2019-2020年高中化學(xué) 專題1 第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)設(shè)計(jì) 蘇教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 專題1 第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)設(shè)計(jì) 蘇教版選修4 (教師用書獨(dú)具) ●課標(biāo)要求 能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害,通過實(shí)驗(yàn)探究防止金屬腐蝕的措施。 ●課標(biāo)解讀 1.認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害,并能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。 2.能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。 3.熟知金屬腐蝕的防護(hù)方法。 ●教學(xué)地位 本課時(shí)內(nèi)容是本章理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用,重點(diǎn)是掌握金屬電化學(xué)腐蝕的本質(zhì),通過對金屬腐蝕本質(zhì)的認(rèn)識(shí),發(fā)現(xiàn)了金屬防護(hù)的方法,也加深了化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。由于金屬腐蝕的普遍性和金屬防護(hù)的重要性,所以這一內(nèi)容也是高考常考的內(nèi)容。 (教師用書獨(dú)具) ●新課導(dǎo)入建議 生病的自由女神 聳立于美國紐約港外一個(gè)海島上15層樓高的自由女神,歷來被認(rèn)為是美利堅(jiān)合眾國的象征。然而,經(jīng)過近百年的風(fēng)風(fēng)雨雨,她和人一樣,已經(jīng)生病了。 她究竟患了何種“疾病”呢?最近,美、法兩國組織了一個(gè)調(diào)查小組,對她進(jìn)行全面體檢,結(jié)果大吃一驚,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)自由女神近百年來一直受著一種“疾病”的折磨,那就是:電化學(xué)腐蝕。 自由女神的外殼材料是銅,而支撐整個(gè)雕像的內(nèi)支架卻是鐵的,在它們之間僅用一層浸透油的毛氈隔開。年歲久了,設(shè)計(jì)者預(yù)先沒想到的事發(fā)生了:首先是那一層毛氈失去了隔離作用,而大西洋潮濕的夾帶著鹽分的空氣有意向自由女神不斷地進(jìn)行攻擊,無數(shù)的原電池便在自由女神的身上形成,這種原電池以鐵為負(fù)極,銅為正極,夾帶鹽分的濕空氣正好在兩極之間起著電解質(zhì)溶液的作用,結(jié)果加速了鐵的腐蝕。 這樣,自由女神的鐵架表面一層又一層地銹蝕,蓬松的氧化鐵使鐵架的體積膨脹,鉚固的支腳被撐斷,發(fā)展下去,將會(huì)自身難保。通過本單元的學(xué)習(xí),相信你能成為保護(hù)自由女神的勇士。 ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排: 1.看教材P23-25填寫[課前自主導(dǎo)學(xué)]中的“一,金屬的電化學(xué)腐蝕” 并完成[思考交流1],看教材P25-26,填寫[課前自主導(dǎo)學(xué)]中的“二,金屬的防護(hù)” 并完成[思考交流2] 2.建議方式:同學(xué)之間可以進(jìn)行討論交流?步驟1:導(dǎo)入新導(dǎo)入新課,本課時(shí)教學(xué)地位分析?步驟2:建議對[思考交流]1、2多提問幾個(gè)學(xué)生,使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容,以利于下一步對該重點(diǎn)知識(shí)的探究 ? 步驟5:在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練1]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的1、2、5題,驗(yàn)證學(xué)生對探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟4:教師通過[例1]和教材P24的講解對探究1中的“鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕”進(jìn)行總結(jié)。?步驟3:師生互動(dòng)完成探究1“不同類型金屬腐蝕的比較”?;?dòng)方式:可利用[問題導(dǎo)思]所設(shè)置的問題,由淺入深進(jìn)行師生互動(dòng)。建議除例1外,再變換一下命題角度,設(shè)置一些備選例題以拓展學(xué)生的思路。 ? 步驟6:師生互動(dòng)完成探究2“金屬腐蝕的快慢規(guī)律”。互動(dòng)方式:可利用[問題導(dǎo)思]所設(shè)置的問題,由淺入深進(jìn)行師生互動(dòng)。?步驟7:教師通過[例2]和教材P26的講解對探究2中的“金屬腐蝕的快慢規(guī)律”進(jìn)行總結(jié)。?步驟8:在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練2]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的4題,驗(yàn)證學(xué)生對探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟9:師生互動(dòng)完成探究3“電化學(xué)防護(hù)法”。互動(dòng)方式:可利用[問題導(dǎo)思]所設(shè)置的問題,師生互動(dòng)。可使用“教師備課資源”拓展學(xué)生的思路。 ? 步驟12:先由學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí),然后對照[課堂小結(jié)]以明確掌握已學(xué)內(nèi)容。安排學(xué)生課下完成[課后知能檢測]?步驟11:在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練3]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的3題,驗(yàn)證學(xué)生對探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟10:教師通過[例3]和教材P26的講解對探究3中的“金屬的兩種電化學(xué)防護(hù)法”進(jìn)行總結(jié)。 課 標(biāo) 解 讀 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害,通過實(shí)驗(yàn)探究防止金屬腐蝕的措施。 2.查閱資料并交流:防止鋼鐵腐蝕的方法。 1.知道金屬腐蝕的兩種類型(化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕)。(重點(diǎn)) 2.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害,了解防止鋼鐵腐蝕的方法。(重點(diǎn)) 3.掌握化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較。(重難點(diǎn)) (對應(yīng)學(xué)生用書第1頁) 金屬的電化學(xué)腐蝕 1.金屬的腐蝕 (1)金屬的腐蝕是指金屬及其合金與周圍環(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。 (2)金屬腐蝕的實(shí)質(zhì):金屬原子失去電子被氧化的過程,用反應(yīng)方程式表示(M代表金屬元素)為:M-ne-===Mn+。 (3)金屬腐蝕的類型 ①化學(xué)腐蝕:指金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。 ②電化學(xué)腐蝕:指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。 2.金屬的電化學(xué)腐蝕 (1)吸氧腐蝕:鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性時(shí),氧氣參加電極反應(yīng),發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)析氫腐蝕:金屬表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng),腐蝕過程中不斷有H2放出。 1.結(jié)合金屬的腐蝕類型分析鋼鐵以哪種腐蝕為主? 【答案】 由于鋼鐵通常所處的外部環(huán)境干燥度較低,氧氣的存在又比較廣泛,且原電池反應(yīng)比一般的氧化還原反應(yīng)速率高,所以鋼鐵主要是電化學(xué)腐蝕,其次為化學(xué)腐蝕,又因?yàn)殇撹F表面一般不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液,故吸氧腐蝕是鋼鐵腐蝕的主要形式。 金屬的防護(hù) 1.本質(zhì):阻止金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2.方法 (1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成合金等。 (2)加防護(hù)層,如在金屬表面涂油或油漆、覆蓋塑料鍍不活潑金屬等。 (3)電化學(xué)防護(hù) ①犧牲陽極的陰極保護(hù)法 將被保護(hù)金屬與比其更活潑的金屬連接在一起,更活潑的金屬作負(fù)極(陽極)被腐蝕,作為正極(陰極)的金屬被保護(hù)。 ②外加電流的陰極保護(hù)法(原理如圖) 負(fù)極 正極 2.結(jié)合金屬腐蝕的本質(zhì),分析金屬防護(hù)的本質(zhì)是什么?在電化學(xué)防護(hù)中是如何做的? 【答案】 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化劑氧化變成金屬陽離子,因此金屬防護(hù)的本質(zhì)是避免金屬接觸氧化劑,或采取措施使金屬不被氧化。在電化學(xué)防護(hù)中使被保護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極,不參與電極反應(yīng),從而不被氧化。 (對應(yīng)學(xué)生用書第2頁) 不同類型金屬腐蝕的比較 【問題導(dǎo)思】 ①鋼和純鐵,哪一種在空氣中更易腐蝕?為什么? 【答案】 鋼,因?yàn)殇摬患円装l(fā)生電化學(xué)腐蝕。 ②化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕有什么區(qū)別? 【答案】 化學(xué)腐蝕無電流產(chǎn)生,電化學(xué)腐蝕有電流產(chǎn)生。 ③吸氧腐蝕與析氫腐蝕的電極反應(yīng)有何異同? 【答案】 負(fù)極反應(yīng)式相同,正極反應(yīng)式不同。 1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 種類 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與非電解質(zhì)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原電池反應(yīng) 實(shí)例 2Fe+3Cl2===2FeCl3 鋼鐵腐蝕 電流 無 微弱電流 結(jié)果 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 相互關(guān)系 化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕常同時(shí)發(fā)生,電化學(xué)腐蝕更普遍 2.鋼鐵析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較 區(qū)別與聯(lián)系 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 相同點(diǎn) 腐蝕的本質(zhì) 被腐蝕金屬為原電池的負(fù)極,其原子失去電子變成金屬陽離子,發(fā)生氧化反應(yīng) 電極反應(yīng)式 負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+ 不同點(diǎn) 條件 水膜酸性較強(qiáng) 水膜呈很弱的酸性、中性或堿性 電解質(zhì)溶液 溶有CO2、SO2等的水溶液 溶有O2的水溶液 氧化劑 H+ O2 電極反應(yīng)式 正極:2H++2e-===H2↑ 正極:O2+4e-+2H2O===4OH- 產(chǎn)物 H2 Fe(OH)2 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。在電化學(xué)腐蝕中,只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕,而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。 如圖所示,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘,放置數(shù)天后觀察: (1)鐵釘在逐漸生銹,則鐵釘?shù)母g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)為:負(fù)極:______________;正極:______________。 【解析】 (1)由于鐵釘不純含有碳,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,因此鐵釘?shù)母g為電化學(xué)腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升,說明此時(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,鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降,說明此時(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,鐵釘發(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↑ 判斷金屬的腐蝕類型要從本質(zhì)入手,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。有電流產(chǎn)生的是電化學(xué)腐蝕。在電化學(xué)腐蝕中,根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性來判斷是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕。 1.下列敘述不正確的是( ) A.金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍 B.鋼鐵在干燥的空氣里不易被腐蝕 C.用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板,鐵板易被腐蝕 D.原電池外電路電子由負(fù)極流入正極 【解析】 鋁—鐵形成原電池發(fā)生腐蝕時(shí),F(xiàn)e為正極、被保護(hù)起來,不易腐蝕,C不正確。 【答案】 C 金屬腐蝕的快慢規(guī)律 【問題導(dǎo)思】 ①海水中輪船往往需要在船體的底部鑲嵌鋅板,為什么? 【答案】 與船體形成原電池,做負(fù)極,使船體受到保護(hù)。 ②在電解質(zhì)溶液相同的條件下,鐵作為電解池的陰極材料和作為原電池的正極材料,哪一種對鐵的保護(hù)更好? 【答案】 Fe做電解池的陰極時(shí)受到保護(hù)。 ③鍍鋅鐵和鍍錫鐵,哪一種對于鐵的防腐蝕更加有利? 【答案】 鍍鋅鐵更有利于防腐蝕。 1.在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋弘娊庠硪鸬母g>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>應(yīng)用原電池原理有防護(hù)措施的腐蝕>應(yīng)用電解原理有防護(hù)措施的腐蝕,或電解池陽極>原電池負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極。 2.同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕>弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕>非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 3.對于活潑性不同的兩種金屬,活潑性差別越大,氧化還原反應(yīng)速率越快,活潑金屬腐蝕越快。 4.對于同一電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液濃度越大,金屬腐蝕越快(除鈍化外)。 5.純度越高的金屬,腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不被腐蝕)。 6.不純的金屬或合金,在潮濕的空氣中腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。 (xx東營高二質(zhì)檢)如圖所示,各容器中盛有海水,鐵在其中被腐蝕時(shí),由快到慢的順序是( ) A.④>②>①>③ B.②>①>③>④ C.④>②>③>① D.③>②>④>① 【解析】?、僦需F在海水中的腐蝕屬于吸氧腐蝕;②、③構(gòu)成原電池,②中鐵是負(fù)極(活動(dòng)性Fe>Sn,活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬Fe先腐蝕),屬于原電池原理引起的腐蝕,③中鐵是正極(活動(dòng)性Zn>Fe,金屬Zn先腐蝕),屬于利用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕;④構(gòu)成電解池,④中鐵是陽極(與外接電源的正極直接相連),屬于利用電解原理引起的腐蝕。所以鐵腐蝕快慢順序?yàn)椋孩?②>①>③ 【答案】 A 判斷電化學(xué)腐蝕速率的快慢時(shí),一定要分清金屬所屬電極:原電池中負(fù)極金屬被腐蝕,正極金屬被保護(hù);電解池中陽極金屬被腐蝕,陰極金屬被保護(hù)。 2.相同材料的鐵制品在下圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是( ) 【解析】 A中,鐵作負(fù)極,腐蝕加快;B中,鐵內(nèi)含雜質(zhì)碳,形成原電池,加快腐蝕;C中,鐵受銅的保護(hù),不發(fā)生腐蝕;D中,鐵作原電池的負(fù)極,腐蝕加快。故選C。 【答案】 C 電化學(xué)防護(hù)法 【問題導(dǎo)思】 ①電化學(xué)防護(hù)法有幾種,分別依據(jù)的原理是什么? 【答案】 有兩種:犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法,分別依據(jù)原電池原理和電解池原理。 ②哪種電化學(xué)防護(hù)法防護(hù)效果更好? 【答案】 外加電流的陰極保護(hù)法優(yōu)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 電化學(xué)防護(hù) 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 依據(jù) 原電池原理 電解池原理 原理 形成原電池時(shí),被保護(hù)金屬作正極(陰極),不反應(yīng)受到保護(hù);活潑金屬作負(fù)極(陽極),發(fā)生反應(yīng)受到腐蝕。陽極要定期予以更換 將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極,使被保護(hù)金屬作陰極,在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù) 應(yīng)用 一些鋼鐵設(shè)備如鍋爐內(nèi)壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊 土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備等 實(shí)例示意圖 金屬的防護(hù)效果 一般來說,電化學(xué)防護(hù)法比一般防護(hù)法效果更好一些,而外加電流的陰極保護(hù)法更優(yōu)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 下列關(guān)于金屬的保護(hù)的說法中正確的是( ) A.在特殊的電解質(zhì)溶液中,以鋁為陽極,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】 A中對應(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,該方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法,B項(xiàng)正確;生鐵雖然是合金,但更易與酸反應(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。 【答案】 B 3.(雙選)如下圖所示的四個(gè)裝置中(杯中均盛有海水),能使鐵受到保護(hù)不被腐蝕的是( ) A B C D 【解析】 從裝置組成分析:B屬外加電流的陰極保護(hù)法,D屬犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 【答案】 BD 【教師備課資源】 在金屬表面覆蓋保護(hù)層的類別 在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層,從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來,這是一種普遍采用的防護(hù)方法。 以鋼鐵的防護(hù)為例,根據(jù)保護(hù)層成分的不同,可分為如下幾種: ① 在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如:船身、車廂、水桶等常涂油漆;汽車外殼常噴漆;槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。 ②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法,在鋼鐵表面鍍上一層金屬,如鋅、錫、鉻、鎳等。例如,常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅;自行車鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。 ③用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如:工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用,在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。 金屬的腐 蝕與防護(hù)金屬的腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué) 腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕實(shí)質(zhì)M-ne-===Mn+影響因素和快慢比較金屬的防護(hù)改變金屬 內(nèi)部結(jié)構(gòu)覆蓋保護(hù)層電化學(xué)保護(hù)法犧牲陽極的 陰極保護(hù)法外加電流的 陰極保護(hù)法 1.下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是( ) 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】 金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程,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。故C項(xiàng)正確。 【答案】 C 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】 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-。 【答案】 B 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】 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,綜上所述,選A。 