1、课时训练23金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的分类1.下列说法不正确的是()A.化学腐蚀和电化学腐蚀的实质都是氧化还原反应B.化学腐蚀只发生在金属的表面C.金属要发生电化学腐蚀必须先构成原电池且本身充当正极D.化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生解析:金属腐蚀都是金属被氧化剂氧化的过程,所以实质都是氧化还原反应,A选项正确;只有金属与氧化剂接触的地方才能发生化学腐蚀,B选项正确;金属的电化学腐蚀都是较活泼的金属充当原电池的负极,C选项错误;化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,D选项正确。答案:C2.下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2OM(OH)n+H2B.
2、金属的化学腐蚀的实质是M-ne-Mn+,电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀解析:金属在潮湿的中性环境中易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种电化学腐蚀,主要发生吸氧腐蚀。其腐蚀的本质都是金属失电子,即M-ne-Mn+,所以A、D不正确,B正确。金属的化学腐蚀是金属直接接触到化学物质如酸、Cl2等发生腐蚀,所以C不正确。答案:B3.以下现象与电化学腐蚀无关的是()A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁器附有铜质的配件,在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗解析:电化学腐蚀是指不
3、纯的金属(或合金),接触到电解质溶液时发生了原电池反应,比较活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀。选项A中黄铜是铜锌合金,可以构成原电池,但铜没有锌活泼,被腐蚀的是锌而不是铜,所以不易产生铜绿;选项B中生铁是铁碳合金,可以构成原电池而使铁腐蚀生锈,软铁芯几乎是纯铁,不构成原电池;选项C中铁与铜接触则构成原电池,铁比铜活泼,铁被腐蚀生成铁锈,所以,A、B、C三个选项的现象均与电化学腐蚀有关;选项D中银质奖牌是由较纯的银制作的,不构成原电池,久置后表面变暗是跟空气中的多种物质反应造成的。答案:D二、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较4.铜板上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(
4、)A.负极电极反应为:Fe-3e-Fe3+B.此过程中还涉及反应: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移向Cu解析:铜板和铁铆钉构成原电池,发生吸氧腐蚀时铁作负极,其电极反应为Fe-2e-Fe2+,故A错误。答案:A5.炒过菜的铁锅未及时洗净(菜的残液中含NaCl),第二天铁锅便出现红棕色锈斑(Fe2O3xH2O)。请完成下列问题:(1)该腐蚀属于(填“化学”或“电化学”)腐蚀。(2)正极的电极反应是。(3)用电极反应、离子反应、化学反应方程式表示铁锈的形成过程。解析:铁锅中含杂质碳,在NaCl残液中与Fe形成了原电池,发生了电化学腐蚀
5、,Fe失去电子生成了Fe2+,O2得电子生成了OH-,两者生成Fe(OH)2,后被氧化成Fe(OH)3,最后转化为铁锈斑。答案:(1)电化学(2)2H2O+O2+4e-4OH-(3)负极:Fe-2e-Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-;离子反应式:Fe2+2OH-Fe(OH)2;化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3xH2O+(3-x)H2O6.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天后观察:(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于腐蚀。(2)若试管内液面上升,则原溶液呈性,发生腐蚀,正极反应为。(3)若试管内液面下降,则原溶液呈性,
6、发生腐蚀,正极反应为。答案:(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧O2+2H2O+4e-4OH-(3)较强的酸析氢2H+2e-H2三、金属的防护7.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:铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀而生锈。答案:B8.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是()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:水中的钢闸门连接电源的负极之后,作电解池的阴极,被保护起来,所以采用的是外加电
7、流的阴极保护法;金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施;地下钢管连接镁块,镁作负极,被腐蚀从而起到保护钢管的作用,所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。答案:A四、金属腐蚀快慢的比较9.下列表面上镀有金属保护层的铁板,当镀层破损使铁板裸露后,在相同条件下最耐腐蚀的是()A.镀锌铁板(白铁)B.镀锡铁板(马口铁)C.镀银铁板D.镀铜铁板解析:铁板在镀层破损后最耐腐蚀,应是指镀层破损后仍能对铁板构成有效保护的有镀层的铁板,A中铁板镀锌,镀层破损后发生电化学腐蚀时,锌为负极,铁为正极,铁被保护,B、C、D中锡、银、铜不如铁活泼,镀层破损后发生电化学腐蚀时,铁为负极,铁失去
8、电子被氧化,从而加速了铁的腐蚀。故选A。答案:A10.试管中盛放饱和食盐水。讨论下图几种情况下,铁腐蚀由快到慢的顺序是(试管中的液体均为水)。解析:(1)中铁是吸氧腐蚀;(2)中铁与锌构成原电池,铁作正极受到了保护,腐蚀速度较慢;(3)中形成原电池,铁作负极,腐蚀的速率比(4)慢;(4)构成了电解池并且铁作阳极,铁受到的腐蚀最快;(5)构成了电解池并且铁作阴极,受到了保护,腐蚀最慢。答案:(4)(3)(1)(2)(5)(建议用时:30分钟)1.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学
9、反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气,产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生解析: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接触,腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀,所以A错误;电化学腐蚀指不纯金属发生原电池反应而损耗的过程,不需要外加电流,所以B错误;钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,正极吸收氧气,而不是负极吸收氧气,所以C错误;只有选项D正确。答案:D2.下列事实与电化学腐蚀无关的是()A.光亮的自行车钢圈不易生锈B.黄铜(Cu-Zn合金)制的铜锣不易产生
10、铜绿C.铜、铝电线一般不连接起来作导线D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈解析:自行车钢圈是由于在钢圈表面镀了一层铬,与电化学无关;黄铜中,锌比铜活泼,二者构成原电池,锌失电子,这样可以保护铜不被氧化;铜、铝导线若连接起来与表面溶液构成原电池,铝比铜活泼,铝失电子被氧化,就会造成断路;生铁中含有杂质碳,碳、铁、水膜构成无数个微小的原电池,使得铁不断被腐蚀。答案:A3.下列事实中,不能用电化学理论解释的是()A.轮船水线以下的船壳上安装一定数量的锌块B.高温车间中钢铁设备的腐蚀C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量CuSO4溶液后,反应速率提高D.镀锌铁比镀锡铁耐用解析:高温车间中钢铁设备的腐蚀是发生
11、了一般的化学反应而被腐蚀的过程。其他选项都涉及原电池反应。答案:B4.埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种情况下,腐蚀最慢的是()A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多的潮湿透气的中性土壤中解析:铸铁要腐蚀得最慢,既要防止化学腐蚀,又要防止电化学腐蚀。故必须防酸(化学腐蚀Fe+2H+Fe2+H2)、防水(以防形成电解质溶液)、防气(防止O2参与吸氧腐蚀),故选C。答案:C5.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,
12、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:C6.钢铁在腐蚀过程中,下列变化可能发生的是()铁元素由+2价转化为+3价氧气被还原产生氢气Fe(OH)3失水生成Fe2O3xH2O杂质碳被氧化而除去A.B.C.D.解析:钢铁可能发生吸氧腐蚀,也可能发生析氢腐蚀,因此正确。同时Fe失电子转化为Fe2+,进一步被氧化为+3价的铁,形成铁锈。答案:C7.如下图所示装置中都盛有0.1 molL-1的NaCl溶液,放置
13、一定时间后,装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是()A.B.C.D.解析:电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。为原电池并且Zn作负极,为电解池,Zn与电源正极相连作阳极被腐蚀,为电解池,Zn与电源负极相连作阴极,受保护,为化学腐蚀,故腐蚀由快到慢的顺序为。答案:D8.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中,如下图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是()A.和B.和C.和D.和解析:图中左边装置为一原电池,Zn为负极,电极反应为2Zn-4e-2Zn2+,Fe为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,Fe极附近OH-聚积,所以区域先变红色
14、。右边装置为一电解池,Fe为阳极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,Zn为阴极,电极反应为2H+2e-H2,H+在阴极不断被还原,促使水不断电离,阴极附近有OH-聚积,所以区域首先变红。答案:B9.下列叙述中正确的是()锌跟稀硫酸反应制H2,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率;镀层破损后,白口铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀;电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极;冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中熔融后电解;钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3nH2O。A.B.C.D.解析:对,因为能组成原电池,反应速率加快。错,因为白口铁(镀锌的铁)镀层破损后,腐蚀锌保护铁;马口铁(镀锡的铁)是腐蚀铁保护锡。对
15、,因为电镀时,镀件金属作阴极,镀层金属作阳极。对,因为氧化铝熔点很高,在冰晶石助熔剂的作用下,在较低温度下就能熔融,可节能降耗。对,因为铁锈的主要成分是Fe2O3nH2O,显红色。答案:B10.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,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少。下列说法正确的是()A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为O2+2H2O+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F
16、e(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:本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意,可判断中心区(a)为原电池的负极,液滴边缘O2含量较大,是原电池的正极,A中Cl-在电池工作时向负极(a)移动,A选项错误,B项显然正确,C中Fe失去电子被氧化而被腐蚀,故C项错误,D中因Fe比Cu活泼,故Fe作负极,负极反应为Fe-2e-Fe2+。故正确答案为B。答案:B11.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面
17、形成氧化膜,阳极电极反应式为。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是。(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为。解析:(1)活泼金属作阳极,阳极材料本身失电子被氧化,其氧化产物为Al2O3,由此可得阳极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。加入NaHCO3溶液后,A与HC发生相互促进的水解反应,离子方程式可表示为Al3+3HCAl(OH)3+3CO2。(3)若X为碳棒,则只能用外加电流的阴极保护法,此时开关K应置于N处。若X为Zn,K置于M处,其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。答案:(1)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HC与Al3+发生水解相互促进反应,产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法
