苏教版化学选修《金属的腐蚀与防护》教案

专题1第3单元(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1．下列叙述中不正确的是(多选)()A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C．用铝质铆钉接铁板，铁板易被腐蚀D．原电池中电子由正极流入负极【解析】铝质铆钉接铁板，发生电化腐蚀时，铝作负极被腐蚀，而铁板被保护，C项错误；原电池中电子由负极流出，经导线流入正极，D项错误。【答案】CD2．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()A．金属被腐蚀的本质是：M＋nH2O=M(OH)n＋eq\f(n,2)H2↑B．马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀【解析】金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－=Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－=Fe2＋，铁先被腐蚀。常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。【答案】C3．下列说法中，正确的是()A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用于减缓金属的腐蚀C．钢铁电化学腐蚀的两种主要类型其主要区别在于水膜的pH不同引起负极反应的不同D．无论哪种类型的金属腐蚀，其实质都是金属被氧化【解析】合金大部分易发生电化学腐蚀，但通过改变金属内部组成结构而形成的合金不易被腐蚀，例如不锈钢，A不正确。当金属作原电池负极时被保护，故B不正确。钢铁电化学腐蚀，主要区别于水膜的pH不同引起正极反应不同，故C不正确。任何腐蚀的实质均是金属失e－被氧化，故D正确。【答案】D4．(20XX年山东基本能力测试)铁生锈是一种常见的自然现象，其主要化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋2xH2O=2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容易生锈的铁架横杆是()A．①B．②C．③D．④【解析】铁的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀，其中最主要的是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中最常见的是在中性和弱酸性条件下的吸氧腐蚀，题中③处的铁块接触空气和水，最符合吸氧腐蚀发生的条件，所以腐蚀最快。【答案】C5．(20XX年广东高考)铁和铁合金是生活中常用的材料。下列说法中正确的是()A．不锈钢是铁合金，只含金属元素B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀【解析】不锈钢中除含金属元素外，还含有C、Si等非金属元素；在高温条件下，Fe和水蒸气反应生成Fe3O4和H2；铁和铁合金均与盐酸反应；镀锌铁中由于锌比铁活泼，锌首先失电子，将铁板保护，因此铁板比镀锌铁板易被腐蚀。【答案】B6．(20XX年广东化学)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是(多选)()A．锡青铜的熔点比纯铜高B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程【解析】锡青铜是合金，合金的熔点往往降低。锡和铜在一定条件下形成原电池，锡较活泼作负极对铜有保护作用，在潮湿环境中腐蚀加快，B和C正确。电化学腐蚀也是化学反应的过程。【答案】BC7．下图装置中铁锈蚀的快慢顺序是()A．a>bc>dB．a>bc<dC．a<bc>dD．a<bc<d【解析】a与b比较，a中Fe与空气接触，b中Fe不与空气接触，故铁锈蚀的速率a＞b。c与d比较，c、d都形成原电池。c中Zn活泼性强于Fe，Zn失去电子作原电池负极：Zn－2e－=Zn2＋，溶液中H＋在Fe极上得电子：2H＋＋2e－=H2↑(正极)，Fe得到保护；d中Fe活泼性强于Cu，失去电子被氧化，故铁锈蚀的速率d＞c。解判断金属腐蚀快慢的题目应从“形成原电池可以加快反应速率”的角度入手，具体分析比较每种情况下的速率相对大小即可。【答案】B8．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆，②改变金属的内部结构，③保持金属表面清洁干燥，④在金属表面进行电镀，⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的措施是()A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部【答案】D9．按下图所示的装置，用导线将电极连接起来，放置一段时间后，溶液的pH下降的是()【解析】A中H＋在正极放电，浓度减小，pH增大，B中O2在Cu极上转化为OH－，pH也增大，C中溶液中H＋在阴极放电，pH会增大，D中OH－在阳极放电，pH会减小。【答案】D10．(20XX年阜阳高二质检)为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述中不正确的是()A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B．实验结束时，左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀【解析】装置Ⅰ中的铁钉处于盐酸蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降而右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，在这种氛围中构成了原电池，加速了铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多，右侧液面上升更多；装置Ⅲ中虽然挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。金属发生何种腐蚀要根据环境条件来确定，在此题中若能将装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ逐一对比，找出铁钉所处环境的异同，便不难作出正确选择。【答案】B二、非选择题11．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管为NaCl溶液。数天后观察到的现象是____________________________，甲中正极反应为________________________________________________________________________________________________，乙中正极反应为________________________________________________________________________。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：甲________，乙________。【解析】该题在析氢腐蚀与吸氧腐蚀的基础上，综合气压原理、平均相对分子质量概念，增强了题目的综合性。NH4Cl溶液水解显酸性，甲试管中发生析氢腐蚀，生成氢气，气压增高，NaCl溶液呈中性，乙试管中发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气压降低，所以左侧导管中水柱下降，右侧导管中水柱上升。又由于甲试管中生成了摩尔质量小的氢气，乙试管中消耗了摩尔质量大的氧气，甲、乙两试管中残留气体平均相对分子质量都会减小。【答案】左侧导管中水柱下降，右侧导管中水柱上升2H＋＋2e－=H2↑2H2O＋O2＋4e－=4OH－变小变小12．(1)某地区经常下酸雨，金属制品锈蚀严重。请写出铜制品发生电化学腐蚀的电极反应式：负极：________________________，正极：________________________。(2)如右图所示接好电路后能观察到的现象有：①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________________________________________________________________________________，③________________________________________________________________________。【解析】(1)是原电池反应，原电池都是自发的氧化还原反应，铜制品发生电化学腐蚀是铜和氧气发生原电池反应：正极：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，负极：Cu－2e－=Cu2＋。(2)该装置为电解池，铜作阳极将溶解，生成的Cu2＋进入溶液，开始阴极铁上先产生氢气，当阳极产生的Cu2＋扩散到阴极并积累到一定浓度时，铁电极上析出铜(不再产生氢气)。由于铁作阴极所以不会溶解。表述现象要有序，如现象可以先叙述①铜逐渐溶解；②铁片上开始产生气体，后来铁片上无气体放出，有红色物质在铁的表面析出；③溶液变蓝。【答案】(1)Cu－2e－=Cu2＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)①铜逐渐溶解②铁片上开始产生气体，后来铁片上无气体放出，有红色物质在铁的表面析出③溶液变蓝13．把锌片的铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的U形管中，如右图所示，最终可在A极观察到酚酞变红。问：A是原电池的________极，代表金属________(填“锌”或“铁”)；电极方程式分别为正极______________________，负极________________________，原电池反应为____________________。【解析】Fe、Zn在浸入电解质溶液时，不难判断Zn作负极、Fe作正极。由于电解质为NaCl溶液(滴有酚酞)，所以Zn不能直接与NaCl溶液反应，判断是发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀时正极电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，pH变大，酚酞试液变红。【答案】正铁O2＋2H2O＋4e－=4OH－2Zn－4e－=2Zn2＋2Zn＋O2＋2H2O=2Zn(OH)214．(20XX年连云港高二调研)市场上出售的“热敷袋”主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋使用前，用塑料袋使之与空气隔绝，使用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，你会发现有大量铁锈存在。(1)“热敷袋”放出的热量是利用了铁________放出的热量。(2)炭粉的主要作用是______________________________________________________。(3)氯化钠的主要作用是____________________________________________________。(4)写出电极反应，正极____________________，负极______________________，若铁锈的主要成分为Fe2O3，写出产生Fe2O3的有关反应方程式________________________________________________________________________。【解析】此题为结合日常生活应用的实践题目，涉及原电池原理，首先铁应为负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极上必然为空气中的氧气得电子：O2＋4e－＋2H2O=4OH－；使用过程中放出大量热必定为Fe被氧化而产生的，最后得到大量铁锈，O2在反应