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?，如圖1。 [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(無底)；將一個(gè)無銹鐵釘和一個(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：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)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 [三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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：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)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法的敘述正確的是(　　) A．正極就是陽極　　　　 　B．負(fù)極就是陰極 C．陽極上發(fā)生氧化反應(yīng) D．正極上發(fā)生氧化反應(yīng) 解析：選C　犧牲陽極的陰極保護(hù)法就是原電池的負(fù)極(陽極)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)通過甲、乙裝置的對(duì)比說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．在鋼鐵腐蝕過程中，下列六種變化可能發(fā)生的是(　　) ①O2被還原　②產(chǎn)生H2?、跢e(OH)3失水形成Fe2O3xH2O?、茈s質(zhì)碳被氧化?、蒎儗悠茡p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　④處沒有和電解質(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)說法不正確的是(　　) A．正極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ B．此過程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)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：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________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”) 　④吸收水蒸氣(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)過程中涉及的有關(guān)問題： (1)生產(chǎn)中可用稀鹽酸來除鐵銹。現(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)，陽極材料應(yīng)選精銅。②陽極銅溶解，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)