1、第九章 第三节 金属的电化学腐蚀与防护一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1(2009北京高考)下列叙述不正确的是 ()A铁表面镀锌，铁作阳极B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e=Cl2解析：A项，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，在铁件表面发生的反应为：Zn22e=Zn，所以铁作阴极B项，船底镶嵌锌块，锌比铁活泼，易失去电子从而抑制钢铁的腐蚀，使船体得到保护，是牺牲阳极的阴极保护法答案：A2相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是 ()解析：在A中，食醋提供电解质溶液
2、环境，铁铲和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在C中，铜镀层将铁球覆盖、使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池答案：C3下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是 ()A在钢铁制品表面镀一层金属锌B将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D将钢铁制品与电源负极相连解析：A项，在钢铁表面镀锌，使内部金属被保护；B项，钢铁在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀；C项，在钢铁中加入锰、铬金属，制成不锈
3、钢，能有效防止钢铁被腐蚀；D项，电源负极能为钢铁制品输入电子，防止Fe失电子被腐蚀答案：B4(2010广州调研)为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如下图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是 ()A实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低C实验结束时，铁钉b腐蚀最严重D实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀解析：(1)中发生化学腐蚀：Fe2HCl=FeCl2H2(2)中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极(3)中不被腐蚀，因为浓H
4、2SO4有吸水性，铁钉不能发生电化学腐蚀，故选B.答案：B5如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)下列叙述正确的是 ()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生解析：a中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O22H2O4e=4OH，正极周围变红；b中铝条作负极，失去电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应答案：B6有关右图所示装置的叙述不正确的是 ()A这是电解NaOH溶液的装置B该装置中Pt为正极，电极反应为：O22H2O4e=4OHC该装置中Fe
5、为负极，电极反应为：Fe2e2OH=Fe(OH)2D这是一个原电池装置解析：装置中没有外接直流电源，所以不是电解池，而是原电池，所以A错，D对；该电池是铁的吸氧腐蚀，在反应中Fe作负极，电极反应式为：Fe2OH=Fe(OH)22e，Pt作正极，O2是正极反应物，电极反应式为：O22H2O4e=4OH，故B、C项正确答案：A7在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是 ()Fe2转化为Fe3O2被还原产生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O杂质碳被氧化A只有和 B只有C D解析： 钢铁腐蚀的过程中，杂质碳作正极不会参与电极反应，其他四种情况均可能发生答案：C8某课外活动小组，为研究金属的腐
6、蚀和防护的原理，做了以下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按如图所示的装置进行实验，过一段时间后观察下列现象不可能出现的是 ()AB中导气管产生气泡BB中导气管里形成一段水柱C金属片剪口变红D锌被腐蚀解析：该题思考的切入点是铁锌NaCl溶液构成原电池，由于溶液显中性，锌又比铁活泼，只能是锌作负极，铁作正极，在负极上发生Zn2e=Zn2，正极：O22H2O4e=4OH，所以在A中由于其中的氧气作氧化剂而使锥形瓶内气体的量减小，导致B中的水沿导气管进入而使导气管里形成一段水柱，同时锌被腐蚀，金属片上由于O2得到电子，使金属片剪口处溶液c(OH)增
7、大，使得溶液显碱性，遇到酚酞试液而变红故综合以上选A.答案：A9铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法错误的是 ()A正极电极反应式为：2H2e=H2B此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中Cu并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu解析：铁、铜接触处在潮湿空气中发生吸氧腐蚀，其中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，Cu作正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，原电池反应为2FeO22H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2易与空气中的O2发生反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3.答案：A10下图各烧杯中盛有海水，铁在
8、其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A BC D解析：判断金属腐蚀的快慢，首先判断该金属是否充当原电池或电解池的电极，若是电解池的阳极，金属腐蚀速率最快，其次是充当原电池的负极腐蚀较快，而作为电解池的阴极和原电池的正极则不被腐蚀中，Fe作为电解池的阳极，腐蚀最快，均为原电池，中，Fe为正极，不被腐蚀，中Fe均为负极被腐蚀，Fe和Cu的金属活动性差别比Fe和Sn大，故中铁腐蚀较快，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序为.答案：C二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(13分)市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等“热敷袋”启用之前，用塑料袋使之与空气隔绝，启用
9、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_放出的热量；(2)碳粉的主要作用是_；(3)加入氯化钠的主要作用是_；(4)写出有关的电极反应方程式_、_.解析：解此题的关键条件是使用时要打开塑料袋与空气接触，这说明氧气参与了反应，从所给原料和产物上看，O2只能氧化铁粉再由反应的条件：NaCl溶于水形成电解质溶液，铁、碳是两种活泼性不同的导体，O2作氧化剂，可知发生的反应是原电池反应，同时放出热量答案：(1)被氧化(2)碳粉与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，碳作正极，加速铁屑的氧化(3)氯化钠溶于水，形成电解质溶液(4)负极：
10、2Fe4e=2Fe2正极：O22H2O4e=4OH12(13分)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式正极反应_，负极反应_(3)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀有关反应的化学方程式_劣质不锈钢腐蚀的实验现象_解析：(1)该反应是FeCl3氧化金属铜，离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2.(2
11、)将(1)中反应设计成的原电池必须是Cu作负极，选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极，FeCl3溶液作电解质溶液装置图如下图：正极：2Fe32e=2Fe2负极：Cu2e=Cu2(3)根据题给条件，此不锈钢在盐溶液中腐蚀明显，可选择的药品为CuO、浓H2SO4.先用水稀释浓H2SO4，再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液，不锈钢与CuSO4溶液反应，在不锈钢的表面有紫红色物质生成，即验证劣质不锈钢易被腐蚀答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)装置图如下：正极反应：Fe3e=Fe2(或2Fe32e=2Fe2)负极反应：Cu2e=Cu2(3)CuOH2SO4=CuSO4H2OCuSO4F
12、e=FeSO4Cu不锈钢表面有紫红色物质生成13(11分)某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在四只小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶干燥的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸过清水的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝，并使铁丝完全浸没在食盐水中然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示不同时间水面上升的高度时间/h高度瓶号00.51.01.52.02.53.0A瓶(盛干燥细铁丝)0000000B瓶(盛浸过食盐水的细铁丝)00.41.23.45.67.69.8C瓶(盛浸过清水的细铁丝)0000.
13、30.82.03.5D瓶(盛完全浸没在食盐水中的细铁丝)0000000课题组在解题时，学校评审组组织了成果展示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以下的问题：(1)导管中水面为什么会上升？_.(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶号)_(3)影响钢铁生锈的因素主要有_.(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)解析：细铁丝在清水或食盐水中，发生吸氧腐蚀，故导管中液面要上升但要发生吸氧腐蚀的原电池反应，必须符合构成原电池的基本条件：活泼性不同的电极互相接触电解质溶液有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可
14、以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用覆盖保护层的方法答案：(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应，消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低(2)BCAD(3)跟氧气接触，有水分存在，有电解质(或食盐存在，三者同时具备时铁生锈速度最快(或从构成原电池的条件分析)(4)电镀等表面覆盖保护层法，牺牲阳极的阴极保护法等14(13分)家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，某同学拟对其原理及条件进行探究：(1)该同学准备了下列实验用品：20%NaCl溶液、蒸馏水、酚酞试液、KSCN溶液、新制氯水、纯铁丝、碳棒、U形管、导线等；请你帮他设计一实验方案来验证钢铁吸氧腐蚀的电极产物，简述操作过程并写出有关反应的
15、离子方程式_.(2)将一铜棒、碳棒用导线连接后，插入内盛20%氯化钠溶液的U形管中，请根据此装置在下列两项中择一回答：若不是原电池，请说明原因：_(如果回答此题，下面的不用回答)若是原电池，现要求利用此装置(电极材料、溶液浓度均不变)，采取适当的措施来提高电池的放电效率，该操作可以是_(3)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理：_.解析：(1)铁丝和碳棒做两极，分别针对两极产物Fe2和OH进行检验(2)具备构成原电池的基本条件，在正极上发生还原反应的是空气中的O2.(3)在众多限制下，只能考虑电化学保护法答案：(1)用导线连接铁丝和碳棒后，插入盛有20%的NaCl溶液的U形管中，放置数分钟取插入铁丝的支管中的液体少许于试管中，滴入12滴KSCN溶液，未显红色，滴入氯水显红色，证明负极有Fe2生成：2Fe2Cl2=2Cl2Fe3；Fe33SCNFe(SCN)3.在插入碳棒的支管中滴入酚酞溶液，碳棒周围溶液显红色，证明有OH生成(2)向插碳棒的溶液中通入氧气或空气(3)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋于地下，定期更换；原理是：使文物成为原电池的正极(或向铜文物用导电连接直流电源的负极，正极用导线连接埋入地下的导体原理是：使文物成为电解池的阴极)
