考點15 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護 2022-2023學(xué)年上海市高二化學(xué)同步考點歸納與測試（滬科版2020選擇性必修1）（原卷版）

考點15金屬的電化學(xué)腐蝕與防護【核心考點梳理】日常生活中我們經(jīng)常能看到一些金屬腐蝕現(xiàn)象，如鐵器生銹、銅器表面產(chǎn)生銅綠，鋁表面出現(xiàn)白斑等。金屬被腐蝕后，其外形和機械性能會發(fā)生很大變化，從而給生產(chǎn)、生活帶來非常嚴重的危害。全世界每年因金屬腐蝕而造成的直接經(jīng)濟損失遠超地震、水災(zāi)、火災(zāi)等自然災(zāi)害造成的總和。所以，研究金屬腐蝕的成因，建立金屬的防護措施具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、金屬的電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕的本質(zhì)：是金屬或合金被氧化而損耗的過程。(1)化學(xué)腐蝕：金屬或合金直接與周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕，直接被氧化劑氧化，無電流產(chǎn)生；。(2)電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金與周圍電解質(zhì)溶液接觸而發(fā)生原電池反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕，相對活潑的金屬被氧化，有電流產(chǎn)生．鋼鐵的電化腐蝕又分為析氫腐蝕（酸性條件下）和吸氧腐蝕（中性或堿性條件下）．鋼鐵制品在潮濕的空氣里易生銹，也是由電化學(xué)腐蝕造成的。在潮濕的空氣中鋼鐵表面會形成一個薄層水膜，水膜中溶解了一些來自大氣的CO2、SO2等酸性氣體，使水膜呈弱酸性，而鋼鐵里面含有少量的碳。于是構(gòu)成許多以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池，形成的電化學(xué)腐蝕為析氫腐蝕，特征是金屬腐蝕后放出氫氣。析氫腐蝕：負極：2Fe-4e=2Fe2+，正極：2H++2e=H2↑總反應(yīng)為：Fe+2H+=Fe2++H2↑第二種鋼鐵腐蝕的電極反應(yīng)方程式為吸氧腐蝕，腐蝕的過程中有氧氣的參與：吸氧腐蝕：負極：2Fe-4e=2Fe2+，正極：O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)為：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2二、金屬的防護一般有三條途徑：其一是改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金；其二是涂保護層，保持干燥；其三是電化學(xué)保護法[犧牲陽極的陰極保護法(被保護金屬作負極)；外加電源的陰極保護法(被保護金屬接電源的負極)]。強調(diào)：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強電解質(zhì)>弱電解質(zhì)>非電解質(zhì)溶液【核心歸納】金屬的腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主，例如，鋼鐵生銹的主要過程為：析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強（pH＜4.3水膜酸性很弱或中性電極反應(yīng)負極Fe-2e—=Fe2+正極2H++2e—=H2↑O2+2H2O+4e—=4OH—總反應(yīng)式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2【必備知識基礎(chǔ)練】港珠澳大橋設(shè)計壽命120年，對橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是(

)A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe?+?O2+?2H2O?=

2Fe(OH下列敘述中正確的是(

)A.電子工業(yè)中，用三氯化鐵溶液腐蝕銅箔印刷線路板，發(fā)生的反應(yīng)屬于電化學(xué)腐蝕

B.鋼鐵表面發(fā)生吸氧腐蝕時，鋼鐵表面水膜的pH增大

C.如圖所示的裝置可防止鐵釘生銹

D.電解精煉銅時，陽極和陰極的質(zhì)量變化相等下列容器中都盛有海水，鐵在其中被腐蝕時，由快到慢的順序是(

)A.④>②>①>③>⑤>⑥ B.④>⑥>②>①>③>⑤

C.⑤>④>②>③>①>⑥ D.⑥>③>⑤>②>④>①【關(guān)鍵能力提升練】

埋在地下的鋼管常用如下圖所示方法加以保護，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，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的材料可能為碳

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法下列說法中，不正確的是A.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕

B.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕

C.將鋅板換成銅板對鋼閘門保護效果更好

D.鋼閘門作為陰極而受到保護銅板上鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會被腐蝕，示意圖如下。下列說法不正確的是(

)A.腐蝕過程中銅極上始終只發(fā)生：2H++2e?=H2個某同學(xué)做了如下實驗：下列說法中正確的是(

)裝置現(xiàn)象電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流計指針偏轉(zhuǎn)A.加熱鐵片I所在燒杯，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.用KSCN溶液檢驗鐵片Ⅲ、IV附近溶液，可判斷電池的正、負極

C.鐵片I、Ⅲ的腐蝕速率相等

D.“電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，說明鐵片I、鐵片Ⅱ均未被腐蝕將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有鹽溶液的濾紙上面并壓緊(如圖所示)。在每次實驗時，記錄電壓表指針的移動方向和電壓表的讀數(shù)如下：

已知：構(gòu)成兩電極的金屬活動性相差越大，電壓表的讀數(shù)越大(亦即反應(yīng)越快)。請依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷：(1)根據(jù)題意判斷，最活潑金屬為______(填字母序號)，由此也可知下列各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為________________(填序號)。

(2)若濾紙改用NaOH溶液浸潤，則在濾紙上能看到藍色沉淀析出的是_____金屬(填字母序號)，其負極的電極反應(yīng)為___________________________________，若(2)中濾紙上析出沉淀為9.8?g，則轉(zhuǎn)移電子為_____?mol。

(3)一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷(C4H10)氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3【學(xué)科素養(yǎng)拔高練】用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護，下列說法不正確的是(

)A.若X為鋅棒，幵關(guān)K置于B處時，鐵電極反應(yīng)為2H++2e?=H2↑

B.若X為鋅棒，幵關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕

C.若X為碳棒，開關(guān)K置于A處時，鐵電極反應(yīng)2H

利用如下實驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。實驗裝置實驗編號

浸泡液pH氧氣濃度隨時間的變化①1.0?mol/L?N5②0.5?mol/L?(N5③1.0?mol/L?NaCl7④0.5?mol/L?N7下列說法不正確的是(

)A.上述正極反應(yīng)均為O2+4e?+2H2O=4OH?

B.在不同溶液中，Cl?是影響吸氧腐蝕速率的主要因素下列裝置或操作能達到目的是(

)A.裝置①探究H2SO4濃度對反應(yīng)速率的影響

B.裝置②可用于測定中和熱

C.裝置③測定O2的生成速率深埋的鑄鐵管道易被潮濕土壤中厭氧性硫酸鹽還原菌腐蝕造成巨大經(jīng)濟損失，其腐蝕機理如圖所示。下列說法不正確的是A.鑄鐵管道為負極，是電子的流出極

B.正極反應(yīng)式為SO42?+4H2O+8e電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛．(1)圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇________(填字母)．

a.碳棒

b.鋅板

c.銅板(2)鎂燃料電池在可移動電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊．圖2為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金．①E為該燃料電池的________(填“正”或“負”)極．F電極上的電極反應(yīng)式為________________________________．②鎂燃料電池負極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負極利用率降低，用化學(xué)用語解釋其原因________________________________．(3)乙醛酸(HOOC—CHO)是有機合成的重要中間體．工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖3所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸．①N電極上的電極反應(yīng)式為________________________________________．②若有2?molH+通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為________

甲烷催化裂解是工業(yè)上制備乙炔的方法之一?；卮鹣铝袉栴}：

(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=?890kJ?mol?1

C2H2(g)+52O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H2=?1300kJ?mol?1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=?572kJ?mol?1

則2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)△H=______kJ?mol?1。

(2)某科研小組嘗試利用固體表面催化工藝進行CH4的裂解。

①若用、、和分別表示CH4、C2H2、H2和固體催化劑，在固體催化劑表面CH4的裂解過程如圖1所示。從吸附到解吸的過程中，能量狀態(tài)最低的是______(填字母)。

②在