第四章化學反應與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護課后篇素養(yǎng)形成夯實基礎輕松達標1.下列與金屬腐蝕有關的說法中,不正確的是()A.鋼鐵在潮濕空氣中生銹屬于電化學腐蝕B.電化學腐蝕一般可分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕C.金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化D.鋁具有很強的抗腐蝕能力,是因為其不易與氧氣發(fā)生反應解析D項,鋁具有很強的抗腐蝕能力,是因為鋁易被空氣中的氧氣氧化生成一層致密的氧化物保護膜,使內部金屬不被腐蝕。答案D2.鐵生銹是一種常見的自然現象,其主要反應的化學方程式為4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3·xH2O。如圖為一放在水槽中的鐵架,水位高度如圖。最容易生銹的鐵架橫桿是()A.① B.② C.③ D.④解析④處沒有和電解質溶液接觸,銹蝕較慢;①②③處已與電解質溶液接觸,但①②處含O2較少,所以③處腐蝕最快。答案C3.如圖裝置中,小試管內為紅墨水,具支試管內盛有pH=4的雨水和生鐵片。觀察到:開始時導管內液面下降,一段時間后導管內液面回升,略高于小試管液面。以下有關解釋合理的是()A.生鐵片中的碳是原電池的負極,發(fā)生還原反應B.雨水酸性較強,生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C.墨水回升時,碳極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-D.具支試管中溶液pH逐漸減小解析發(fā)生原電池反應時,生鐵片中的碳是原電池的正極,A錯誤;雨水酸性較強,開始時鐵片發(fā)生析氫腐蝕,產生氫氣,導管內液面下降,一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,吸收氧氣,導管內液面上升,B錯誤;導管內液面上升時,鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,碳為正極,正極電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,C正確;鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,具支試管內溶液pH均增大,D錯誤。答案C4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設計了如圖所示的裝置,下列有關說法中錯誤的是()A.正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現得快解析鐵是負極,失電子被氧化成Fe2+;在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應生成OH-,故向石墨電極附近吹入O2的腐蝕速率比向鐵電極附近吹入O2的腐蝕速率大;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質溶液的導電能力增加,增大腐蝕速率;若將石墨電極換成Mg電極,則負極為Mg,Fe被保護,難以看到鐵生銹。答案D5.一定條件下,碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下:pH246814腐蝕快慢較快慢較快主要產物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列說法不正確的是()A.在pH<4的溶液中,碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B.在pH>6的溶液中,碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C.在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應為O2+4H++4e-2H2OD.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中,碳鋼腐蝕速率會減小解析C項,在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-。答案C6.相同材質的鐵在圖中的四種情形下最不易被腐蝕的是()解析A、B、D都能形成原電池而加快Fe的腐蝕,而C中鐵被銅鍍層保護,則不易被腐蝕。答案C7.下列裝置中電解質溶液均為稀硫酸。對鐵而言,采用的是外加電流法的是()解析A項屬于犧牲陽極法;B項中鐵作陽極,腐蝕更快;C項中右側裝置兩電極的活動性相差較大,所以右側為原電池,鐵與原電池的負極相連,屬于外加電流法,正確;D項中不能構成原電池。答案C8.下列金屬防腐的措施中,使用外加電流法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負極B.金屬護欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊解析外加電流法中把要保護的金屬連接在直流電源的負極上,使其作為電解池的陰極被保護,A項符合題意;金屬表面涂漆或噴涂高分子膜可防止金屬與H2O、O2等接觸發(fā)生反應,但不屬于外加電流法,B、C項不符合題意;地下鋼管連接鎂塊利用的是原電池原理,鎂為負極被氧化,鋼管為正極被保護,D項不符合題意。答案A9.如右圖所示,液面上浮著一個空心鐵球。(1)數天后可觀察到的現象是()①鐵球表面出現紅棕色銹斑②鐵球表面出現黑色銹斑③量筒內水位下降④量筒內水位上升A.①③ B.①④C.②③ D.③④(2)發(fā)生上述現象的原因是(用反應式及必要的文字予以說明)。

解析量筒中的空氣、食鹽水和鐵球(鐵碳合金)組成原電池,鐵球發(fā)生吸氧腐蝕。其負極反應是2Fe-4e-2Fe2+,正極反應是O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2+與OH-結合成Fe(OH)2,再被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脫水生成Fe2O3·xH2O,故在鐵球表面出現紅棕色銹斑。由于量筒中的O2被吸收,所以量筒內的水位會上升。答案(1)B(2)鐵球發(fā)生吸氧腐蝕,其負極反應為2Fe-4e-2Fe2+,正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,總反應為2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2繼續(xù)發(fā)生反應4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O提升能力跨越等級1.埋在地下的鋼管常用如圖所示方法加以保護,使其免受腐蝕。關于此方法,下列說法正確的是()A.金屬棒X的材料可能為銅B.金屬棒X的材料可能為鈉C.鋼管附近土壤的pH增大D.這種方法稱為外加電流法解析A項,構成的原電池中,金屬棒X作負極,故X的活動性應該強于鐵,A項錯誤;B項,金屬鈉性質很活潑,極易與O2、水反應,不能作電極材料,B項錯誤;C項,該裝置發(fā)生吸氧腐蝕,正極鋼管上氧氣得電子生成氫氧根離子,導致鋼管附近土壤的pH增大,C項正確;D項,該裝置沒有外接電源,不屬于外加電流法,D項錯誤。答案C2.下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是()A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴重B.圖b中,開關由M改置于N時,Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C.圖c中,接通開關時Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中,Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A項,因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸,故在液面處鐵棒腐蝕最嚴重;C項,接通開關后形成原電池,Zn的腐蝕速率增大,H+在Pt電極上放電產生H2;D項,該干電池自放電腐蝕是由NH4Cl產生的H+的氧化作用引起的。答案B3.下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是()A.在酸性環(huán)境下,鋼鐵只能發(fā)生析氫腐蝕B.金屬腐蝕的實質是金屬失去電子被還原C.輪船的船殼吃水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陽極法D.銅鐵交接處,在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應:Fe-3e-Fe3+,繼而形成鐵銹解析弱酸性條件下可發(fā)生吸氧腐蝕,故A項錯誤;金屬腐蝕的實質是金屬失去電子被氧化,故B項錯誤;C項中利用了犧牲陽極法,故C項正確;鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時,負極上Fe失去電子生成Fe2+,故D項錯誤。答案C4.將一根較純鐵棒垂直沒入水中,由于深水處溶氧量較少,一段時間后發(fā)現AB段產生較多鐵銹,BC段腐蝕嚴重,下列關于此現象的說法錯誤的是()A.鐵棒AB段發(fā)生的反應為O2+2H2O+4e-4OH-B.腐蝕過程中在鐵棒上會產生微電流,且方向是從AB段到BC段C.向水中加入一定量硫酸鉀固體后,對鐵棒的生銹速率幾乎無影響D.產生這種現象的本質原因是鐵棒所處的化學環(huán)境不同解析鐵在水中發(fā)生吸氧腐蝕,BC段作原電池負極,AB段作原電池正極,正極發(fā)生反應O2+2H2O+4e-4OH-,故A項正確;腐蝕過程中電子從BC段流向AB段,電流方向為從AB段到BC段,故B項正確;向水中加入一定量的硫酸鉀固體后,離子濃度增大,鐵棒的生銹速率增大,故C項錯誤;此原電池的形成是由于鐵棒所處的化學環(huán)境不同,故D項正確。答案C5.(雙選)下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中錯誤的是()A.若X為石墨棒,開關K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒,開關K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒,開關K置于B處時,為外加電流法D.若X為石墨棒,開關K置于B處時,鐵電極上發(fā)生的反應為2H++2e-H2↑解析若X為石墨棒,開關K置于A處,Fe作電解池的陰極,屬于外加電流法,A項正確;若X為石墨棒,開關K置于B處,Fe作原電池的負極,電極反應為Fe-2e-Fe2+,D項不正確;若X為鋅棒,K置于A處,Fe作電解池的陰極,屬于外加電流法,K置于B處時,Fe作原電池的正極,屬于犧牲陽極法,B項正確、C項錯誤。答案CD6.(2018北京卷)驗證犧牲陽極法,實驗如下(燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液)。①②在Fe表面生成藍色沉淀試管內無明顯變化③試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是()A.對比②③,可以判定Zn保護了FeB.對比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C.驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析A項,對比②③可知,沒有連接鋅的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后產生了藍色沉淀,說明Zn保護了Fe,正確;B項,對比①②可知,鐵氰化鉀可能把Fe氧化為Fe2+,并進一步與Fe2+反應生成藍色沉淀,正確;C項,①生成藍色沉淀,說明有Fe2+生成,因而不能用于驗證Zn保護Fe,正確;D項,實驗①中無論Fe作正極還是負極,Fe附近均產生藍色沉淀,故將Zn換成Cu,無法證明Fe比Cu活潑,錯誤。答案D7.用鋁制飯盒盛放醋酸,一段時間后,飯盒被腐蝕,該種腐蝕屬于,反應的化學方程式為

;若用鋁飯盒盛放食鹽(含水時),一段時間后,飯盒被腐蝕,這種腐蝕叫做,反應原理是(寫電極反應式)。

解析鋁制飯盒盛放醋酸,金屬鋁直接接觸腐蝕性化學物質,發(fā)生的腐蝕是化學腐蝕;而用鋁飯盒盛放食鹽(含水時),鋁—食鹽水—C形成原電池,發(fā)生電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。答案化學腐蝕2Al+6CH3COOH2(CH3COO)3Al+3H2↑電化學腐蝕負極:Al-3e-Al3+,正極:O2+2H2O+4e-4OH-8.下圖所示的是某研究性學習小組探究金屬腐蝕條件的實驗裝置圖,試分析實驗并回答下列問題:(1)若起始時甲、乙、丙三套裝置的導管中液面高度相同,過一段時間后液面最高的是。鐵粉腐蝕的速率由大到小的排列順序為(用甲、乙、丙填寫)。

(2)通過甲、乙裝置的對比說明鐵粉中碳的含量越(填“高”或“低”)越易腐蝕。

(3)乙裝置中發(fā)生電化學腐蝕時正極的電極反應式為。

(4)針對乙、丙裝置實驗的結果分析,可采用何種防護措施來減緩金屬的腐蝕:(寫出一點即可)。

解析乙中鐵粉、炭粉及食鹽水構成原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,故乙中液面最高;甲中鐵粉含有少量碳,也能發(fā)生吸氧腐蝕,但由于C的含量少,故不如乙中鐵粉腐蝕得快;丙中乙醇為非電解質,鐵粉、炭粉不能形成原電池,腐蝕最慢。答案(1)乙乙>甲>丙(2)高(3)2H2O+O2+4e-4OH-(4)將金屬放在油脂或有機溶劑中(合理即可)貼近生活拓展創(chuàng)新市場上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、石墨粉、木屑和少量氯化鈉、水等。熱敷袋啟用之前用塑料袋密封,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后,會發(fā)現有大量鐵銹存在。請回答下列問題:(1)熱敷袋放出的熱量是利用了鐵發(fā)生反應放出的熱量。

(2)石墨粉的主要作用是。

(3)加入氯化鈉的主要作用是。

(4)有關的電極反應式:負極,正極。

(5)試用化學方程式表明上述變化過程: