金屬的腐蝕與防護(hù)

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)課后篇素養(yǎng)形成夯實(shí)基礎(chǔ)輕松達(dá)標(biāo)1.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法中,不正確的是()A.鋼鐵在潮濕空氣中生銹屬于電化學(xué)腐蝕B.電化學(xué)腐蝕一般可分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕C.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化D.鋁具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力,是因?yàn)槠洳灰着c氧氣發(fā)生反應(yīng)解析D項(xiàng),鋁具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力,是因?yàn)殇X易被空氣中的氧氣氧化生成一層致密的氧化物保護(hù)膜,使內(nèi)部金屬不被腐蝕。答案D2.鐵生銹是一種常見的自然現(xiàn)象,其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3·xH2O。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④處沒有和電解質(zhì)溶液接觸,銹蝕較慢;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。答案C3.如圖裝置中,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。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負(fù)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.墨水回升時(shí),碳極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-D.具支試管中溶液pH逐漸減小解析發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí),生鐵片中的碳是原電池的正極,A錯(cuò)誤;雨水酸性較強(qiáng),開始時(shí)鐵片發(fā)生析氫腐蝕,產(chǎn)生氫氣,導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,吸收氧氣,導(dǎo)管內(nèi)液面上升,B錯(cuò)誤;導(dǎo)管內(nèi)液面上升時(shí),鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,碳為正極,正極電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,C正確;鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,具支試管內(nèi)溶液pH均增大,D錯(cuò)誤。答案C4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置,下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)得快解析鐵是負(fù)極,失電子被氧化成Fe2+;在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-,故向石墨電極附近吹入O2的腐蝕速率比向鐵電極附近吹入O2的腐蝕速率大;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增加,增大腐蝕速率;若將石墨電極換成Mg電極,則負(fù)極為Mg,Fe被保護(hù),難以看到鐵生銹。答案D5.一定條件下,碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下:pH246814腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列說法不正確的是()A.在pH<4的溶液中,碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B.在pH>6的溶液中,碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C.在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2+4H++4e-2H2OD.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中,碳鋼腐蝕速率會(huì)減小解析C項(xiàng),在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。答案C6.相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情形下最不易被腐蝕的是()解析A、B、D都能形成原電池而加快Fe的腐蝕,而C中鐵被銅鍍層保護(hù),則不易被腐蝕。答案C7.下列裝置中電解質(zhì)溶液均為稀硫酸。對(duì)鐵而言,采用的是外加電流法的是()解析A項(xiàng)屬于犧牲陽(yáng)極法;B項(xiàng)中鐵作陽(yáng)極,腐蝕更快;C項(xiàng)中右側(cè)裝置兩電極的活動(dòng)性相差較大,所以右側(cè)為原電池,鐵與原電池的負(fù)極相連,屬于外加電流法,正確;D項(xiàng)中不能構(gòu)成原電池。答案C8.下列金屬防腐的措施中,使用外加電流法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B.金屬護(hù)欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊解析外加電流法中把要保護(hù)的金屬連接在直流電源的負(fù)極上,使其作為電解池的陰極被保護(hù),A項(xiàng)符合題意;金屬表面涂漆或噴涂高分子膜可防止金屬與H2O、O2等接觸發(fā)生反應(yīng),但不屬于外加電流法,B、C項(xiàng)不符合題意;地下鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理,鎂為負(fù)極被氧化,鋼管為正極被保護(hù),D項(xiàng)不符合題意。答案A9.如右圖所示,液面上浮著一個(gè)空心鐵球。(1)數(shù)天后可觀察到的現(xiàn)象是()①鐵球表面出現(xiàn)紅棕色銹斑②鐵球表面出現(xiàn)黑色銹斑③量筒內(nèi)水位下降④量筒內(nèi)水位上升A.①③ B.①④C.②③ D.③④(2)發(fā)生上述現(xiàn)象的原因是(用反應(yīng)式及必要的文字予以說明)。

解析量筒中的空氣、食鹽水和鐵球(鐵碳合金)組成原電池,鐵球發(fā)生吸氧腐蝕。其負(fù)極反應(yīng)是2Fe-4e-2Fe2+,正極反應(yīng)是O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2+與OH-結(jié)合成Fe(OH)2,再被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脫水生成Fe2O3·xH2O,故在鐵球表面出現(xiàn)紅棕色銹斑。由于量筒中的O2被吸收,所以量筒內(nèi)的水位會(huì)上升。答案(1)B(2)鐵球發(fā)生吸氧腐蝕,其負(fù)極反應(yīng)為2Fe-4e-2Fe2+,正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,總反應(yīng)為2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O提升能力跨越等級(jí)1.埋在地下的鋼管常用如圖所示方法加以保護(hù),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的材料可能為鈉C.鋼管附近土壤的pH增大D.這種方法稱為外加電流法解析A項(xiàng),構(gòu)成的原電池中,金屬棒X作負(fù)極,故X的活動(dòng)性應(yīng)該強(qiáng)于鐵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),金屬鈉性質(zhì)很活潑,極易與O2、水反應(yīng),不能作電極材料,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),該裝置發(fā)生吸氧腐蝕,正極鋼管上氧氣得電子生成氫氧根離子,導(dǎo)致鋼管附近土壤的pH增大,C項(xiàng)正確;D項(xiàng),該裝置沒有外接電源,不屬于外加電流法,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C.圖c中,接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A項(xiàng),因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸,故在液面處鐵棒腐蝕最嚴(yán)重;C項(xiàng),接通開關(guān)后形成原電池,Zn的腐蝕速率增大,H+在Pt電極上放電產(chǎn)生H2;D項(xiàng),該干電池自放電腐蝕是由NH4Cl產(chǎn)生的H+的氧化作用引起的。答案B3.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A.在酸性環(huán)境下,鋼鐵只能發(fā)生析氫腐蝕B.金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬失去電子被還原C.輪船的船殼吃水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陽(yáng)極法D.銅鐵交接處,在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應(yīng):Fe-3e-Fe3+,繼而形成鐵銹解析弱酸性條件下可發(fā)生吸氧腐蝕,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬失去電子被氧化,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)中利用了犧牲陽(yáng)極法,故C項(xiàng)正確;鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極上Fe失去電子生成Fe2+,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C4.將一根較純鐵棒垂直沒入水中,由于深水處溶氧量較少,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)AB段產(chǎn)生較多鐵銹,BC段腐蝕嚴(yán)重,下列關(guān)于此現(xiàn)象的說法錯(cuò)誤的是()A.鐵棒AB段發(fā)生的反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-B.腐蝕過程中在鐵棒上會(huì)產(chǎn)生微電流,且方向是從AB段到BC段C.向水中加入一定量硫酸鉀固體后,對(duì)鐵棒的生銹速率幾乎無影響D.產(chǎn)生這種現(xiàn)象的本質(zhì)原因是鐵棒所處的化學(xué)環(huán)境不同解析鐵在水中發(fā)生吸氧腐蝕,BC段作原電池負(fù)極,AB段作原電池正極,正極發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e-4OH-,故A項(xiàng)正確;腐蝕過程中電子從BC段流向AB段,電流方向?yàn)閺腁B段到BC段,故B項(xiàng)正確;向水中加入一定量的硫酸鉀固體后,離子濃度增大,鐵棒的生銹速率增大,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;此原電池的形成是由于鐵棒所處的化學(xué)環(huán)境不同,故D項(xiàng)正確。答案C5.(雙選)下列對(duì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷中錯(cuò)誤的是()A.若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒,開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒,開關(guān)K置于B處時(shí),為外加電流法D.若X為石墨棒,開關(guān)K置于B處時(shí),鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-H2↑解析若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處,Fe作電解池的陰極,屬于外加電流法,A項(xiàng)正確;若X為石墨棒,開關(guān)K置于B處,Fe作原電池的負(fù)極,電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,D項(xiàng)不正確;若X為鋅棒,K置于A處,Fe作電解池的陰極,屬于外加電流法,K置于B處時(shí),Fe作原電池的正極,屬于犧牲陽(yáng)極法,B項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案CD6.(2018北京卷)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極法,實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化③試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是()A.對(duì)比②③,可以判定Zn保護(hù)了FeB.對(duì)比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析A項(xiàng),對(duì)比②③可知,沒有連接鋅的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀,說明Zn保護(hù)了Fe,正確;B項(xiàng),對(duì)比①②可知,鐵氰化鉀可能把Fe氧化為Fe2+,并進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,正確;C項(xiàng),①生成藍(lán)色沉淀,說明有Fe2+生成,因而不能用于驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe,正確;D項(xiàng),實(shí)驗(yàn)①中無論Fe作正極還是負(fù)極,Fe附近均產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,故將Zn換成Cu,無法證明Fe比Cu活潑,錯(cuò)誤。答案D7.用鋁制飯盒盛放醋酸,一段時(shí)間后,飯盒被腐蝕,該種腐蝕屬于,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

;若用鋁飯盒盛放食鹽(含水時(shí)),一段時(shí)間后,飯盒被腐蝕,這種腐蝕叫做,反應(yīng)原理是(寫電極反應(yīng)式)。

解析鋁制飯盒盛放醋酸,金屬鋁直接接觸腐蝕性化學(xué)物質(zhì),發(fā)生的腐蝕是化學(xué)腐蝕;而用鋁飯盒盛放食鹽(含水時(shí)),鋁—食鹽水—C形成原電池,發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。答案化學(xué)腐蝕2Al+6CH3COOH2(CH3COO)3Al+3H2↑電化學(xué)腐蝕負(fù)極:Al-3e-Al3+,正極:O2+2H2O+4e-4OH-8.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)比說明鐵粉中碳的含量越(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、丙裝置實(shí)驗(yàn)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)。

解析乙中鐵粉、炭粉及食鹽水構(gòu)成原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,故乙中液面最高;甲中鐵粉含有少量碳,也能發(fā)生吸氧腐蝕,但由于C的含量少,故不如乙中鐵粉腐蝕得快;丙中乙醇為非電解質(zhì),鐵粉、炭粉不能形成原電池,腐蝕最慢。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(合理即可)貼近生活拓展創(chuàng)新市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、石墨粉、木屑和少量氯化鈉、水等。熱敷袋啟用之前用塑料袋密封,啟用時(shí),打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后,會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。請(qǐng)回答下列問題:(1)熱敷袋放出的熱量是利用了鐵發(fā)生反應(yīng)放出的熱量。

(2)石墨粉的主要作用是。

(3)加入氯化鈉的主要作用是。

(4)有關(guān)的電極反應(yīng)式:負(fù)極,正極。

(5)試用化學(xué)方程式表明上述變化過程: