2019-2020年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)案蘇教版.doc
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2019-2020年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)案蘇教版 —————————————————————————————————————— [課標(biāo)要求] 1.了解金屬腐蝕及其危害。 2.了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因及反應(yīng)原理。 3.了解金屬防護(hù)的方法,特別是電化學(xué)防護(hù)的方法。 1.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化為金屬陽(yáng)離子,分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕,在中性或弱酸性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕,在酸性較強(qiáng)環(huán)境中主要發(fā)生析氫腐蝕。 3.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)都是:Fe-2e-===Fe2+,吸氧腐蝕正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-,析氫腐蝕正極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑。 4.金屬腐蝕由快到慢的順序:電解池的陽(yáng)極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕> 原電池的正極>電解池的陰極被保護(hù) 5.金屬電化學(xué)保護(hù)法分為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。 1.金屬的腐蝕及分類 概念 金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象 本質(zhì) 金屬原子失去電子而被氧化的過(guò)程 類型 化學(xué)腐蝕 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 電化學(xué)腐蝕 不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng),使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕 2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 不同點(diǎn) 條件 水膜酸性較強(qiáng) 水膜呈弱酸性或中性 正極反應(yīng) 2H++2e-===H2↑ O2+4e-+2H2O===4OH- 電池反應(yīng) Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 普遍性 吸氧腐蝕更普遍 相同點(diǎn) 負(fù)極反應(yīng) Fe-2e-===Fe2+ 正極材料 碳 最終產(chǎn)物 鐵銹主要成分為Fe2O3nH2O 鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反應(yīng)還有: 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3===Fe2O3nH2O+(3-n)H2O [特別提醒] (1)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重得多。 (2)鋼鐵在自然界中的腐蝕主要發(fā)生的是吸氧腐蝕。 [實(shí)驗(yàn)1] 將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘,用飽和食鹽水浸泡一下,放入下圖所示的具支試管中。幾分鐘后,觀察導(dǎo)管中水柱和鐵釘?shù)淖兓鐖D1。 [實(shí)驗(yàn)2] 向100 mL燒杯中加入約50 mL稀醋酸后,插入兩個(gè)玻璃筒(無(wú)底);將一個(gè)無(wú)銹鐵釘和一個(gè)碳棒分別用導(dǎo)線與電流計(jì)連接后,再分別插入兩個(gè)玻璃筒中,如圖2。 [問(wèn)題思考] 1.圖1實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中水柱和鐵釘有什么變化?產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么? 提示:導(dǎo)管中的水面上升,鐵釘表面生銹;產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕。電極反應(yīng),負(fù)極:2Fe-4e-===2Fe2+,正極:2H2O+O2+4e-===4OH-,由于盛鐵釘?shù)木咧г嚬苤胁粩嘞腛2而使具支試管中壓強(qiáng)減小,從而引起水的倒吸。 2.圖2實(shí)驗(yàn)碳棒表面有什么現(xiàn)象?產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么? 提示:碳棒表面有氣泡產(chǎn)生;原因是發(fā)生了析氫腐蝕,電極反應(yīng),負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+,正極:2H++2e-===H2↑。 3.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么? 提示:相同點(diǎn)都是造成金屬被氧化腐蝕。不同點(diǎn)是化學(xué)腐蝕是金屬和氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng),無(wú)電流產(chǎn)生;電化學(xué)腐蝕是發(fā)生原電池反應(yīng),有電流產(chǎn)生。 