2022-2023學(xué)年蘇教版選擇性必修1 專題1 第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù) 學(xué)案_第1頁
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文檔簡介

第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解金屬腐蝕的原因,能結(jié)合生活及實(shí)驗(yàn)探究理解電化學(xué)腐蝕的原理,正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式,提高科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。2.掌握金屬防護(hù)的方法,能夠利用電化學(xué)知識進(jìn)行金屬的防護(hù),樹立防止金屬腐蝕的意識,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。一、金屬的電化學(xué)腐蝕1.金屬腐蝕2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng),使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生實(shí)質(zhì)與聯(lián)系(1)實(shí)質(zhì):都是金屬原子失去電子被氧化而損耗;(2)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生,但電化學(xué)腐蝕更普遍3.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕類別項(xiàng)目析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較弱或呈中性負(fù)極Fe-2e-=Fe2+正極2H++2e-=H2↑O2+4e-+2H2O=4OH-總反應(yīng)Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2后續(xù)反應(yīng)最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·nH2O),反應(yīng)如下:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在,但后者更普遍(1)無論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕,金屬的腐蝕都是失電子被氧化的過程()(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主()(3)銅在酸性條件也可以發(fā)生析氫腐蝕()(4)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e-=Fe3+()(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更易生銹()(6)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×1.為什么鋼鐵在干燥的空氣中不易腐蝕,在潮濕的空氣中卻易腐蝕?提示鋼鐵在潮濕的空氣中,表面形成一層電解質(zhì)溶液的水膜,構(gòu)成原電池,發(fā)生電化學(xué)腐蝕,增大了腐蝕速率。2.比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕有何不同?提示鋼鐵表面水膜酸堿性不同,正極反應(yīng)式不同:鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)時(shí),發(fā)生析氫腐蝕,正極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑;鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O2時(shí),發(fā)生吸氧腐蝕,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-。3.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的相同點(diǎn)是什么?提示都是鐵作負(fù)極,碳作正極,且負(fù)極反應(yīng)式相同,都是鐵原子失電子被氧化。4.在下圖裝置中:(1)電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)?提示偏轉(zhuǎn)。(2)若電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),寫出Zn極、C極上的反應(yīng)式。提示Zn極:Zn-2e-=Zn2+;C極:O2+4e-+2H2O=4OH-。(3)金屬鋅發(fā)生哪種腐蝕?提示吸氧腐蝕。1.如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片。觀察到:開始導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是()A.生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C.墨水回升時(shí),碳極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-D.具支試管中溶液pH逐漸減小答案C解析生鐵片中的碳是原電池的正極,A錯誤;雨水酸性較強(qiáng),開始時(shí)鐵片發(fā)生析氫腐蝕,B-,C正確;鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,具支試管中溶液pH都增大,D錯誤。2.銅板上鐵鉚釘?shù)奈醺g原理如圖所示。下列說法正確的是()A.正極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑B.此過程中還涉及反應(yīng)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3C.此過程中Fe、Cu均被腐蝕D.此過程中電流從Fe流向Cu答案B解析鐵鉚釘吸氧腐蝕的正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,銅作正極不被腐蝕,電子從負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極。3.(2020·山西忻州一中高二上期末)如圖是鋼鐵在海水中銹蝕過程的模型,若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,下列說法正確的是()A.該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B.有2.8g鐵被腐蝕C.鋼鐵表面出現(xiàn)氣體D.消耗氣體體積約為1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)答案D解析從題圖中看出,空氣中的氧氣在正極放電,所以發(fā)生了吸氧腐蝕,A項(xiàng)錯誤;原電池中,鐵原子失電子為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,所以有0.2mol電+,所以鋼鐵表面不會出現(xiàn)氣體,C項(xiàng)錯誤;吸氧腐蝕時(shí),氧氣在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-,所以有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積約為eq\f(0.2,4)mol×22.4L·mol-1=1.12L,D項(xiàng)正確。金屬腐蝕類型的判斷方法(1)發(fā)生原電池反應(yīng)引起的腐蝕為電化學(xué)腐蝕,無原電池反應(yīng)發(fā)生的腐蝕為化學(xué)腐蝕。(2)金屬活動性順序表中氫前面的金屬,在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕,在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕;金屬活動性順序在氫后面的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。(3)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極都是鐵,失電子生成Fe2+,而非Fe3+。二、金屬的電化學(xué)防護(hù)1.金屬防護(hù)的原理金屬防護(hù)就是防止金屬的腐蝕,要解決的主要問題是使金屬不被氧化,應(yīng)從金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理、腐蝕的類型等方面來確定金屬防護(hù)的具體方法。2.金屬防護(hù)的方法(1)在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層,從而使金屬制品與周圍物質(zhì)(外界空氣、水、電解質(zhì)溶液等)隔離,這是一種被普遍采用的防護(hù)方法。①非金屬保護(hù)層:如噴油漆、涂油脂。②金屬保護(hù)層:如鐵制品上鍍銅、鋅等。(2)電化學(xué)保護(hù)法①犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理:原電池原理要求:活潑性強(qiáng)的金屬作陽極(負(fù)極),被保護(hù)的金屬作陰極(正極)。②外加電流的陰極保護(hù)法原理:電解池原理(3)改變金屬組成或結(jié)構(gòu)如把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼,就大大增強(qiáng)了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用的是電解池原理()(2)在鐵制品表面鍍鋅,是為了防止鐵制品的腐蝕,而且鍍層有損壞,仍可對鐵制品起到保護(hù)作用()(3)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸,起到保護(hù)鐵制品的作用()(4)鐵閘門可與外加電源的正極相連,起到保護(hù)作用()答案(1)×(2)√(3)√(4)×1.防止金屬的腐蝕是世界級難題,每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。(1)為降低某水庫鐵閘門的腐蝕速率,可以采用圖甲方案,焊接在鐵閘門上的固體材料R采用什么金屬?提示R活潑性應(yīng)比鐵強(qiáng)且能穩(wěn)定存在于水溶液中,通常選鋅。(2)圖乙所示方案也可降低鐵閘門的腐蝕速率,鐵閘門應(yīng)連接直流電源的什么極,這屬于哪種防護(hù)方法?提示鐵閘門接電源負(fù)極,這是外加電流的陰極保護(hù)法。(3)上述兩種保護(hù)方法的原理有何不同?提示甲是在被保護(hù)設(shè)備上裝上比它更活潑的金屬,被保護(hù)金屬作原電池的正極,稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。乙是被保護(hù)設(shè)備與電源的負(fù)極相連接,作電解池的陰極,稱為外加電流的陰極保護(hù)法。2.在鋼鐵的表面鍍鋅屬于金屬的電化學(xué)保護(hù)法嗎?提示不是。電鍍雖然是應(yīng)用電解原理,但對金屬的防護(hù)來說是在金屬的表面增加了保護(hù)層,屬于涂覆蓋層保護(hù)法,不屬于電化學(xué)保護(hù)法。3.馬口鐵(鍍錫鐵板)的鍍層遭到破壞后,是否還能起到保護(hù)鐵的作用?白鐵皮(鍍鋅鐵板)呢?提示馬口鐵的鍍層遭到破壞后,由于鍍層金屬錫的活潑性比鐵弱,當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),鐵將作原電池的負(fù)極,會加速金屬鐵的腐蝕,不能起到保護(hù)鐵的作用。白鐵皮的鍍層遭到破壞后,因?yàn)殄儗咏饘黉\的活潑性比鐵強(qiáng),因此當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),鐵將作原電池的正極,會被保護(hù),可以起到保護(hù)鐵的作用。4.不銹鋼是采用什么方法來防止金屬腐蝕的?提示冶煉鋼鐵時(shí)向其中加入一些其他元素,制成合金,是通過改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來防止金屬腐蝕的。1.下列有關(guān)金屬鐵的腐蝕與防護(hù),說法正確的是()A.在鋼鐵表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理,生成四氧化三鐵薄膜保護(hù)金屬B.當(dāng)鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時(shí),后者更易被腐蝕C.鐵與電源正極連接可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)D.陽極氧化處理鋁制品生成致密的保護(hù)膜屬于電化學(xué)保護(hù)法答案A解析A項(xiàng),四氧化三鐵的致密保護(hù)膜可防止腐蝕,正確;B項(xiàng),由于金屬活動性:Zn>Fe>Sn,所以鍍錫鐵鍍層破損時(shí),F(xiàn)e作原電池的負(fù)極首先被腐蝕,而鍍鋅鐵鍍層破損時(shí),由于Fe作正極,被腐蝕的是活動性更強(qiáng)的Zn,F(xiàn)e被保護(hù),因此當(dāng)鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時(shí),前者更易被腐蝕,錯誤;C項(xiàng),鐵與電源負(fù)極連接可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)保護(hù),錯誤。2.下列裝置可防止鐵棒被腐蝕的是()答案B解析在B銹。3.下圖所示的各容器中均盛有海水,鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是()A.④>②>③>① B.②>①>③>④C.④>②>①>③ D.③>②>④>①答案C解析當(dāng)電解質(zhì)溶液相同時(shí),同一金屬腐蝕的快慢是電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。本題中,鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰?gt;②>①>③。金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年枠O>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,金屬腐蝕越快。(4)金屬活動性差別越大,活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。題組一金屬的腐蝕1.炒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液中含NaCl),不久便會因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示,下列說法正確的是()A.腐蝕過程中,負(fù)極是CB.Fe失去電子經(jīng)電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移給CC.正極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑D.C作正極,O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)答案D解析A項(xiàng),鐵鍋中含有的Fe、C和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,活潑金屬作負(fù)極,F(xiàn)e易失電子,故腐蝕過程中,負(fù)極是Fe,錯誤;B項(xiàng),原電池中電子由負(fù)極Fe經(jīng)外電路向正極C流動,在電解質(zhì)溶液中依靠離子的移動導(dǎo)電,錯誤;C項(xiàng),該原電池中,C作正極,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,C錯誤、D正確。2.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氯化鈉的瓊脂熱溶液,冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動)。下列敘述正確的是()A.a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)C.a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生答案B解析a中鐵比銅活潑,鐵作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),銅作正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式分別為負(fù)極:2Fe-4e-=2Fe2+,正極:O2+2H2O+4e-=4OH-,因此A、C不正確;b中鋁比鐵活潑,鋁作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),鐵作正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式分別為負(fù)極:4Al-12e-=4Al3+,正極:3O2+6H2O+12e-=12OH-,因此B正確,D不正確。3.埋在地下的鑄鐵輸油管道,在下列情況下被腐蝕得最慢的是()A.在潮濕疏松的堿性土壤中B.在干燥致密的酸性土壤中C.將輸油管道與電源負(fù)極相連D.在輸油管道接口處包上銅皮答案C解析在潮濕、疏松的土壤中,鑄鐵管道與氧氣和水充分接觸,發(fā)生吸氧腐蝕,容易生銹,故A不符合題意;在呈酸性的土壤中,發(fā)生析氫腐蝕,腐蝕速率快,故B不符合題意;鐵與電源負(fù)極相連,作陰極被保護(hù),鐵不易生銹,故C符合題意;銅皮與鐵、水、氧氣同時(shí)接觸,構(gòu)成原電池,活潑金屬鐵作負(fù)極,加快腐蝕速率,故D不符合題意。4.用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH=2和pH=4的醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如圖所示:分析圖像,以下結(jié)論錯誤的是()A.溶液pH≤2時(shí),生鐵發(fā)生析氫腐蝕B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快(y-x=b-a)D.兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為Fe-2e-=Fe2+答案C解析由壓強(qiáng)變化圖像可知pH=2時(shí),壓強(qiáng)增大,說明生成氫氣,發(fā)生析氫腐蝕,pH=4時(shí),壓強(qiáng)減小,說明消耗氧氣,發(fā)生吸氧腐蝕,兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為Fe-2e-=Fe2+,A、B、D項(xiàng)正確;由斜率可知消耗氧氣的速率比生成氫氣的速率快,C項(xiàng)錯誤。5.(2020·合肥一中期末)寶雞被譽(yù)為“青銅器之鄉(xiāng)”,出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護(hù)和修復(fù)有重要意義。下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕,圖中c作負(fù)極B.潮濕環(huán)境中Cl-濃度大時(shí)有利于多孔粉狀銹的生成C.若生成0.2molCu2(OH)3Cl,則消耗的O2體積為4.48LD.環(huán)境中的Cl-與正、負(fù)兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓答案C解析根據(jù)題圖知,氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子,發(fā)生吸氧腐蝕,腐蝕過程中c作負(fù)極,A項(xiàng)正確;潮濕環(huán)境中的Cl-與正極生成物氫氧根離子和負(fù)極生成物銅離子作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl,離子方程式為2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓,潮濕環(huán)境中Cl-濃度大時(shí),有利于多孔粉狀銹的生成,B、D項(xiàng)正確;未指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況,無法計(jì)算消耗的O2體積,C項(xiàng)錯誤。題組二金屬的電化學(xué)防護(hù)6.(2021·湖北鄂州市高二期末)下列關(guān)于鋼鐵的防護(hù)方法,說法不正確的是()A.圖①所示方法是外加電流的陰極保護(hù)法,石墨棒作陽極B.圖②所示方法是犧牲陽極的陰極保護(hù)法,鎂作負(fù)極,鋼鐵輸水管作正極C.圖③所示方法是化學(xué)防護(hù)法,不屬于電化學(xué)防護(hù)法D.圖④所示方法是覆蓋保護(hù)層法,不屬于電化學(xué)防護(hù)法答案C解析A項(xiàng),圖①中石墨棒與正極相連,作陽極,鐵管道作陰極,是外加電流的陰極保護(hù)法,正確;B項(xiàng),Mg與鋼鐵輸水管道相連,Mg比Fe活潑,形成原電池時(shí),鎂作負(fù)極,鋼鐵輸水管作正極,是犧牲陽極的陰極保護(hù)法,正確;C項(xiàng),Zn比鐵活潑,形成原電池時(shí),Zn作負(fù)極,鐵管道作正極,是犧牲陽極的陰極保護(hù)法,屬于電化學(xué)防護(hù)法,錯誤;D項(xiàng),噴油漆是覆蓋保護(hù)層法,不屬于電化學(xué)防護(hù)法,正確。7.(2021·安徽省臨泉第一中學(xué)高二期末)下列有關(guān)電化學(xué)原理的說法錯誤的是()A.鍍銅鐵鍍層破損鐵的腐蝕速率加快B.可將河道中的鋼鐵閘門與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)其不受腐蝕C.為保護(hù)海輪的船殼,利用犧牲陽極的陰極保護(hù)法,常在船殼上鑲?cè)脘\塊D.用惰性電極電解足量NaCl溶液,一段時(shí)間后再加入一定量的NaCl,溶液能與原來溶液完全一樣答案D解析A項(xiàng),鍍銅鐵的表面一旦破損,構(gòu)成原電池,F(xiàn)e為負(fù)極,則鐵腐蝕速率加快,正確;B項(xiàng),鋼鐵閘門與外加直流電源的負(fù)極相連作陰極被保護(hù),所以可將河道中的鋼鐵閘門與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)其不受腐蝕,正確;C項(xiàng),海輪外殼鑲嵌鋅塊,此時(shí)鐵作為原電池的正極金屬而被保護(hù),不易腐蝕,是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法,正確;D項(xiàng),電解氯化鈉時(shí),陽極產(chǎn)生氯氣,陰極產(chǎn)生氫氣,所以加氯化氫氣體讓電解質(zhì)溶液復(fù)原,錯誤。8.我國有多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象,在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕,防護(hù)原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.通電時(shí),鋅環(huán)是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.通電時(shí),陰極上的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C.?dāng)嚯姇r(shí),鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn2++2e-=ZnD.?dāng)嚯姇r(shí),仍能防止鐵帽被腐蝕答案C解析鋅環(huán)與電源的正極相連,為陽極,A項(xiàng)正確;斷電時(shí),Zn比鐵活潑,作負(fù)極,電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+,C項(xiàng)錯誤。9.下列對如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷錯誤的是()A.若X為碳棒,開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒,開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒,開關(guān)K置于B處時(shí),為犧牲陽極的陰極保護(hù)法D.若X為碳棒,開關(guān)K置于B處時(shí),鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H2↑答案D解析若X為碳棒,開關(guān)K置于A處,F(xiàn)e為電解池的陰極,屬于外加電流的陰極保護(hù)法,+,D項(xiàng)不正確;若X為鋅棒,K置于A處,F(xiàn)e為電解池的陰極,屬于外加電流的陰極保護(hù)法,K置于B處時(shí),F(xiàn)e為原電池的正極,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法,B項(xiàng)和C項(xiàng)均正確。10.(2020·大慶調(diào)研)埋在地下的鋼管常用如圖所示的方法加以保護(hù),使其免受腐蝕。下列說法正確的是()A.金屬棒X的材料可能為銅B.金屬棒X的材料可能為鈉C.鋼管附近土壤的pH可能會上升D.這種方法稱為外加電流的陰極保護(hù)法答案C解析圖中沒有外加電源,故為犧牲陽極的陰極保護(hù)法,D項(xiàng)錯誤;X的活潑性應(yīng)大于鐵的活潑性,但金屬鈉的活潑性太強(qiáng),能與土壤中的H2O直接反應(yīng),故X的材料不可能是銅、鈉,A、B項(xiàng)錯誤;O2在鋼管處得電子,發(fā)生還原反應(yīng):O2+4e-+2H2O=4OH-,故鋼管附近土壤的pH可能會上升,C項(xiàng)正確。題組三金屬腐蝕快慢的比較11.相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是()答案C解析A項(xiàng),食醋提供電解質(zhì)溶液環(huán)境,鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個(gè)金屬電極,形成原電池,鐵是活潑金屬作負(fù)極;B項(xiàng),食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境,鐵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;D項(xiàng),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;在上述三種情況中,都是鐵作負(fù)極,鐵容易被腐蝕;C項(xiàng),銅鍍層將鐵球覆蓋,使鐵被保護(hù),所以鐵不易被腐蝕。12.為研究金屬腐蝕的條件和速率,某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置中,再放置于玻璃鐘罩里保存一星期后,下列對實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的現(xiàn)象描述不正確的是()A.裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會下降B.裝置Ⅰ左側(cè)液面比裝置Ⅱ的低C.裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D.裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕答案B解析Ⅱ中鐵釘與銅絲相連,金屬活動性相差較大,且用揮發(fā)性鹽酸,因此裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重,C選項(xiàng)正確;Ⅰ中雖然也用了鹽酸,但鐵釘與鐵絲相連,腐蝕不及Ⅱ,由于均發(fā)生了2H++2e-=H2↑,Ⅰ和Ⅱ中均生成了氣體,液面都會下降,裝置Ⅱ的左側(cè)液面比裝置Ⅰ的左側(cè)液面低,A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯誤;Ⅲ中濃硫酸吸水,從而使鐵釘處在干燥空氣中幾乎不被腐蝕,D選項(xiàng)正確。13.下列裝置圖有關(guān)說法正確的是()A.裝置①中K鍵閉合時(shí),片刻后CuSO4溶液中c(Cl-)增大B.裝置①中K鍵閉合時(shí),片刻后可觀察到濾紙a附近變紅色C.裝置②中鐵腐蝕的速率由大到小的順序是只閉合K1>只閉合K3>只閉合K2>都斷開D.裝置③中當(dāng)鐵制品上析出1.6g銅時(shí),電源負(fù)極輸出的電子數(shù)為0.025NA答案B解析裝置①中K鍵閉合后,形成原電池,鋅為負(fù)極,銅為正極,原電池中陰離子向負(fù)極移動,則Cl-向ZnSO4溶液移動,A項(xiàng)錯誤;裝置①中K鍵閉合時(shí),a極為陰極,陰極氫離子放電同時(shí)生成氫氧根離子,所以a附近變紅色,B項(xiàng)正確;Fe作陽極被腐蝕,作陰極被保護(hù),所以鐵腐蝕的速率由大到小的順序是只閉合K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2,C項(xiàng)錯誤;裝置③中鐵制品上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu,析出1.6g銅即0.025mol,則電源負(fù)極輸出的電子數(shù)為0.05NA,D項(xiàng)錯誤。14.(2020·浙江諸暨中學(xué)高二期中)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),鐵片腐蝕過程中發(fā)生的總反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹。下列說法正確的是()A.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-C.液滴中的Cl-向b區(qū)遷移D.鐵腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域,生銹也嚴(yán)重答案B解析液滴下的鐵為負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,故A項(xiàng)錯誤;液滴邊緣是正極區(qū),正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,故B項(xiàng)正確;放電時(shí),Cl-向負(fù)極(a區(qū))移動,故C項(xiàng)錯誤;鐵腐蝕在負(fù)極區(qū)發(fā)生,生銹在正極區(qū)發(fā)生,所以鐵腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域,生銹不嚴(yán)重,故D項(xiàng)錯誤。15.(2020·北京高二期中)一種鋼鐵銹蝕原理示意圖如圖,下列說法不正確的是()A.缺氧區(qū):Fe-2e-=Fe2+B.富氧區(qū):O2+2H2O+4e-=4OH-C.Fe失去的電子通過電解質(zhì)溶液傳遞給O2D.隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液均可有效防止鐵生銹答案C解析由鋼鐵銹蝕原理示意圖可知,鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。缺氧區(qū),鐵發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,A正確;富氧區(qū),氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-,B正確;由題圖可知,F(xiàn)e失去的電子通過金屬導(dǎo)體傳遞給富氧區(qū)的O2,電子不能在電解質(zhì)溶液中自由移動,C不正確;隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液后,就不能形成原電池,所以均可有效防止鐵生銹,D正確。16.金屬腐蝕的電化學(xué)原理可用如圖模擬。(1)請寫出有關(guān)電極反應(yīng)式:①鐵棒上的電極反應(yīng)式:______________________________________________________________________________________________________________________________。②碳棒上的電極反應(yīng)式:______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該圖所表示的是______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕。(3)若將O2撤走,并將NaCl溶液改為稀硫酸溶液,則此圖可表示______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕原理;若用犧牲陽極的陰極保護(hù)法來保護(hù)鐵棒不被腐蝕溶解,則可將碳棒改為______棒。答案(1)①2Fe-4e-=2Fe2+②O2+2H2O+4e-=4OH-(2)吸氧(3)析氫鋅(或其他比Fe活潑的金屬)解析電解質(zhì)是氯化鈉,溶液呈中性,發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極反應(yīng)式是2Fe-4e-=2Fe2+,正極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-=4OH-。若將O2撤走,并將NaCl溶液改為稀硫酸溶液,此時(shí)發(fā)生析氫腐蝕;若用犧牲陽極的陰極保護(hù)法保護(hù)鐵棒不被腐蝕溶解,此時(shí)構(gòu)成的原電池中鐵棒作正極,負(fù)極是比鐵活潑的金屬,因此可將碳棒改為鋅棒。17.如圖所示,a為生鐵,A、B兩個(gè)燒杯中為海水,C燒杯中為1mol·L-1的稀硫酸。(1)C中Cu極的電極反應(yīng)式為____________________。(2)B中Zn極的電極反應(yīng)式為____________________,F(xiàn)e極附近溶液的pH__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)A、B、C中鐵被腐蝕的速率最快的是____________。答案(1)2H++

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