2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護試題 新人教版選修4.doc
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4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護 一、金屬的電化學(xué)腐蝕 1.金屬腐蝕: (1)概念:金屬與周圍的__________________物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。 (2)本質(zhì):金屬本身失去電子變成陽離子的過程(發(fā)生________反應(yīng)):M ?ne?Mn+ 。 (3)金屬腐蝕的類型。 ①化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的_______________(如SO2、Cl2、O2等)或_______________液體(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 ②電化學(xué)腐蝕 不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時,會發(fā)生________反應(yīng),比較活潑的金屬失去電子被________的腐蝕。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍,危害更大。 2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕: (1)腐蝕類型 鋼鐵的析氫腐蝕示意圖 鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 發(fā)生條件 水膜酸性較強 水膜弱酸性、中性或堿性 正極反應(yīng) 2H++2e?H2↑ O2+2H2O+4e?4OH? 負極反應(yīng) Fe?2e?Fe2+ 2Fe?4e?2Fe2+ 總反應(yīng) Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3?xH2O),反應(yīng)如下:_______________________, 2Fe(OH)3Fe2O3?xH2O+(3?x)H2O (2)鋼鐵的吸氧腐蝕實驗 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 導(dǎo)管中____________________,鐵釘表面有________生成 裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成原電池,鐵釘發(fā)生________腐蝕 二、金屬的防護 1.金屬的電化學(xué)防護: (1)犧牲陽極的陰極保護法:利用________原理,讓被保護金屬作________,另找一種活潑性較強的金屬作________。如圖所示: 用實驗驗證犧牲陽極的陰極保護法: 實驗名稱 驗證犧牲陽極的陰極保護法 實驗裝置 實驗原理 鋅電極:Zn-2e-Zn2+; 鐵電極:2H++2e-H2↑。 實驗用品 K3[Fe(CN)6]溶液、經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液;Zn電極、Fe電極、電壓表、燒杯。 實驗步驟 按圖連接好裝置,觀察電壓表和鐵電極上的現(xiàn)象。往鐵電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液,觀察燒杯內(nèi)溶液顏色的變化。 實驗現(xiàn)象 電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),鐵電極上有氣泡產(chǎn)生;往鐵電極區(qū)滴入K3[Fe(CN)6]溶液后,溶液不變藍色。 實驗結(jié)論 圖示裝置構(gòu)成了原電池,較活潑金屬鋅被腐蝕,鐵未被腐蝕(被保護) (2)外加電流的陰極保護法:利用________原理,把被保護的鋼鐵設(shè)備作為________極,用惰性電極作為輔助________極,在電解質(zhì)溶液里,接外加________。 如圖所示: 2.金屬防護的其他方法: (1)改變金屬的結(jié)構(gòu):如把金屬制成防腐蝕能力強的合金,如不銹鋼。 (2)加覆蓋保護層:如可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等其他方法使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離,以防止金屬被腐蝕。 【答案】一、1.(1)氣體或液體 (2)氧化 (3)①干燥氣體 非電解質(zhì) ②原電池 氧化 2.(1)4Fe(OH)2+O2 + 2H2O4Fe(OH)3 (2)有水柱上升 鐵銹 吸氧 二、1.(1)原電池 正極 負極 (2)電解池 陰 陽 直流電源 一、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕(主要) 定義 金屬跟接觸到的物質(zhì)(一般是非電解質(zhì))直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕 不純金屬(或合金)跟接觸到的電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng),較活潑金屬原子失去電子而被氧化引起的腐蝕 吸氧腐蝕(主要) 析氫腐蝕 條件 金屬與非電解質(zhì)直接接觸 水膜中溶有O2,呈極弱酸性或中性 水膜酸性較強 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 反應(yīng)式 例:2Fe+3Cl22FeCl3 負極:Fe-2e-Fe2+ 正極:2H2O+O2+4e-4OH- 正極: 2H++2e-H2↑ 聯(lián)系 兩種腐蝕往往同時發(fā)生,只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大 提醒:只有在金屬活動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。 我們在學(xué)習(xí)和生活過程中所觀察到的以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕有關(guān)的是 A.光亮的自行車鋼圈不易生銹 B.炒過菜的鐵鍋未及時洗凈出現(xiàn)紅褐色銹斑 C.光亮的銅絲在火焰上灼燒后變黑 D.實驗室鎂帶拆封放置一段時間后表面變灰暗 【解析】自行車鋼圈表面有一層電鍍保護層使鋼圈不易生銹;炒過菜的鐵鍋殘余菜汁中有NaCl形成電解質(zhì)溶液,發(fā)生吸氧腐蝕,而出現(xiàn)銹斑;C、D選項中都是金屬Cu、Mg與O2直接反應(yīng),是化學(xué)腐蝕。 【答案】B 二、金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護 1.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)有無保護措施的:無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極的金屬腐蝕>有外接電源的陰極金屬腐蝕。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。 提醒:對于活動性不同的兩金屬,活動性越強,氧化還原反應(yīng)的速率越快,活潑金屬腐蝕越快;純度越高的金屬,腐蝕速率越慢。 2.金屬腐蝕的防護方法 (1)改變金屬的組成結(jié)構(gòu)。如鐵中加入一定比例的鉻煉制得鉻鋼,具有很高的耐腐蝕性。含鉻又含鎳的鉻鎳不銹鋼,其耐腐蝕性更好。 (2)在金屬表面覆蓋一層保護層,使金屬與周圍具有腐蝕性的氣體和電解質(zhì)溶液隔離,便可保護金屬,防止金屬腐蝕。如在金屬表面上噴漆、電鍍或覆蓋搪瓷,使表面鈍化等。 (3)電化學(xué)保護法。如把金屬連接在電源的負極上,用陰極保護法,這樣就能消除引起金屬腐蝕的原電池反應(yīng);也可在金屬上鉚接比它更活潑的另一種金屬,用犧牲陽極保護法,發(fā)生電化學(xué)腐蝕時是較活潑的金屬被腐蝕而本身受到保護。 下列措施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極相連 【答案】B 【解析】鋼鐵表面鍍鋅,可使內(nèi)部金屬被保護;鋼鐵在潮濕空氣中會發(fā)生吸氧腐蝕;鋼鐵中加入錳、鉻金屬,制成不銹鋼,能有效防止鋼鐵被腐蝕;電源負極能為鋼鐵制品輸入電子,防止Fe失電子被腐蝕。 1.下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是 A.金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生 B.鋼鐵在干燥的空氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕 C.發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時,較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕 D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時有能量的轉(zhuǎn)變,且被腐蝕的金屬總是失電子 2.下列措施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極相連 3.下列有關(guān)金屬保護的說法中正確的是 A.快餐杯表面有一層搪瓷,搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B.白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后,鐵皮的腐蝕速率很小 C.輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陰極的陽極保護法 D.鋼鐵制成的暖氣管道外常涂有一層瀝青,這是利用了鋼鐵的電化學(xué)保護法 4.把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞的混合溶液的玻璃皿中(如圖所示),經(jīng)一段時間后,首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是 A.Ⅰ和Ⅲ附近 B.Ⅰ和Ⅳ附近 C.Ⅱ和Ⅲ附近 D.Ⅱ和Ⅳ附近 5.如圖,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片。實驗觀察到:開始時導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是 A.生鐵片中的碳是原電池的負極,發(fā)生還原反應(yīng) B.雨水酸性較強,生鐵片始終發(fā)生析氫腐蝕 C.墨水回升時,碳電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH- D.具支試管中溶液酸性增強 6.下列關(guān)于如圖所示四個實驗裝置的說法正確的是 A.裝置甲能防止鐵釘生銹 B.裝置乙為電鍍銅裝置 C.裝置丙中陽離子交換膜能避免氯氣與堿反應(yīng),且b端產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{ D.裝置丁能測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱 7.鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料,了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義,對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理,可適當(dāng)延長其使用壽命。 (1)抗腐蝕處理前,生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹?,F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中,當(dāng)鐵銹除盡后,溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (2)利用如圖裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護。 ①若X為碳棒,則為減緩鐵件的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于 處。 ②若X為鋅,開關(guān)K置于M處,則該電化學(xué)防護法稱為 。 8.[2017新課標Ⅰ]支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,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.通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整 9.[2016天津]下列敘述正確的是 A.使用催化劑能夠降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH) B.金屬發(fā)生吸氧腐蝕時,被腐蝕的速率和氧氣濃度無關(guān) C.原電池中發(fā)生的反應(yīng)達平衡時,該電池仍有電流產(chǎn)生 D.在同濃度的鹽酸中,ZnS可溶而CuS不溶,說明CuS的溶解度比ZnS的小 1.【答案】D 2.【答案】B 【解析】鋼鐵表面鍍鋅,可使內(nèi)部金屬被保護;鋼鐵在潮濕空氣中會發(fā)生吸氧腐蝕;鋼鐵中加入錳、鉻金屬,制成不銹鋼,能有效防止鋼鐵被腐蝕;電源負極能為鋼鐵制品輸入電子,防止Fe失電子被腐蝕。 3.【答案】B 【解析】A項中搪瓷層破損后,鐵直接暴露在空氣中,因而搪瓷層破損后不能起到防止鐵生銹的作用,錯誤;B項中鍍層破損后,鋅與鐵構(gòu)成原電池,由于鋅的金屬性比鐵的強,鋅作負極,保護鐵不被腐蝕,正確;C項是犧牲陽極的陰極保護法,錯誤;D項是用瀝青作涂層的涂層保護法,錯誤。 4.【答案】B 【解析】a是電解池,Zn為陰極,電極產(chǎn)物為H2和NaOH,b是原電池,Zn發(fā)生吸氧腐蝕,F(xiàn)e為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。 5.【答案】C 6.【答案】D 【解析】A項鐵做陽極,更容易被氧化。B項為銅的電解精煉。C項b端產(chǎn)生的氣體為氫氣,不能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。 7.【答案】(1)2FeCl3+Fe3FeCl2?。?)①N ②犧牲陽極的陰極保護法 【解析】(1)鐵銹的主要成分是Fe2O3,與鹽酸反應(yīng)生成Fe3+,F(xiàn)e3+會與Fe反應(yīng)生成Fe2+。(2)①若X為碳棒,則需將鐵件接電源的負極,即開關(guān)K置于N處。②若X為Zn,開關(guān)K置于M處,則Zn-Fe-海水構(gòu)成原電池,其中Zn作負極,F(xiàn)e作正極,此方法稱為犧牲陽極的陰極保護法。 8.【答案】C 【解析】本題使用的是外加電流的陰極保護法,鋼管柱與電源的負極相連,被保護。A.外加強大的電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流,從而保護鋼管柱,A正確;B.通電后,被保護的鋼管柱作陰極,高硅鑄鐵作陽極,因此外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B正確;C.高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,所以高硅鑄鐵不損耗,C錯誤;D.通過外加電流抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流,因此通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整,D正確。答案選C。 9.【答案】D 【解析】A.使用催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH) ,錯誤;B.金屬發(fā)生吸氧腐蝕時,被腐蝕的速率和氧氣濃度有關(guān),氧氣的濃度越大,腐蝕速率越快,錯誤;C.原電池中發(fā)生的反應(yīng)達到平衡時,兩端就不存在電勢差了,無法形成電壓驅(qū)動電子移動,無法形成電流,錯誤;D.根據(jù)Ksp的計算公式,二者化學(xué)式形式相似,在同濃度的鹽酸中,ZnS可溶而CuS不溶,說明CuS的溶解度比ZnS的小,正確;故選D。- 1.請仔細閱讀文檔,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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