金屬化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕(主要) 吸氧腐蝕(主要) 析氫腐蝕 條件 金屬直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 水膜中溶有O2,呈弱酸性或中性 水膜酸性較強(qiáng) 本質(zhì) 金屬被氧化而腐蝕 較活潑金屬被氧化而腐蝕 區(qū)別 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 反應(yīng)式 2Fe+3Cl2===2FeCl3 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3xH2O),反應(yīng)為4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O+(3-x)H2O 聯(lián)系 兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生,只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大 [特別提醒] (1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性,實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。 (2)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極均是Fe失電子生成Fe2+,而非Fe3+。 (3)一般情況下,只有在金屬活動(dòng)性順序中排在氫之前的金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。 1.如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=5的雨水和生鐵片。觀察到開始時(shí)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陽(yáng)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.紅墨水回升時(shí),碳極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-===4OH- D.具支試管中溶液pH逐漸減小 解析:選C 生鐵中的鐵、碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,鐵是負(fù)極,鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),碳是正極,正極上發(fā)生還原反應(yīng)。開始時(shí),因酸性較強(qiáng)發(fā)生析氫腐蝕,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面,說(shuō)明具支試管中氣體壓強(qiáng)減小,即此時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕,反應(yīng)式是2H2O+O2+4e-===4OH-,故溶液的pH增大,A、B、D錯(cuò)誤;C正確。 2.如圖所示,燒杯中試管內(nèi)有一段鐵絲,放置數(shù)天后觀察: (1)鐵絲在逐漸生銹,則鐵絲的腐蝕屬于________腐蝕(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)。 (2)若試管內(nèi)液面上升,則原溶液呈____性,發(fā)生____________腐蝕,電極反應(yīng)式:負(fù)極:__________________________,正極:________________________________________________________________________。 (3)若試管內(nèi)液面下降,則原溶液呈____性,發(fā)生______腐蝕,電極反應(yīng)式:負(fù)極:________________________________________________________________________; 正極:________________________。 解析:(1)由于鐵絲不純含有碳,則鐵為負(fù)極,碳為正極,又存在電解質(zhì)溶液,所以可形成原電池,因此鐵絲的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升,說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)減小,應(yīng)為試管內(nèi)的氣體被消耗所致,結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理,鐵絲發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降,說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)增大,試管內(nèi)應(yīng)該有氣體產(chǎn)生,結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理,鐵絲發(fā)生了析氫腐蝕。 答案:(1)電化學(xué) (2)弱酸性、中性或堿 吸氧 Fe-2e-===Fe2+ O2+4e-+2H2O===4OH- (3)較強(qiáng)酸 析氫 Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ 防止金屬腐蝕的方法 1.在金屬的表面覆蓋保護(hù)層 (1)具體方法:如在鋼鐵表面涂油或油漆、覆蓋塑料、鍍不活潑金屬等。 (2)目的:使鋼鐵與空氣、水隔絕,以達(dá)到防止鋼鐵銹蝕的目的。 2.電化學(xué)防護(hù)法 (1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 ①原理:將被保護(hù)金屬與比其更活潑的金屬連接在一起,更活潑的金屬(如鎂、鋅等)作陽(yáng)極(負(fù)極)不斷被腐蝕,可定期更換,而作為陰極(正極)的金屬就能不被腐蝕而得到保護(hù)。 ②應(yīng)用:常用于保護(hù)海輪外殼及石油管道等。 (2)外加電流的陰極保護(hù)法 ①原理:將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極,另一附加惰性電極作為陽(yáng)極,兩者都處在電解質(zhì)溶液(如海水)中,接上外加直流電源。通電后,電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備,在鋼鐵表面積累了大量的負(fù)電荷,從而抑制鋼鐵失去電子,阻止鋼鐵被腐蝕。 ②應(yīng)用:用于防止土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備的腐蝕。 3.改變金屬組成和結(jié)構(gòu) 如在金屬中添加其他元素形成耐蝕合金等。 1.下列關(guān)于金屬的保護(hù)的說(shuō)法中正確的是( ) A.在特殊的電解質(zhì)溶液中,以鋁為陽(yáng)極,可以在鋁表面生成一層致密的氧化膜,相應(yīng)的電極反應(yīng)式為Al-3e-===Al3+ B.在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 C.