PAGEPAGE7金屬的電化學腐蝕與防護一、選擇題1．下列金屬防腐的措施中，運用外加電流的陰極愛護法的是()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：選A水中的鋼閘門連接電源的負極，鋼閘門為陰極，從而得以愛護，A項正確；金屬護欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護欄與空氣接觸，從而減緩金屬護欄的腐蝕，B項錯誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C項錯誤；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極愛護法，D項錯誤。2．如圖表示的是鋼鐵在海水中的銹蝕過程，以下有關說法正確的是()A．該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B．正極為C，發生的反應為氧化反應C．在酸性條件下發生的是吸氧腐蝕D．正極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：選D鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕的環境中構成原電池，鐵作負極，碳作正極。從圖中看出，海水中的氧氣削減，所以發生了吸氧腐蝕，故A錯誤；碳作正極，發生的反應為還原反應，故B錯誤；在酸性環境下，原電池的正極發生H＋得電子的還原反應，析出氫氣，即在酸性條件下發生的是析氫腐蝕，故C錯誤；吸氧腐蝕時，氧氣在正極發生得電子的還原反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故D正確。3．[雙選]為愛護地下鋼管不受腐蝕，可實行的措施是()A．與石墨棒相連B．與直流電源負極相連C．與直流電源正極相連D．與鋅板相連解析：選BD防止金屬腐蝕的電化學愛護法中，一是犧牲陽極的陰極愛護法，二是外加電源的陰極愛護法，B是外加電源的陰極愛護法，D是犧牲陽極的陰極愛護法。4．我國某大城市今年夏季多次降下酸雨。據環保部門測定，該城市整個夏季酸雨的pH平均值為3.2。在這種環境中的鐵制品極易被腐蝕。對此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是()A．此腐蝕過程有化學腐蝕也有電化學腐蝕B．發生電化學腐蝕時，正極反應式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－C．在電化學腐蝕過程中有氫氣產生D．發生電化學腐蝕時，負極反應式為Fe－2e－=Fe2＋解析：選B金屬鐵的腐蝕中，金屬鐵可以和溶液中的H＋干脆發生化學腐蝕，鐵制品中含有鐵和碳，再加之電解質環境，具備了原電池的構成條件，也會發生電化學腐蝕，故A正確；發生電化學腐蝕時，碳作正極，溶液中的H＋得電子生成氫氣，正極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，故B錯誤，C正確；發生電化學腐蝕時，鐵作負極，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，故D正確。5．如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培育皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內可以移動)，下列敘述正確的是()A．a中鐵釘旁邊呈現紅色B．b中鐵釘上發生還原反應C．a中銅絲上發生氧化反應D．b中鋁條旁邊有氣泡產生解析：選Ba、b均構成原電池，a中Fe為負極，銅絲為正極發生O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故a中銅絲處變紅，b中Al為負極，Fe為正極，旁邊有OH－生成，故B項正確。6.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．正極的電極反應方程式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．將石墨電極改成Mg電極，難以視察到鐵銹生成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、石墨電極旁邊吹入O2，前者鐵銹出現得快解析：選D鐵是負極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極氧氣得電子發生還原反應生成OH－，反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A項正確；但若將石墨電極換成Mg電極，則負極為Mg，Fe被愛護，難以看到鐵生銹，B項正確；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質溶液的導電實力增加，加快腐蝕速率，C項正確；將氧氣吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快，D項錯誤。7.如圖是金屬犧牲陽極的陰極愛護法的試驗裝置，有關說法正確的是()A．該裝置為電解池B．本試驗犧牲了金屬Fe來愛護金屬ZnC．若加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe電極旁邊不會產生特征的藍色沉淀D．遠洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn長時間沒有什么變更，不須要更換解析：選C依據圖示，裝置中沒有電源，屬于原電池，故A錯誤；鋅的活潑性比鐵強，鋅作負極，被腐蝕，本試驗犧牲了金屬Zn來愛護金屬Fe，故B錯誤；鋅的活潑性比鐵強，鋅作負極，鐵沒有被腐蝕，加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe電極旁邊不會產生特征的藍色沉淀，故C正確；遠洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn會被腐蝕，須要定期更換，故D錯誤。8.銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關說法不正確的是()A．正極的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑B．此過程中還涉及的反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此過程中銅并不被腐蝕D．此過程中電子從Fe流向Cu解析：選A吸氧腐蝕的電極反應：負極：2Fe－4e－=2Fe2＋，正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，溶液中發生反應：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，Fe(OH)2接著被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3脫去一部分水形成鐵銹。9．為探討金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一星期，下列對試驗結束時現象描述不正確的是()A．裝置Ⅰ左側的液面肯定會上升B．左側液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴峻D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕解析：選B裝置Ⅰ中潮濕的水蒸氣為中性，鐵釘發生吸氧腐蝕，左側的液面肯定會上升；裝置Ⅱ中潮濕的水蒸氣為酸性，鐵釘發生析氫腐蝕，左側的液面下降，故左側液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的高；裝置Ⅱ中銅與鐵構成原電池，腐蝕最為嚴峻；裝置Ⅲ中鐵釘處于干燥環境，幾乎沒被腐蝕。10．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峻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：選B圖a中，鐵棒發生電化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A項錯誤；圖b中開關由M置于N，Cu-Zn作正極，腐蝕速率減小，B項正確；圖c中接通開關時Zn作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C項錯誤；圖d中干電池放電時MnO2發生還原反應，體現還原性，D項錯誤。二、非選擇題11．如圖所示，水槽中的試管內有一枚鐵釘，放置數天視察。(1)鐵釘漸漸生銹，鐵釘的腐蝕屬于________腐蝕(填“化學”或“電化學”)。(2)若試管內液面上升，則原溶液呈____________，發生________腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)，電極反應：負極為_______________________________________________________，正極為________________________________________________________________________。(3)若試管內液面下降，則原溶液呈____________，發生________腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)，電極反應：負極為_______________________________________________________，正極為________________________________________________________________________。(4)若溶液甲為水，溶液乙為海水，則鐵釘在________(填“甲”或“乙”)溶液中腐蝕的速率快。解析：鐵釘是鐵合金，主要由鐵和碳組成，外加電解質溶液，可構成原電池，此時發生的腐蝕屬于電化學腐蝕。依據腐蝕的條件、原理及結果可知：試管內液面上升，說明試管內壓強減小，氣體被汲取，是發生吸氧腐蝕的結果，據此寫出電極反應；試管內液面下降，說明試管內壓強增大，生成氣體，是發生析氫腐蝕的結果，據此寫出電極反應。對于同一金屬來說，在強電解質溶液中腐蝕的速率大于在弱電解質溶液中腐蝕的速率。答案：(1)電化學(2)堿性、弱酸性或中性吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)較強的酸性析氫Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(4)乙12．如何防止鐵的銹蝕是工業上探討的重點內容。為探討鐵銹蝕的影響因素，某同學做了如下探究試驗：序號內容試驗現象1常溫下將鐵絲放在干燥的空氣中一個月干燥的鐵絲表面依舊光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一小時鐵絲表面依舊光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫下的氧氣流中一小時鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面灰暗程度比試驗5嚴峻請回答以下問題：(1)上述試驗中發生了電化學腐蝕的是________(填序號)；在電化學腐蝕中，負極反應是_________________________________，正極反應是__________________________________。(2)由該試驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_________________________________。(3)為防止鐵的銹蝕，工業上普遍采納的方法是_____________________________________________________________________________________________________(答兩種方法)。解析：(1)只要鐵絲表面變暗則發生了腐蝕，由試驗現象(鐵絲表面變灰暗)得動身生了電化學腐蝕的試驗為3、4、5、6。(2)試驗內容中進行對比的濕度、溫度、O2的濃度(氧氣流與空氣)、電解質溶液(NaCl溶液)等條件就是影響鐵銹蝕速率的因素。(3)從變更物質的內部結構方面及覆蓋愛護層、原電池原理等方面進行思索。答案：(1)3、4、5、6Fe－2e－=Fe2＋(或2Fe－4e－=2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質的存在(3)電鍍、發藍、噴油漆、噴鍍等表面覆蓋愛護層，犧牲陽極的陰極愛護法等(其他答案合理即可)[實力提升]13．某探究小組用鐵釘被腐蝕的快慢試驗來探討防止鋼鐵腐蝕的方法。所用試劑有：材質相同的無銹鐵釘數個，食鹽水、碳酸水、植物油各多量，試驗溫度為298K、308K，每次試驗取用鐵釘的數量相同。液體體積相同且足量，用大小相同的試管試驗。(1)請完成以下試驗設計表，并在試驗目的一欄中填出對應的試驗編號：試驗編號T/K試管內取用液體試驗目的①298食鹽水(Ⅰ)試驗①和②探究不同電解質溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅱ)試驗①和________探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅲ)試驗①和________探究鐵釘是否接觸電解質溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響②③④(2)請依據上述試驗，推斷下列有關鋼鐵制品防腐的說法正確的是________(填字母)。A．在鐵門、鐵窗表面涂上油漆B．自行車各部件因有防護涂層或電鍍等防腐措施，所以不須要停放在能遮雨的地方C．家用鐵制廚具每次用完后應擦干放置在干燥處D．把擋水鐵閘門與直流電源的正極連接且構成回路，可削減鐵閘門的腐蝕速率解析：(1)試驗Ⅰ探究不同電解質對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證溫度不變(仍為298K)，變更電解質(選用碳酸水)。試驗Ⅱ探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證電解質不變(仍為食鹽水)，變更溫度(選308K)。試驗Ⅲ探究鐵釘是否接觸電解質溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響。因此保證溫度不變(仍為298K)，變更試管內液體(選植物油)。(2)A項涂油漆愛護鋼窗，使鐵窗與四周物質隔開，正確；自行車放在干燥處，不易形成原電池，能降低腐蝕速率，B錯誤，C正確；D項擋水鐵閘門應與直流電源的負極相連，使之作電解池的陰極，才能起到愛護作用，D錯誤。答案：(1)試驗編號T/K試管內取用液體試驗目的①298食鹽水(Ⅱ)③(Ⅲ)④(只要與前面③、④對應即可)②298碳酸水③308食鹽水④298植物油(2)AC14．關于鐵生銹的機理有人提出如下步驟：①Fe(s)－2e―=Fe2＋；②H＋＋e－=H；③4H＋O2(g)=2H2O；④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O=2(Fe2O3·xH2O)(s)＋8H＋依據以上過程，回答下列問題：(1)依據以上機理，推斷下列說法正確的是________。A．以上銹蝕過程是發生的化學腐蝕B．從銹蝕反應的最終結果看，水既是氧化劑，又是還原劑C．反應的實質是氧氣被還原，金屬鐵被氧化D．從反應機理看，銹蝕過程發生的是析氫腐蝕(2)某鐵件需長期浸于水下，為了削減腐蝕，想實行下列措施，其中正確的有________。A．給鐵件鉚上一些鋅板B．給鐵件通入直流電，把鐵件與電源正極連接C．在制造鐵件時，在鐵中摻入肯定比例的銅制成合金D．在鐵件表面涂上一層較厚的瀝青(3)現有質量為1000g的某鐵件已在水下生銹，若測知整個銹蝕過程中有6mol電子發生轉移，則參與反應的O2在標準狀況下的體積為________L，反應后鐵件的質量為________g(已知鐵銹Fe2O3·xH2O中x值為1)。解析：(1)依據反應機理，將方程式疊加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得：4Fe＋3O2＋2xH2