【答案】 A 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】 選項(xiàng)A是通過在船殼上加鋅塊構(gòu)成Zn-Fe原電池,鋅做原電池的負(fù)極,從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕。選項(xiàng)B鋁在空氣中形成氧化膜,可保護(hù)鋁。選項(xiàng)C中由于發(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。選項(xiàng)D中一旦金屬鍍層受損后,分別形成了Zn-Fe原電池和Fe-Sn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。 【答案】 B 5.如圖所示,甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘,甲試管中為稀鹽酸溶液,乙試管為NaCl溶液。 甲 乙 (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】 解題時(shí)從兩試管內(nèi)的液體種類著手,先判斷金屬腐蝕類型,再分析相關(guān)反應(yīng)。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+?。?價(jià) 1.下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( ) A.銀制獎(jiǎng)牌久置后表面變暗 B.黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C.銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線 D.生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 【解析】 本題涉及原電池的構(gòu)成,B、C、D三項(xiàng)中都能構(gòu)成原電池,能用電化學(xué)知識(shí)來解釋。 【答案】 A 2.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.正極的電極反應(yīng)為:2H++2e-===H2↑ B.此過程中還涉及反應(yīng):4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 C.此過程中銅并不被腐蝕 D.此過程中電子從Fe移向Cu 【解析】 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+,銅板做正極,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,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】 A 3.某課外活動(dòng)小組,為研究金屬的腐蝕原理,做了如下實(shí)驗(yàn):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(shù)滴酚酞試液,按如圖的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),過一段時(shí)間后觀察。下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是( ) A B A.B中導(dǎo)氣管中產(chǎn)生氣泡 B.B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱 C.金屬片剪口處溶液變紅 D.鋅被腐蝕 【解析】 由題意知,鋅鐵合金放入NaCl溶液中,形成了原電池,由于金屬活動(dòng)性:Zn>Fe,且電解質(zhì)溶液為NaCl溶液,呈中性,故發(fā)生了Zn的吸氧腐蝕,導(dǎo)致A中壓強(qiáng)減小,B中應(yīng)形成一段水柱,由于O2得電子后結(jié)合H2O形成OH-,顯堿性,使酚酞變紅,故A錯(cuò)誤。B、C、D正確。 【答案】 A 4.為了避免青銅器生成銅綠,下列方法不正確的是( ) A.將青銅器放在鐵質(zhì)托盤上 B.將青銅器保存在干燥的環(huán)境中 C.將青銅器保存在潮濕的空氣中 D.在青銅器的表面覆蓋一層防滲透的高分子膜 【答案】 C 5.下列裝置中四塊相同的鋅片,放置一段時(shí)間后腐蝕速率由快到慢的順序是( ) A.④①③② B.①②③④ C.①③②④ D.①④②③ 【解析】 解題時(shí)要注意裝置特點(diǎn)以及電解質(zhì)溶液不同對反應(yīng)的影響不同,①裝置形成原電池,且Zn片為負(fù)極,故①②相比①反應(yīng)速率快。②③相比雖然③形成原電池,但由于電解質(zhì)溶液NaCl不與Zn片反應(yīng),發(fā)生吸氧腐蝕,故反應(yīng)較慢;④裝置為電解池且鋅片為陰極,故鋅得到最好的防護(hù),腐蝕最慢,故腐蝕速率快慢順序?yàn)棰?②>③>④。 【答案】 B 6.(xx北京高考)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是( ) 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】 本題考查了金屬防護(hù)的有關(guān)知識(shí)。鋼管與電源正極連接,鋼管作陽極,被腐蝕,A錯(cuò);鋼管與銅管露天堆放在一起,可形成原電池,鋼管作負(fù)極被腐蝕,C錯(cuò);鐵被腐蝕的負(fù)極反應(yīng)是:Fe-2e-===Fe2+,D錯(cuò)。 【答案】 B 7.下列說法中,正確的是( ) A.鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,所以合金都不耐腐蝕 B.原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因,故不能用于減緩金屬的腐蝕 C.鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種主要類型其主要區(qū)別在于水膜的pH不同引起負(fù)極反應(yīng)的不同 D.無論哪種類型的金屬腐蝕,其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化 【解析】 合金大部分易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,但通過改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而形成的合金不易被腐蝕,例如不銹鋼,A不正確。當(dāng)金屬作原電池負(fù)極時(shí)被保護(hù),故B不正確。鋼鐵電化學(xué)腐蝕,主要區(qū)別于水膜的pH不同引起正極反應(yīng)不同,故C不正確。任何腐蝕的實(shí)質(zhì)均是金屬失e-被氧化,故D正確。 【答案】 D 8.下列各種方法中,能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是( ) ①金屬表面涂抹油漆 ②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) ③保持金屬表面清潔干燥 ④金屬表面進(jìn)行電鍍 ⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜 A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.全部 【解析】 金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕,題目中①③④⑤方法都可以起到避免金屬和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的。②中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。 【答案】 D 9.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),如圖所示。導(dǎo)致現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是( ) A.液滴中的Cl-由a區(qū)向b區(qū)遷移 B.鐵腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域,生銹也嚴(yán)重 C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH-形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-===4OH- 【解析】 由題目信息知:中心區(qū)(a)為原電池負(fù)極,F(xiàn)e-2e-===Fe2+,F(xiàn)e被氧化,C錯(cuò)誤;生成的Fe2+移向原電池的正極區(qū)(b),正極區(qū)反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-,在正極區(qū)Fe2+和OH-結(jié)合生成Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3nH2O(鐵銹),所以B也錯(cuò)誤,原電池工作時(shí),陰離子向負(fù)極區(qū)(a)移動(dòng),故A錯(cuò)誤。 【答案】 D 10.(xx舟山高二質(zhì)檢)按下圖所示的裝置,用導(dǎo)線將電極連接起來,放置一段時(shí)間后,溶液的pH下降的是( ) 【解析】 A中H+在正極放電,濃度減小,pH增大;B中O2在Cu極上轉(zhuǎn)化為OH-,pH也增大;C中溶液中H+在陰極放電,pH會(huì)增大;D中OH-在陽極放電,pH會(huì)減小。 【答案】 D 11.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,該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 (2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率,可以采用圖甲所示的方案,其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________(填序號(hào))。 A.銅 B.鈉 C.鋅 D.石墨 (3)圖乙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。 甲 乙 【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,就可由鋅失去電子,鋅被溶解,而鐵被保護(hù),屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 (3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法,需把被保護(hù)的鐵閘門連接在電源的負(fù)極上。 【答案】 (1)負(fù)極:2Fe-4e-===2Fe2+,正極:O2+2H2O+4e-===4OH- (2)C (3)負(fù) 12.(1)某地區(qū)經(jīng)常下酸雨,金屬制品腐蝕嚴(yán)重。請寫出銅制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕的電極反應(yīng)式: 負(fù)極:________________; 正極:________________。 (2)如圖所示接好電路后能觀察到的現(xiàn)象有: ①________________________________________________________________________, ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________。 【解析】 (1)是原電池反應(yīng),原電池都是自發(fā)的氧化還原反應(yīng),銅制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕是銅和氧氣發(fā)生原電池反應(yīng):正極:O2+4e-+4H+===2H2O,負(fù)極:2Cu-4e-===2Cu2+。 (2)該裝置為電解池,銅作陽極將溶解,生成的Cu2+進(jìn)入溶液,開始陰極鐵上產(chǎn)生氫氣,當(dāng)陽極產(chǎn)生的Cu2+擴(kuò)散到陰極并積累到一定濃度時(shí),鐵電極上析出銅(不再產(chǎn)生氫氣)。由于鐵作陰極所以不會(huì)溶解。表述現(xiàn)象要有序,如現(xiàn)象可以先敘述①銅逐漸溶解;②鐵片上開始產(chǎn)生氣體,后來鐵片上無氣體放出,有紅色物質(zhì)在鐵的表面析出;③溶液變藍(lán)。 【答案】 (1)2Cu-4e-===2Cu2+ O2+4e-+4H+===2H2O (2)①銅逐漸溶解?、阼F片上開始產(chǎn)生氣體,后來鐵片上無氣體放出,有紅色物質(zhì)在鐵的表面析出 ③溶液變藍(lán) 13.(xx連云港高二調(diào)研)市場上出售的“熱敷袋”主要成分是鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等。熱敷袋使用前,用塑料袋使之與空氣隔絕,使用時(shí)打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量,使用完后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。 (1)“熱敷袋”放出的熱量是利用了鐵________放出的熱量。 (2)炭粉的主要作用是________________________________________________________________________。 (3)氯化鈉的主要作用是________________________________________________________________________。 (4)寫出電極反應(yīng),正極________,負(fù)極________,若鐵銹的主要成分為Fe2O3,寫出產(chǎn)生Fe2O3的有關(guān)反應(yīng)方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】 此題為結(jié)合日常生活應(yīng)用的實(shí)踐題目,涉及原電池原理,首先鐵應(yīng)為負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+,正極上必然為空氣中的氧氣得電子:O2+4e-+2H2O===4OH-;使用過程中放出大量熱必定為Fe被氧化而產(chǎn)生的,最后得到大量鐵銹,O2在反應(yīng)中得電子變?yōu)镺2-與水生成OH-,結(jié)合Fe2+生成Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,加入炭粉自然是提供形成原電池的正極,而加入NaCl溶于水就是為了形成電解質(zhì)溶液。 【答案】 (1)氧化 (2)與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池,加速鐵屑氧化 (3)氯化鈉溶于水形成電解質(zhì)溶液 (4)2H2O+O2+4e-===4OH- 2Fe-4e-===2Fe2+ Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 14.取6根鐵釘,6支干凈的試管及其他材料,如圖所示。 試管①放入一根鐵釘,再注入蒸餾水,使鐵釘和空氣及水接觸; 試管②在試管底部放入硅膠(是一種干燥劑),再放入鐵釘,用棉花團(tuán)堵住試管口,使鐵釘和干燥空氣接觸; 試管③先放入一根鐵釘,趁熱倒入煮沸的蒸餾水(已趕出原先溶解在蒸餾水中的空氣)浸沒鐵釘,再加上一層植物油,使鐵釘不能跟空氣接觸; 試管④中放入鐵釘注入食鹽水,使鐵釘和空氣及食鹽水接觸; 試管⑤放入相連的鐵釘和鋅片,注入自來水,浸沒鐵釘和鋅片; 試管⑥放入相連的鐵釘和銅絲,注入自來水,浸沒鐵釘和銅絲。 把6支試管放在試管架上,幾天后觀察鐵釘被腐蝕的情況。 (1)上述實(shí)驗(yàn)中鐵釘發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是________(填試管序號(hào));在電化學(xué)腐蝕中,負(fù)極反應(yīng)是________________,正極反應(yīng)是________________________________________________________________________。 (2)從鐵釘被腐蝕的情況可知引起和促進(jìn)鐵釘被腐蝕的條件是________________________________________________________________________。 (3)為防止鐵的腐蝕,工業(yè)上普遍采用的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答兩種方法)。 【解析】 此題是利用原電池形成的條件及原理解釋金屬腐蝕的速率問題。解答此類題目的關(guān)鍵是根據(jù)金屬腐蝕的原理、分類和條件對題目進(jìn)行綜合分析。 (1)由于②、③兩個(gè)試管不具備構(gòu)成原電池的條件,不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕,所以未被腐蝕。而試管⑤盡管具備構(gòu)成原電池的條件,但鋅比鐵活潑,在原電池中作負(fù)極,使鐵變成鐵離子的反應(yīng)難以發(fā)生,所以鐵也未被腐蝕。發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為2Fe-4e-===2Fe2+,正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-。 (2)對比發(fā)生電化學(xué)腐蝕的試管和未發(fā)生電化學(xué)腐蝕的試管中鐵釘?shù)母g情況,可知引起和促進(jìn)鐵釘腐蝕的條件為水、空氣、電解質(zhì)溶液和不活潑金屬雜質(zhì)的存在。 (3)電鍍、發(fā)藍(lán)、制成不銹鋼、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極護(hù)法等都可以保護(hù)金屬。 【答案】 (1)①④⑥ 2Fe-4e-===2Fe2+ O2+2H2O+4e-===4OH- (2)水、空氣、電解質(zhì)溶液和不活潑金屬雜質(zhì)的存在 (3)在表面涂上油漆、搪瓷、瀝青等或鍍上不易生銹的合金或犧牲陽極的陰極保護(hù)法(合理即可)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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