生鐵(鐵碳合金)具有很強(qiáng)的耐酸能力 D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 解析:選B A中對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式產(chǎn)物應(yīng)該是Al2O3:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在海輪外殼(鋼鐵)連接鋅塊,F(xiàn)e與Zn塊形成原電池,Zn為負(fù)極,從而保護(hù)作為正極的Fe,B項(xiàng)正確;生鐵是合金,更易與酸發(fā)生原電池反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;外加電流保護(hù)法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.如下圖所示的四個(gè)裝置中(燒杯中均盛有海水),能使鐵受到保護(hù)不被腐蝕的是( ) A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 解析:選D 從裝置組成分析:②屬外加電流的陰極保護(hù)法,④屬犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 3.如下圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? ) A.②①③④⑤⑥ B.⑤④②①③⑥ C.⑤④③①②⑥ D.⑤③②④①⑥ 解析:選B 電解池引起的腐蝕(此時(shí)這種金屬作陽(yáng)極)>原電池引起的腐蝕(此時(shí)這種金屬作負(fù)極)>一般金屬的腐蝕>有防護(hù)措施的金屬腐蝕。 [方法技巧] 金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)在同一電解質(zhì)溶液中:電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。 (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)無(wú)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(yáng)極的陰極金屬腐蝕>有外接電源的陰極金屬腐蝕。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō),電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。 [三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)] 1.下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是( ) ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng) ②金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng) ③因?yàn)槎趸计毡榇嬖?,所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主 ④無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,總是金屬被氧化 A.①③ B.②③ C.①④ D.①③④ 解析:選C 金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程,所以金屬總是被氧化,均是氧化還原反應(yīng);鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主,因?yàn)楸M管有二氧化碳存在,電解質(zhì)溶液呈酸性,但其酸性很弱,故難以發(fā)生析氫腐蝕。 2.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是( ) A.2H++2e-===H2↑ B.2H2O+O2+4e-===4OH- C.Fe-2e-===Fe2+ D.Fe-3e-===Fe3+ 解析:選B 鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),正極上應(yīng)為氧氣得電子,電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-===4OH-。 3.為保護(hù)地下銅管不受腐蝕,可使它與( ) ①直流電源負(fù)極相連?、阢~板相連?、垆\板相連 ④直流電源正極相連 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 解析:選A 電化學(xué)保護(hù)法包括兩種,一種是被保護(hù)金屬與直流電源負(fù)極相連的陰極保護(hù)法,另一種是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,被保護(hù)金屬應(yīng)與金屬活潑性更強(qiáng)的金屬相連。 4. 如圖所示,甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘,甲試管中為稀鹽酸,乙試管中為NaCl溶液。 (1)數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________。 (2)甲中鐵釘?shù)母g主要屬于______(填“吸氧”或“析氫”,下同)腐蝕,正極反應(yīng)為__________。 (3)乙中鐵釘?shù)母g主要屬于________腐蝕,正極反應(yīng)式為____________________,負(fù)極 反應(yīng)式為______________________,鐵銹中鐵的化合價(jià)為________。 解析:甲中溶液呈較強(qiáng)酸性,鐵釘發(fā)生析氫腐蝕,放出H2導(dǎo)致甲試管內(nèi)壓強(qiáng)增大;乙中NaCl溶液呈中性,鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕,O2被消耗,導(dǎo)致乙試管內(nèi)壓強(qiáng)減小,導(dǎo)管中液面左邊低右邊高;鐵銹中鐵的化合價(jià)為+3價(jià)。 答案:(1)導(dǎo)管中液面左邊低右邊高 (2)析氫 2H++2e-===H2↑ (3)吸氧 2H2O+O2+4e-===4OH- Fe-2e-===Fe2+?。? 1.下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是( ) A.