裝置圖如下：正極反應：Fe3e=Fe2(或2Fe32e=2Fe2)負極反應：Cu2e=Cu2(3)CuOH2SO4=CuSO4H2OCuSO4F

12、e=FeSO4Cu不銹鋼表面有紫紅色物質生成13(11分)某研究性學習課題組為探究影響鋼鐵生銹的因素，設計了如下的方案：在四只小燒瓶中分別放入下列物質：A瓶干燥的細鐵絲、B瓶浸過食鹽水的細鐵絲、C瓶浸過清水的細鐵絲、D瓶食鹽水及細鐵絲，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，每隔一段時間測量導管中水面上升的高度，結果如下表(表中所列數據為導管中水面上升的高度/cm)所示不同時間水面上升的高度時間/h高度瓶號00.51.01.52.02.53.0A瓶(盛干燥細鐵絲)0000000B瓶(盛浸過食鹽水的細鐵絲)00.41.23.45.67.69.8C瓶(盛浸過清水的細鐵絲)0000.

13、30.82.03.5D瓶(盛完全浸沒在食鹽水中的細鐵絲)0000000課題組在解題時，學校評審組組織了成果展示與答辯，假如你是課題組組長，請回答以下的問題：(1)導管中水面為什么會上升？_.(2)上述實驗中，細鐵絲生銹的速率由大到小的排列順序為(填小燒瓶號)_(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：細鐵絲在清水或食鹽水中，發(fā)生吸氧腐蝕，故導管中液面要上升但要發(fā)生吸氧腐蝕的原電池反應，必須符合構成原電池的基本條件：活潑性不同的電極互相接觸電解質溶液有空氣(或O2)且盡量與細鐵絲和電解質接觸為了防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用電化學保護法，可

14、以作原電池的正極或電解池的陰極，也可以用覆蓋保護層的方法答案：(1)鐵生銹時跟空氣中的氧氣反應，消耗了氧氣而使小燒瓶中氣體壓強降低(2)BCAD(3)跟氧氣接觸，有水分存在，有電解質(或食鹽存在，三者同時具備時鐵生銹速度最快(或從構成原電池的條件分析)(4)電鍍等表面覆蓋保護層法，犧牲陽極的陰極保護法等14(13分)家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現紅棕色的銹斑，某同學擬對其原理及條件進行探究：(1)該同學準備了下列實驗用品：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、導線等；請你幫他設計一實驗方案來驗證鋼鐵吸氧腐蝕的電極產物，簡述操作過程并寫出有關反應的

15、離子方程式_.(2)將一銅棒、碳棒用導線連接后，插入內盛20%氯化鈉溶液的U形管中，請根據此裝置在下列兩項中擇一回答：若不是原電池，請說明原因：_(如果回答此題，下面的不用回答)若是原電池，現要求利用此裝置(電極材料、溶液濃度均不變)，采取適當的措施來提高電池的放電效率，該操作可以是_(3)目前我國許多大型銅質文物露天放置腐蝕嚴重，在不影響觀瞻效果的條件下，除用加保護層法保護外，請你再提出一項簡單而有效的保護方法并簡述其保護原理：_.解析：(1)鐵絲和碳棒做兩極，分別針對兩極產物Fe2和OH進行檢驗(2)具備構成原電池的基本條件，在正極上發(fā)生還原反應的是空氣中的O2.(3)在眾多限制下，只能考慮電化學保護法答案：(1)用導線連接鐵絲和碳棒后，插入盛有20%的NaCl溶液的U