金属的腐蚀与防护

第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.下列与金属腐蚀有关的说法中,不正确的是()A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化D.铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应解析D项,铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为铝易被空气中的氧气氧化生成一层致密的氧化物保护膜,使内部金属不被腐蚀。答案D2.铁生锈是一种常见的自然现象,其主要反应的化学方程式为4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()A.① B.② C.③ D.④解析④处没有和电解质溶液接触,锈蚀较慢;①②③处已与电解质溶液接触,但①②处含O2较少,所以③处腐蚀最快。答案C3.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到:开始时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管液面。以下有关解释合理的是()A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀C.墨水回升时,碳极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-D.具支试管中溶液pH逐渐减小解析发生原电池反应时,生铁片中的碳是原电池的正极,A错误;雨水酸性较强,开始时铁片发生析氢腐蚀,产生氢气,导管内液面下降,一段时间后铁片发生吸氧腐蚀,吸收氧气,导管内液面上升,B错误;导管内液面上升时,铁片发生吸氧腐蚀,碳为正极,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,具支试管内溶液pH均增大,D错误。答案C4.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置,下列有关说法中错误的是()A.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2,前者铁锈出现得快解析铁是负极,失电子被氧化成Fe2+;在正极氧气得电子发生还原反应生成OH-,故向石墨电极附近吹入O2的腐蚀速率比向铁电极附近吹入O2的腐蚀速率大;向自来水中加入NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增加,增大腐蚀速率;若将石墨电极换成Mg电极,则负极为Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈。答案D5.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:pH246814腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列说法不正确的是()A.在pH<4的溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀B.在pH>6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀C.在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H++4e-2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减小解析C项,在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。答案C6.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是()解析A、B、D都能形成原电池而加快Fe的腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。答案C7.下列装置中电解质溶液均为稀硫酸。对铁而言,采用的是外加电流法的是()解析A项属于牺牲阳极法;B项中铁作阳极,腐蚀更快;C项中右侧装置两电极的活动性相差较大,所以右侧为原电池,铁与原电池的负极相连,属于外加电流法,正确;D项中不能构成原电池。答案C8.下列金属防腐的措施中,使用外加电流法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块解析外加电流法中把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与H2O、O2等接触发生反应,但不属于外加电流法,B、C项不符合题意;地下钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。答案A9.如右图所示,液面上浮着一个空心铁球。(1)数天后可观察到的现象是()①铁球表面出现红棕色锈斑②铁球表面出现黑色锈斑③量筒内水位下降④量筒内水位上升A.①③ B.①④C.②③ D.③④(2)发生上述现象的原因是(用反应式及必要的文字予以说明)。