金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì):M+nH2O===M(OH)n+H2↑ B.金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì):M-ne-===Mn+,電子直接轉(zhuǎn)移給還原劑 C.金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行 D.在潮濕的中性環(huán)境中金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 解析:選D 金屬在潮濕的空氣中發(fā)生的如果是吸氧腐蝕,則不生成氫氣;金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕時(shí),電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑;金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行。 2.關(guān)于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的敘述正確的是( ) A.正極就是陽(yáng)極 B.負(fù)極就是陰極 C.陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng) D.正極上發(fā)生氧化反應(yīng) 解析:選C 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法就是原電池的負(fù)極(陽(yáng)極)的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕,作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕。 3.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(jié)構(gòu) D.將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連 解析:選B A項(xiàng),在鋼鐵表面鍍鋅,使內(nèi)部金屬被保護(hù);B項(xiàng),鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕;C項(xiàng),在鋼鐵中加入錳、鉻金屬,制成不銹鋼,能有效防止鋼鐵被腐蝕;D項(xiàng),電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子,防止Fe失電子被腐蝕。 4.下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是( ) A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊 B.鋁片不用特殊方法保護(hù) C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí),滴入少量硫酸銅溶液后速率加快 D.鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用 解析:選B A項(xiàng),在船殼上加鋅塊構(gòu)成ZnFe原電池,鋅作原電池的負(fù)極,從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕;B項(xiàng),鋁在空氣中形成氧化膜,可保護(hù)鋁,與電化學(xué)理論無(wú)關(guān);C項(xiàng),由于發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+===Zn2++Cu,生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池,從而加快了反應(yīng)的速率;D項(xiàng),一旦金屬鍍層受損后,分別形成了ZnFe原電池和FeSn原電池,前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵,而后者Fe首先被腐蝕,所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。 5.用圖示的方法可以保護(hù)鋼質(zhì)閘門。下列說(shuō)法正確的是( ) A.當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí),則X應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng) B.當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí),則X可以是鋅或石墨 C.當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),a應(yīng)連接電源的正極 D.當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),陰極的電極反應(yīng)式:2Cl--2e-===Cl2↑ 解析:選A A項(xiàng),當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí)構(gòu)成原電池,根據(jù)題意,X應(yīng)為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;B項(xiàng),當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí),則X可以是鋅,不能選用石墨,錯(cuò)誤;C項(xiàng),當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),a應(yīng)連接電源的負(fù)極,錯(cuò)誤;D項(xiàng),當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),陰極發(fā)生還原反應(yīng),錯(cuò)誤。 6.下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是( ) A.鋼管與電源正極連接,鋼管可被保護(hù) B.鐵遇冷濃硝酸表面被鈍化,可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C.鋼管與銅管露天堆放在一起,鋼管不易被腐蝕 D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)是Fe-3e-===Fe3+ 解析:選B 鋼管與電源正極連接,鋼管作陽(yáng)極,被腐蝕,A錯(cuò)誤;鋼管與銅管露天堆放在一起,可形成原電池,鋼管中鐵作負(fù)極被腐蝕,C錯(cuò)誤;鐵被腐蝕的負(fù)極反應(yīng)是Fe-2e-===Fe2+,D錯(cuò)誤。 