金屬的腐蝕與防護(hù)(新人教版選擇性必修一)(解析版)

4.3金屬的腐蝕與防護(hù)考點精講考點分析考點分析考點1：探究金屬的腐蝕與防護(hù)問題情境探究如圖所示，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)。ab【問題1】根據(jù)所學(xué)知識分析a中你能觀察到什么現(xiàn)象？并解釋其原因?！窘獯稹裤~絲附近呈現(xiàn)紅色。因為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中銅絲附近呈現(xiàn)紅色?！締栴}2】根據(jù)所學(xué)知識分析b中你能觀察到什么現(xiàn)象？并解釋其原因?！窘獯稹胯F釘附近呈現(xiàn)紅色。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中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色?！締栴}3】a、b中鐵釘?shù)母g速率快慢是怎樣的？【解答】a中鐵釘腐蝕速率更快。核心知識核心知識金屬腐蝕快慢比較（1）在同一電解質(zhì)溶液中：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。（2）同一種金屬在相同濃度不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。（3）有無保護(hù)措施的腐蝕快慢順序：無保護(hù)措施的金屬腐蝕>有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕。（4）對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕速率越快?？键c演練考點演練1．下列各種鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，鍍層破損后在相同的環(huán)境中，鐵板最易被腐蝕的是()A．鍍鋅鐵(白鐵) B．鍍錫鐵(馬口鐵)C．鍍銅鐵 D．鍍銀鐵【解答】D鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，在鍍層破損時，與周圍環(huán)境形成原電池。A中鍍層破損時，鋅作負(fù)極，鐵作正極受到保護(hù)；B、C、D中鍍層破損時，鐵均作負(fù)極而被腐蝕，與正極金屬的活動性相差越大，負(fù)極被腐蝕的速率越快，所以選D。2．如圖所示，各燒杯中均盛的是海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為()A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥【解答】C②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。3．某探究小組用鐵釘被腐蝕的快慢實驗來研究防止鋼鐵腐蝕的方法。所用試劑有：材質(zhì)相同的無銹鐵釘數(shù)個，食鹽水、碳酸水、植物油各多量，實驗溫度為298K、308K，每次實驗取用鐵釘?shù)臄?shù)量相同。液體體積相同且足量，用大小相同的試管實驗。(1)請完成以下實驗設(shè)計表，并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號：實驗編號T/K用液體試管內(nèi)取用液體實驗?zāi)康蘑?98食鹽水(Ⅰ)實驗①和②探究不同電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅱ)實驗①和________探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅲ)實驗①和________探究鐵釘是否接觸電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響②③④(2)請根據(jù)上述實驗，判斷下列有關(guān)鋼鐵制品防腐的說法正確的是________(填字母)。A．在鐵門、鐵窗表面涂上油漆B．自行車各部件因有防護(hù)涂層或電鍍等防腐措施，所以不需要停放在能遮雨的地方C．家用鐵制廚具每次用完后應(yīng)擦干放置在干燥處D．把擋水鐵閘門與直流電源的正極連接且構(gòu)成回路，可減少鐵閘門的腐蝕速率【解答】(1)實驗Ⅰ探究不同電解質(zhì)對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證溫度不變(仍為298K)，改變電解質(zhì)(選用碳酸水)。實驗Ⅱ探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證電解質(zhì)不變(仍為食鹽水)，改變溫度(選308K)。實驗Ⅲ探究鐵釘是否接觸電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響。因此保證溫度不變(仍為298K)，改變試管內(nèi)液體(選植物油)。(2)A項涂油漆保護(hù)鐵窗，使鐵窗與周圍物質(zhì)隔開，正確；自行車放在干燥處，不易形成原電池，能降低腐蝕速率，B錯誤，C正確；D項擋水鐵閘門應(yīng)與直流電源的負(fù)極相連，使之作電解池的陰極，才能起到保護(hù)作用，D錯誤?！敬鸢浮?1)實驗編號T/K試管內(nèi)取用液體實驗?zāi)康蘑?98食鹽水(Ⅱ)③(Ⅲ)④(只要與前面③、④對應(yīng)即可)②298碳酸水③308食鹽水④298植物油(2)AC考點過關(guān)考點過關(guān)1．炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(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是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)【解答】DA項，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，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，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－，錯誤；D項，C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)，正確。2．下列哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕()ABCD【解答】B當(dāng)鐵棒作為原電池的正極或作為電解池的陰極時不被腐蝕。3．纏有金屬絲的鐵釘插在含有酚酞的NaCl溶液中，如圖所示，可以看到在貼近金屬絲一邊的溶液中出現(xiàn)粉紅色。則該金屬絲可能是()A．鎂 B．鋁C．鋅 D．銅【解答】D金屬絲一邊溶液出現(xiàn)粉紅色，說明金屬絲附近產(chǎn)生OH－，即正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，因此金屬絲的活潑性比Fe差，銅符合題目要求。4．目前，脫氧保鮮劑已廣泛用于食品保鮮、糧食及藥材防蟲、防霉等領(lǐng)域。含鐵脫氧劑利用鐵易被氧化的性質(zhì)，完全吸收包裝內(nèi)的氧，從而對包裝內(nèi)的物品起到防氧化作用。當(dāng)脫氧劑變成紅棕色時則失效。下表是一種含鐵脫氧保鮮劑的配方：主要原料用量含碳4%的鑄鐵粉80g滑石粉40g食鹽4g乙醇適量下列反應(yīng)式中與鐵脫氧原理無關(guān)的是()A．Fe－2e－=Fe2＋B．C＋O2=CO2C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O【解答】B脫氧保鮮劑的脫氧原理與鐵的吸氧腐蝕類似。鐵銹的形成過程主要是Fe-C原電池發(fā)生吸氧腐蝕的過程：負(fù)極反應(yīng)為2Fe－4e－=2Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，F(xiàn)e2＋和OH－結(jié)合：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被空氣氧化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3緩慢分解：2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，也可含有未分解的Fe(OH)3。5．(雙選)出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是()A．錫青銅的熔點比純銅高B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護(hù)作用C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程【解答】BCA項，錫青銅為合金，合金的熔點低于它的各成分金屬的熔點，錯誤；B項，由于錫比銅活潑，在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，錫失電子保護(hù)銅，正確；C項，潮濕環(huán)境更易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，加快金屬的腐蝕，正確；D項，電化學(xué)腐蝕過程的實質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，為化學(xué)過程，錯誤。6．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極【解答】CA項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀；D項為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。7．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下，下列說法不正確的是()pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A.在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕C．在pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕D．在煮沸除氧氣的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩【解答】AA項，pH＞14的溶液為堿性，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故A符合題意；B項，pH＜4溶液為酸性溶液，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，故B不符合題意；C項，pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C不符合題意；D項，在堿性溶液中碳鋼發(fā)生吸氧腐蝕，煮沸除氧氣后，腐蝕速率會減慢，故D不符合題意。8．某同學(xué)進(jìn)行下列實驗操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水放置一段時間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域為藍(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法不合理的是()A．生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B．中心區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋C．邊緣處的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．交界處發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe(OH)3＋8H＋【解答】D生鐵片邊緣處為紅色，說明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A、C兩項合理；根據(jù)實驗現(xiàn)象，中心區(qū)域為藍(lán)色，說明生成了Fe2＋，F(xiàn)e－2e－=Fe2＋，故B項合理；在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹，是因為生成的氫氧化亞鐵被氧氣氧化成了氫氧化鐵，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe(OH)3＋8H＋，故D項不合理。9．利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。下列說法錯誤的是()A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)C．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應(yīng)【解答】B若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處時，鋅作負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)，A項正確、B項錯誤；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵連接電源負(fù)極作陰極被保護(hù)，C項正確；X連接電源正極作陽極被氧化，D項正確?！眷柟烫嵘?0．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整【解答】C鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽極)流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；C項，題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，錯誤。11．鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的天然氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯的提高，工業(yè)中以鋁為陽極，置于硫酸溶液中電解，裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．陽極電極反應(yīng)式為2Al－6e－＋6OH－=Al2O3＋3H2OB．隨著電解的進(jìn)行，溶液的pH逐漸增大C．當(dāng)陰極生成氣體3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，陽極增重2.4gD．電解過程中H＋移向鋁電極【解答】CA項，硫酸溶液顯酸性，陽極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋；B項，陰極反應(yīng)式為6H＋＋6e－=3H2↑，電解過程中H2O減少，pH減小；D項，電解過程中H＋移向陰極(石墨極)。12．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，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．?dāng)嚯姇r，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－=ZnD．?dāng)嚯姇r，仍能防止鐵帽被腐蝕【解答】C鋅環(huán)與電源的正極相連，為陽極，A項正確；斷電時，Zn比鐵活潑，作負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，C項錯誤。13．用壓強傳感器探究生鐵在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下：pH＝2時錐形瓶中氣pH＝4時錐形瓶中氣體壓強變化的曲線圖體壓強變化的曲線圖分析圖像，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．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D．兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe－2e－=Fe2＋【解答】C由壓強變化圖像可知pH＝2時，壓強增大，說明生成氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，同理pH＝4時，壓強減小，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選項正確；由斜率可知消耗氧氣的速率比生成氫氣的速率快，且消耗1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，而生成1mol氫氣轉(zhuǎn)移2mol電子，所以吸氧腐蝕的速率大于析氫腐蝕速率，C選項錯誤。14．回答下列問題：(1)如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。①該電化腐蝕稱為______________。②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是______(填字母)。③以鋅為負(fù)極，采用犧牲陽極的陰極保護(hù)法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應(yīng)在________處(填字母)。(2)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注：(3)下圖所示的各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是________。①②③④(4)如圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是________(填字母)。A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體【解答】(1)①金屬在中性或較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴(yán)重。③鋅塊應(yīng)固定在腐蝕最嚴(yán)重的C處形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵閘作正極，得到保護(hù)。(2)要用石墨通過電化學(xué)腐蝕保護(hù)銅，只能用電解池原理，碳接電源正極，銅接電源負(fù)極。(3)當(dāng)電解質(zhì)溶液相同時，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。故本小題中，鐵腐蝕由快到慢的順序為④>②>①>③。(4)A項，K1閉合時，該裝置構(gòu)成了Fe-C-NaCl溶液原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋；B項，石墨棒作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故石墨棒周圍溶液pH逐漸升高；C項，K2閉合時，該裝置構(gòu)成了Fe-C-外加電源的電解池，石墨棒作陽極，F(xiàn)e作陰極而不被腐蝕，該方法稱為外加電流的陰極保護(hù)法；D項，K2閉合時，陽極的電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極的電極反應(yīng)式是2H＋＋2e－=H2↑，所以當(dāng)電路中通過0.002NA個即0.002mol電子時，生成H2和Cl2的物質(zhì)的量均為0.001mol，則兩極共產(chǎn)生0.002mol氣體?！敬鸢浮?1)①吸氧腐蝕②B③C(2)(3)④>②>①>③(4)B15．某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