第13讲金属的腐蚀与防护-2023年新高二化学暑假讲义习题（人教版2019选择性必修1）（原卷版）

第13讲金属的腐蚀与防护1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。一、金属的腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。(2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀：类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。2．钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极Fe－2e－Fe2＋正极2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－总反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍3.金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。(4)金属活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。二、金属的防护金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。1．改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。2．在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品表面喷油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷等；电镀锌、锡、铬、镍等，利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3．电化学保护法（1）牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理a.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。（2）外加电流的阴极保护法——电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰性金属或石墨。【特别提醒】(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。(4)两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。(5)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。题组一金属的腐蚀例1．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是题组二金属腐蚀的防护方法例2．下列措施不能有效防止钢铁锈蚀的是A．在钢铁表面喷涂油漆 B．铁与铬、镍制成不锈钢C．钢制水闸门与电源的正极相连 D．在轮船的船壳水线以下焊上锌块题组三金属腐蚀快慢的比较例3．下列四种情况下，铁的腐蚀速率由快到慢的是A．b>a>d>c B．a>b>c>d C．d>c>b>a D．b>d>a>c1．下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是A． B． C． D．2．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是A．金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应B．金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生C．钢铁在潮湿的空气中直接发生反应：，继而形成铁锈D．牺牲阳极法和外加电流法都需要采用辅助阳极3．下列说法错误的是A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe2e=Fe2+B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极的电极反应为：O2＋4e＋2H2O=4OHC．破损后的镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，钢铁作原电池的负极4．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆；②改变金属形状；③保持金属表面干燥；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，其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③④⑤5．暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等，下列说法错误的是A．暖贴工作时发生了吸氧腐蚀B．食盐是电解质，铁粉作负极材料C．正极反应式：D．暖贴使用后铁粉最终转化为6．如下装置烧杯中均为稀硫酸，Fe的腐蚀速率由快到慢的是A．①②③④⑤ B．②①③⑤④ C．③①②⑤④ D．③②⑤①④7．下列实验装置图正确且能达到相应实验目的的是A．图甲装置验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙装置可在待镀铁件表面镀铜C．图丙测定盐酸的浓度 D．图丁是牺牲阳极法防止钢闸门生锈8．下列说法正确的是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，故能用原电池原理来减缓金属的腐蚀C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，引起的负极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原9．下列关于图示两个装置的叙述不正确的是A．装置甲不可以在铁钉上持续地镀铜B．装置甲电解过程中，电解质溶液的浓度保持不变C．装置乙为电解精炼铜装置，则X电极为精铜D．装置乙为电解精炼铜装置，当电路转移的电子时，X电极质量增加10．下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为11．下列说法与电化学腐蚀无关的是A．镀锌铁(白铁板)耐用B．纯镁粉与稀硫酸反应产生大量气泡C．一段时间后，如图烧杯中的Fe片质量变小D．铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久会出现红褐色锈斑12．下列有关叙述中，错误的是A．电解精炼铜时，阴极的电极反应为B．工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气C．碱性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为D．船舶的外壳安装若干镁合金或锌块以防止其生锈，该法叫外加电流保护法13．支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确的是

A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法14．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是A．正极反应：Fe2e=Fe2+B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2C．整个过程发生的是析氢腐蚀D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连15．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴溶液，生成蓝色沉淀C．图3中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率增大D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀16．用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法17．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法正确的是A．溶解氧随着溶液酸性减弱而增大B．pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气C．整个过程中，负极电极反应式为：Fe3e=Fe3+D．pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀18．利用如图装置实现钢铁的化学防护，下列说法正确的是A．连，极发生还原反应B．连，称牺牲阳极法C．K连，为时，铁不易被腐蚀D．连，铁上电极反应为19．在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是A．甲和乙烧杯中的铁均被保护B．甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生气泡C．相比甲，乙中镀锌铁片中的铁被腐蚀得更严重D．向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红20．根据所学电化学知识填空。(1)如图为锌铜原电池的装置示意图，其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题：①Zn电极为电池的_______(填“正极”或“负极”)。②写出电极反应式：Zn电极_______，