解析量筒中的空气、食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池,铁球发生吸氧腐蚀。其负极反应是2Fe-4e-2Fe2+,正极反应是O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2+与OH-结合成Fe(OH)2,再被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱水生成Fe2O3·xH2O,故在铁球表面出现红棕色锈斑。由于量筒中的O2被吸收,所以量筒内的水位会上升。答案(1)B(2)铁球发生吸氧腐蚀,其负极反应为2Fe-4e-2Fe2+,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,总反应为2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2继续发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O提升能力跨越等级1.埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法正确的是()A.金属棒X的材料可能为铜B.金属棒X的材料可能为钠C.钢管附近土壤的pH增大D.这种方法称为外加电流法解析A项,构成的原电池中,金属棒X作负极,故X的活动性应该强于铁,A项错误;B项,金属钠性质很活泼,极易与O2、水反应,不能作电极材料,B项错误;C项,该装置发生吸氧腐蚀,正极钢管上氧气得电子生成氢氧根离子,导致钢管附近土壤的pH增大,C项正确;D项,该装置没有外接电源,不属于外加电流法,D项错误。答案C2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A项,因液面处氧气的浓度大且与海水接触,故在液面处铁棒腐蚀最严重;C项,接通开关后形成原电池,Zn的腐蚀速率增大,H+在Pt电极上放电产生H2;D项,该干电池自放电腐蚀是由NH4Cl产生的H+的氧化作用引起的。答案B3.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.在酸性环境下,钢铁只能发生析氢腐蚀B.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原C.轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极法D.铜铁交接处,在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e-Fe3+,继而形成铁锈解析弱酸性条件下可发生吸氧腐蚀,故A项错误;金属腐蚀的实质是金属失去电子被氧化,故B项错误;C项中利用了牺牲阳极法,故C项正确;钢铁发生电化学腐蚀时,负极上Fe失去电子生成Fe2+,故D项错误。答案C4.将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,下列关于此现象的说法错误的是()A.铁棒AB段发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是从AB段到BC段C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同解析铁在水中发生吸氧腐蚀,BC段作原电池负极,AB段作原电池正极,正极发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,故A项正确;腐蚀过程中电子从BC段流向AB段,电流方向为从AB段到BC段,故B项正确;向水中加入一定量的硫酸钾固体后,离子浓度增大,铁棒的生锈速率增大,故C项错误;此原电池的形成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D项正确。答案C5.(双选)下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是()A.若X为石墨棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C.若X为锌棒,开关K置于B处时,为外加电流法D.若X为石墨棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e-H2↑解析若X为石墨棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,A项正确;若X为石墨棒,开关K置于B处,Fe作原电池的负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,D项不正确;若X为锌棒,K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,K置于B处时,Fe作原电池的正极,属于牺牲阳极法,B项正确、C项错误。答案CD6.(2018北京卷)验证牺牲阳极法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。①②在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化③试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A.对比②③,可以判定Zn保护了FeB.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼解析A项,对比②③可知,没有连接锌的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后产生了蓝色沉淀,说明Zn保护了Fe,正确;B项,对比①②可知,铁氰化钾可能把Fe氧化为Fe2+,并进一步与Fe2+反应生成蓝色沉淀,正确;C项,①生成蓝色沉淀,说明有Fe2+生成,因而不能用于验证Zn保护Fe,正确;D项,实验①中无论Fe作正极还是负极,Fe附近均产生蓝色沉淀,故将Zn换成Cu,无法证明Fe比Cu活泼,错误。答案D7.用铝制饭盒盛放醋酸,一段时间后,饭盒被腐蚀,该种腐蚀属于,反应的化学方程式为

;若用铝饭盒盛放食盐(含水时),一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀叫做,反应原理是(写电极反应式)。

解析铝制饭盒盛放醋酸,金属铝直接接触腐蚀性化学物质,发生的腐蚀是化学腐蚀;而用铝饭盒盛放食盐(含水时),铝—食盐水—C形成原电池,发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。答案化学腐蚀2Al+6CH3COOH2(CH3COO)3Al+3H2↑电化学腐蚀负极:Al-3e-Al3+,正极:O2+2H2O+4e-4OH-8.下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图,试分析实验并回答下列问题:(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)。

(2)通过甲、乙装置的对比说明铁粉中碳的含量越(填“高”或“低”)越易腐蚀。

(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为。

(4)针对乙、丙装置实验的结果分析,可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀:(写出一点即可)。

解析乙中铁粉、炭粉及食盐水构成原电池,发生吸氧腐蚀,故乙中液面最高;甲中铁粉含有少量碳,也能发生吸氧腐蚀,但由于C的含量少,故不如乙中铁粉腐蚀得快;丙中乙醇为非电解质,铁粉、炭粉不能形成原电池,腐蚀最慢。答案(1)乙乙>甲>丙(2)高(3)2H2O+O2+4e-4OH-(4)将金属放在油脂或有机溶剂中(合理即可)贴近生活拓展创新市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题:(1)热敷袋放出的热量是利用了铁发生反应放出的热量。

(2)石墨粉的主要作用是。

(3)加入氯化钠的主要作用是。

(4)有关的电极反应式:负极,正极。

(5)试用化学方程式表明上述变化过程: