1、第三节 金属的腐蚀与防护【基础巩固】1.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A.金属的腐蚀一定伴有电流的产生B.Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀C.发生化学能转化为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀D.发生电化学腐蚀时都有能量的转化,且被腐蚀的金属总是失电子解析:金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应,电子直接转移给氧化剂,无电流产生;电化学腐蚀是最普遍的一种金属腐蚀,其原理与原电池原理相同。答案:D2.下列各种镀有金属保护层的铁板,镀层破损后在相同的环境中,铁板最易被腐蚀的是()A.镀锌铁(白铁)B.镀锡铁(马口铁)C.镀铜铁 D.镀银铁解析
2、:镀有金属保护层的铁板,在镀层破损时,与周围环境形成原电池。A项中镀层破损时,锌作负极,铁作正极受到保护;B、C、D项中镀层破损时,铁均作负极而被腐蚀,与正极金属的活动性相差越大,负极被腐蚀的速率越大,所以选D项。答案:D3.铁钉与石墨棒用导线连接后,同时浸入0.01 mol/L的NaCl溶液中,可能发生的反应是()A.石墨棒上放出氯气 B.石墨棒附近产生OH-C.石墨棒上放出氧气 D.铁钉发生还原反应解析:铁钉和石墨棒用导线连接后,同时浸入NaCl溶液中,实质上是形成了原电池,根据原电池工作原理,NaCl溶液呈中性,铁作负极,在中性溶液中发生吸氧腐蚀,被氧化,石墨棒为正极,在石墨棒上发生了还
3、原反应:2H2O+O2+4e-4OH-。答案:B4.缠有金属丝的铁钉插入含有酚酞的NaCl溶液中,如图所示,可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()A.镁 B.铝 C.锌 D.铜解析:贴近金属丝一边的溶液出现粉红色,说明金属丝附近产生OH-,即正极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,因此金属丝的金属活动性比Fe的金属活动性弱,铜符合题目要求。答案:D5.为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是()A.在精密机床的铁床上安装铜螺丝钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D.在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正
4、极解析:A、B项中形成的原电池都是铁作负极,加速钢铁腐蚀;D项中铸铁管作阳极,加速腐蚀;C项中锌比铁活泼,铁作正极被保护。答案:C6.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是() A B C D解析:A、B、D三项中都形成了原电池,Fe被腐蚀,只有C项中铁被铜镀层保护,不易被腐蚀。答案:C7.铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中不正确的是()A.正极的电极反应为2H+2e-H2B.此过程中还涉及的反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此过程中铜并不被腐蚀D.此过程中电子从Fe流向Cu解析:发生吸氧腐蚀时,负极反应为2Fe-4e-2Fe2+,正极反应为2H2
5、O+O2+4e-4OH-,溶液中发生反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2,Fe(OH)2继续被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。答案:A8.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材约占世界钢铁年产量的十分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,写出该腐蚀过程中的电极反应式。正极: ,负极: 。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用(填字母)。A.铜B.钠C.锌D.石墨 甲 乙(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的极。解析: (1)发
6、生吸氧腐蚀时,负极上Fe失去电子,正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,锌被腐蚀,而铁被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)题图乙属于外加电流的阴极保护法,需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。答案: (1)2H2O+O2+4e-4OH-2Fe-4e-2Fe2+(2)C(3)负【拓展提高】9.将NaCl溶液滴在一块光亮洁净的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处氧气含量少。下列说法中正确的是()A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生
7、的电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为Cu-2e-Cu2+解析:根据题意,可判断中心区a为原电池的负极,液滴边缘处O2含量较多,是原电池的正极,Cl-在电池工作时向负极(a)移动,A项错误;Fe失电子发生氧化反应而被腐蚀,C项错误;因Fe比Cu活泼,作负极的是Fe,反应为Fe-2e-Fe2+,D项错误。答案:B10.模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示,下列说法中不正确的是()A
8、.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,铁电极上发生的反应为2H+2e-H2D.若X为石墨棒,开关K置于A处时,铁电极上发生的反应为2H2O+2e -H2+2OH-解析:若X为石墨棒,开关K置于A处时,铁为阴极受到保护,可减缓铁的腐蚀,故A项正确;若X为锌棒,开关K置于A处时,铁作阴极受到保护,开关K置于B处时,铁作正极受到保护,因此开关K置于A或B处,均可减缓铁的腐蚀,故B项正确;若X为锌棒,开关K置于B处时,铁为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,故C项错误;若X为石墨棒,开关K置于A处时,
9、铁为电解池的阴极,电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,故D项正确。答案:C11.如何防止铁的腐蚀是工业研究的重点内容。为研究铁腐蚀的影响因素,某同学做了以下探究实验:序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重请回答下列问题。(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验
10、序号);在电化学腐蚀中,负极反应是,正极反应是。(2)由该实验可知,可以影响铁腐蚀速率的因素是 。(3)为防止铁的腐蚀,工业上普遍采用的方法是 (答两种方法)。解析: (1)实验2、3、4、5、6中都发生了吸氧腐蚀,属于电化学腐蚀。在电化学腐蚀中,负极反应为2Fe-4e-2Fe2+;正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-。(2)从能否构成原电池的条件等方面来回答,如湿度、温度、O2的浓度、反应介质等。(3)为防止铁的腐蚀,工业上普遍采用的方法有牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法等。答案: (1)2、3、4、5、62Fe-4e-2Fe2+2H2O+O2+4e-4OH-(2)湿度、温度、
11、O2的浓度、反应介质(3)牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法(或制成不锈钢、加保护层等其他合理答案)【挑战创新】12.将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法中正确的是()A.正极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+B.金属M的金属活动性比Fe的金属活动性弱C.钢铁设施作原电池的正极而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的腐蚀速率大解析:钢铁设施实际作原电池的正极,正极金属被保护不失电子,故A项错误,C项正确;金属M实际为原电池的负极,原电池中负极金属比正极金属活泼,因此M的金属活动性比Fe的金属活动性强,故B项错误;海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度,离子浓度越大,溶液的导电性越强,因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中的腐蚀速率大,故D项错误。答案:C7