7.下列事實(shí)中,與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是( ) A.鍍錫的鐵制品,鍍層部分受損后,露出的鐵表面易被腐蝕 B.為保護(hù)海輪的船殼,常在船殼上鑲?cè)脘\塊 C.埋在潮濕土壤里的鐵管比埋在干燥土壤里的鐵管更易被腐蝕 D.盛放濃硫酸廢棄不用的鐵制容器表面變得凸凹不平 解析:選D A項(xiàng),鍍錫鐵制品鍍層部分受損后,露出的鐵和錫形成了原電池,鐵作負(fù)極被腐蝕,是電化學(xué)腐蝕原理;B項(xiàng),船殼鑲嵌鋅塊是利用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)船體;C項(xiàng),潮濕土壤中的鐵管易形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕,干燥土壤中的鐵管通常發(fā)生化學(xué)腐蝕;D項(xiàng),廢棄的鐵制容器表面殘留濃硫酸遇水形成的稀硫酸與金屬鐵發(fā)生反應(yīng):Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑,不屬于電化學(xué)腐蝕。 8.下圖是研究鐵釘腐蝕的裝置圖,下列說(shuō)法不正確的是( ) A.鐵釘在兩處的腐蝕速率:aa,正確;B項(xiàng),a、b中都發(fā)生原電池反應(yīng),鐵釘中的碳作正極,鐵作負(fù)極,正確;C項(xiàng),a、b中都發(fā)生原電池反應(yīng),鐵作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;D項(xiàng),a中發(fā)生吸氧腐蝕,正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-,b中發(fā)生析氫腐蝕,正極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,錯(cuò)誤。 9.鋼鐵很容易生銹而被腐蝕,每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕,該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為 正極:_____________________________________________________________, 負(fù)極:_____________________________________________________________。 (2)為了降低某水庫(kù)鐵閘門被腐蝕的速率,可以采用甲圖所示的方案,其中焊接在閘門上的固體材料R可以采用________。 A.銅 B.鈉 C.鋅 D.石墨 (3)乙圖所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率,其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的________極。 解析:(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極上Fe失去電子,正極上O2得到電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅,則鋅失去電子被溶解,而鐵被保護(hù),屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。(3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法,需把被保護(hù)的鐵閘門連接在直流電源的負(fù)極。 答案:(1)O2+2H2O+4e-===4OH- 2Fe-4e-===2Fe2+ (2)C (3)負(fù) 10.下圖所示的是某研究性學(xué)習(xí)小組探究金屬腐蝕條件的實(shí)驗(yàn)裝置圖。試分析實(shí)驗(yàn)并回答下列問(wèn)題: (1)若起始時(shí)甲、乙、丙三套裝置的導(dǎo)管中液面高度相同,過(guò)一段時(shí)間后液面最高的是______________,鐵粉腐蝕的速率由大到小的排列順序?yàn)?用甲、乙、丙填寫)______________________________。 (2)通過(guò)甲、乙裝置的對(duì)比說(shuō)明鋼鐵中碳的含量越____(填“高”或“低”)越易腐蝕。 (3)乙裝置中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)正極的電極反應(yīng)式為____________________________________________。 (4)針對(duì)乙、丙裝置研究的結(jié)果分析,可采用何種防護(hù)措施來(lái)減緩金屬的腐蝕:________________________________________________________________________ (寫出一點(diǎn)即可)。 解析:Fe粉、C粉、食鹽水構(gòu)成原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,故乙中液面最高;甲中Fe粉中的少量碳也能發(fā)生吸氧腐蝕,但由于C的含量少,故不如乙中Fe腐蝕的快,丙中乙醇為非電解質(zhì),F(xiàn)e粉、炭粉形不成原電池,F(xiàn)e受到保護(hù),故可把鋼鐵放在油脂或有機(jī)溶劑中進(jìn)行保護(hù)。 答案:(1)乙 乙>甲>丙 (2)高 (3)2H2O+O2+4e-===4OH- (4)將金屬放在油脂或有機(jī)溶劑中 1.在鋼鐵腐蝕過(guò)程中,下列六種變化可能發(fā)生的是( ) ①O2被還原?、诋a(chǎn)生H2 ③Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O?、茈s質(zhì)碳被氧化 ⑤鍍層破損后,鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕 A.只①② B.只②③④ C.①②③⑤ D.①②③④⑤ 解析:選C 鋼鐵腐蝕分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕,腐蝕發(fā)生時(shí)雜質(zhì)碳作正極,發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2在正極上被還原,發(fā)生析氫腐蝕時(shí)H2在正極上產(chǎn)生,①②正確;鋼鐵腐蝕生成的Fe(OH)3不穩(wěn)定,易失水形成Fe2O3xH2O,③正確;鍍層破損后,由于鋅的活潑性比鐵強(qiáng),鋅被腐蝕,而鐵被保護(hù);錫的活潑性比鐵弱,鐵被腐蝕,⑤正確。 2.家用鐵鍋用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑,在此過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是( ) A.4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 B.2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2 C.2H2O+O2+4e-===4OH- D.Fe-3e-===Fe3+ 解析:選D 鐵鍋發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),鐵作負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+,碳作正極,發(fā)生反應(yīng):2H2O+O2+4e-===4OH-,F(xiàn)e2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,總反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2;Fe(OH)2在空氣中被氧化為Fe(OH)3,4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3;但Fe被氧化不能直接生成Fe3+,則Fe-3e-===Fe3+不能發(fā)生。 3.鐵生銹是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象,其主要的化學(xué)反應(yīng)方程式為4Fe+3O2+xH2O===2Fe2O3xH2O。如圖為一放在水槽中的鐵架,水位高度如圖。最容易生銹的鐵架橫桿是( ) A.① B.② C.③ D.④ 解析:選C?、芴帥](méi)有和電解質(zhì)溶液接觸,不能構(gòu)成原電池,銹腐蝕速率較慢;①②③處已與電解質(zhì)溶液接觸,但①②處含O2較少,所以③處腐蝕最快。 4.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ) A.正極電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑ B.此過(guò)程中還涉及反應(yīng):4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 C.此過(guò)程中銅并不被腐蝕 D.此過(guò)程中電子從Fe移向Cu 解析:選A 題圖表示吸氧腐蝕,其中鐵鉚釘為負(fù)極,電極反應(yīng)為2Fe-4e-===2Fe2+,銅板為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,當(dāng)形成Fe(OH)2后,還發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,A項(xiàng)錯(cuò)誤。 5.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(dòng)),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 解析:選B 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。 6.一定條件下,某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如下表。 pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蝕快慢 較快 慢 較快 主要產(chǎn)物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.當(dāng)pH<4時(shí),碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕 B.當(dāng)pH>6時(shí),碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 C.當(dāng)pH>14時(shí),正極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O D.將堿性溶液煮沸除去氧氣后,碳鋼腐蝕的速率會(huì)減緩 解析:選C 當(dāng)pH<4時(shí),酸性較強(qiáng),碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕,A正確;當(dāng)pH>6時(shí),是弱酸性和堿性,碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕,B正確;當(dāng)pH>14時(shí),正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,C項(xiàng)錯(cuò)誤;將堿性溶液煮沸除去氧氣后,可以減少吸氧腐蝕,故可以使碳鋼腐蝕的速率減緩,D正確。 7.用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH=2和pH=4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下: 分析圖像,以下結(jié)論錯(cuò)誤的是( ) A.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快 B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕 C.溶液pH≤2時(shí),生鐵發(fā)生析氫腐蝕 D.兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為Fe-2e-===Fe2+ 解析:選A 根據(jù)壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系圖可知,pH=2的溶液和pH=4的溶液中,變化相同的壓強(qiáng)時(shí)所用時(shí)間不同,前者比后者使用時(shí)間長(zhǎng),這說(shuō)明吸氧腐蝕速率大于析氫腐蝕速率,錯(cuò)誤;B項(xiàng),pH=4的醋酸溶液中壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸減小,說(shuō)明發(fā)生吸氧腐蝕,因pH=4的醋酸溶液呈酸性,所以在酸性溶液中生鐵也可能發(fā)生吸氧腐蝕,正確;C項(xiàng),根據(jù)pH=2的溶液中壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系知,壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸增大,說(shuō)明發(fā)生的析氫腐蝕,即在溶液pH≤2時(shí),生鐵發(fā)生析氫腐蝕,正確;D項(xiàng),根據(jù)以上分析可知兩個(gè)溶液中都發(fā)生電化學(xué)腐蝕,鐵均作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,正確。 8.甲、乙兩位同學(xué)對(duì)鐵生銹進(jìn)行研究。 (1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C一組實(shí)驗(yàn)(如圖),探究鐵生銹的條件。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后,甲同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是:A中鐵釘生銹;B中鐵釘不生銹;C中鐵釘不生銹。 ①通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析,可得出鐵生銹的外部條件是__________________________。 ②由于與金屬接觸的介質(zhì)不同,金屬腐蝕分成不同類型,本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于________________________________________________________________________, 正極電極反應(yīng)式為____________________________________________________。 ③實(shí)驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過(guò)________處理;植物油的作用是________________________。 ④實(shí)驗(yàn)C中堿石灰的作用是__________________。 (2)乙同學(xué)為了達(dá)到同樣目的,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)D(如圖),發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后,試管中的液面升高,其原因是__________________________,該實(shí)驗(yàn)________(填“能”或“不能”)說(shuō)明水對(duì)鐵釘生銹產(chǎn)生影響。 解析:鐵內(nèi)部一般含有碳,是鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的兩個(gè)電極,如果再有電解質(zhì)溶液和氧氣即可發(fā)生腐蝕;A中的鐵釘發(fā)生的是吸氧腐蝕,所以電極上反應(yīng)的物質(zhì)是氧氣得到電子;水中往往溶有一定量的氧氣,所以作實(shí)驗(yàn)前要先將水煮沸。 答案:(1)①有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣) ②吸氧腐蝕 O2+4e-+2H2O===4OH- ③煮沸(或“除去氧氣”) 隔絕空氣(或“防止氧氣與鐵接觸”) ?、芪账魵?或“干燥”“保持試管內(nèi)干燥環(huán)境”) (2)鐵的腐蝕要吸收氧氣(或“氧氣參與反應(yīng)”“消耗了氧氣”)使氣體體積減少 不能 9.鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)。請(qǐng)回答下列鋼鐵腐蝕、防護(hù)過(guò)程中涉及的有關(guān)問(wèn)題: (1)生產(chǎn)中可用稀鹽酸來(lái)除鐵銹?,F(xiàn)將一生銹的鐵片放入稀鹽酸中,當(dāng)鐵銹被除盡后,溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________。 (2)下列哪個(gè)裝置可防止鐵棒被腐蝕_________________________________________。 (3)在實(shí)際生產(chǎn)中,可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕,裝置示意圖如右圖所示。 ①A電極對(duì)應(yīng)的金屬是________(填元素名稱),B電極的電極反應(yīng)是________________________________。 ②若電鍍前A、B兩金屬片質(zhì)量相同,電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟⒑娓?、稱量,二者質(zhì)量差為5.12 g,則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為________ mol。 ③鍍層破損后,鍍銅鐵比鍍鋅鐵更易被腐蝕,簡(jiǎn)要說(shuō)明原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)鐵銹的主要成分為Fe2O3nH2O,其與HCl反應(yīng)生成Fe3+,F(xiàn)e3+具有強(qiáng)氧化性,能夠氧化鐵單質(zhì):2Fe3++Fe===3Fe2+。(2)根據(jù)原電池的工作原理和電 解原理可知,A項(xiàng)鐵作負(fù)極,加速了鐵的腐蝕;B項(xiàng)鐵作正極,被保護(hù);C項(xiàng)為鐵的自然腐蝕;D項(xiàng)鐵作陰極,被保護(hù)。(3)①鐵件的表面鍍銅時(shí),陽(yáng)極材料應(yīng)選精銅。②陽(yáng)極銅溶解,陰極析出銅,故在陰極析出銅的質(zhì)量為=2.56 g,根據(jù)Cu2++2e-===Cu可知,轉(zhuǎn)移電子0.08 mol。③鍍銅鐵鍍層破損后,銅、鐵在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,鐵加速腐蝕;而鍍鋅鐵鍍層破損后,鐵、鋅在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池,鐵作正極鐵被保護(hù)。 答案:(1)2FeCl3+Fe===3FeCl2 (2)BD (3)①銅 Cu2++2e-===Cu ②0.08?、坭F比銅活潑,鍍銅鐵鍍層破損后,在潮濕環(huán)境中形成原電池,鐵作負(fù)極,加速鐵的腐蝕(其他合理答案也可)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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