莲山课件http://www.5ykj.com/
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列与金属腐蚀有关的说法中,不正确的是( )
A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀
B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化
D.铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应
解析 D项,铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为铝易被空气中的氧气氧化生成一层致密的氧化物保护膜,使内部金属不被腐蚀。
答案 D
2.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。观察到:开始导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管液面。以下有关解释合理的是( )
A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时,碳极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
解析 发生原电池反应时生铁片中的碳是原电池的正极,A错误;雨水酸性较强,开始时铁片发生析氢腐蚀,产生氢气,导管内液面下降,一段时间后铁片发生吸氧腐蚀,吸收氧气,导管内液面上升,B错误;导管内液面上升时,铁片发生吸氧腐蚀,碳为正极,正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,具支试管内溶液pH均增大,D错误。
答案 C
3.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置,下列有关说法中错误的是( )
A.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
莲山课件http://www.5ykj.com/
莲山课件http://www.5ykj.com/
B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成
C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈
D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2,前者铁锈出现得快
解析 铁是负极,失电子被氧化成Fe2+;在正极氧气得电子发生还原反应生成OH-,故向石墨电极附近吹入O2的腐蚀速率比向铁电极附近吹入O2快;向自来水中加入NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增加,增大腐蚀速率;若将石墨电极换成Mg电极,则负极为Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈。
答案 D
4.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
Fe
下列说法不正确的是( )
A.在pH6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H++4e- 2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓
解析 C项,在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-。
答案 C
5.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
莲山课件http://www.5ykj.com/
莲山课件http://www.5ykj.com/
解析 A项,因液面处氧气的浓度大且与海水接触,故在液面处铁棒腐蚀最严重;C项,接通开关后形成原电池,Zn的腐蚀速率增大,H+在Pt电极上放电产生H2;D项,该干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H+的氧化作用引起的。
答案 B
6.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是 ( )
解析 A、B、D都能形成原电池而使Fe被腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。
答案 C
7.下列装置中电解质溶液均为稀硫酸。对铁而言,体现的是外加电流的阴极保护法的是( )
解析 A项属于牺牲阳极的阴极保护法;B项中铁作阳极,腐蚀更快;C项中右侧装置两电极的活动性相差较大,所以右侧为原电池,铁与原电池的负极相连,为外加电流的阴极保护法,正确;D项中不能构成原电池。
答案 C
8.埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法正确的是( )
A.金属棒X的材料可能为铜
B.金属棒X的材料可能为钠
C.钢管附近土壤的pH增大
D.这种方法称为外加电流的阴极保护法
解析 A项,构成的原电池中,金属棒X作负极,故X的活动性应该强于铁,A项错误;B项,金属钠性质很活泼,极易与空气、水反应,不能作电极材料,B项错误;C项,该装置发生吸氧腐蚀,正极钢管上氧气得电子生成氢氧根离子,导致钢管附近土壤的pH增大,C项正确;D项,该装置没有外接电源,不属于外加电流的阴极保护法,D项错误。
答案 C
莲山课件http://www.5ykj.com/
莲山课件http://www.5ykj.com/
9.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 外加电流的阴极保护法中把要保护的金属连接在直流电源的负极上,使其作为电解池的阴极被保护,A项符合题意;金属表面涂漆或喷涂高分子膜可防止金属与H2O、O2等接触发生反应,B、C项不符合题意;地下钢管连接镁块利用的是原电池原理,镁为负极被氧化,钢管为正极被保护,D项不符合题意。
答案 A
10.下图所示的是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置图,试分析实验并回答下列问题:
(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是 。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写) 。
(2)通过甲、乙装置的对比说明铁粉中碳的含量越 (填“高”或“低”)越易腐蚀。
(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为 。
(4)针对乙、丙装置实验的结果分析,可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀: (写出一点即可)。
解析 乙中铁粉、炭粉及食盐水构成原电池,发生吸氧腐蚀,故乙中液面最高;甲中铁粉中含有少量碳,也能发生吸氧腐蚀,但由于C的含量少,故不如乙中铁粉腐蚀得快;丙中乙醇为非电解质,铁粉、炭粉不能形成原电池,Fe受到保护,由此可知可把金属放在油脂或有机溶剂中进行防护。
答案 (1)乙 乙>甲>丙 (2)高 (3)2H2O+O2+4e-4OH- (4)将金属放在油脂或有机溶剂中(合理即可)
能力提升
11.将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,
莲山课件http://www.5ykj.com/
莲山课件http://www.5ykj.com/
下列关于此现象的说法错误的是 ( )
A.铁棒AB段发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是从AB段到BC段
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同
解析 铁在水中发生吸氧腐蚀,BC段作原电池负极,AB段作原电池正极,正极发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,故A项正确;腐蚀过程中电子从BC段流向AB段,电流方向为从AB段到BC段,故B项正确;向水中加入一定量的硫酸钾固体后,离子浓度增大,铁棒的生锈速率增大,故C项错误;此原电池的构成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D项正确。
答案 C
12.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.在酸性环境下,钢铁只能发生析氢腐蚀
B.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原
C.轮船的船壳吃水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D.铜铁交接处,在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e-Fe3+,继而形成铁锈
解析 弱酸性条件下可发生吸氧腐蚀,故A项错误;金属腐蚀的实质是金属失去电子被氧化,故B项错误;C项中利用了牺牲阳极的阴极保护法,故C项正确;负极上Fe失去电子生成Fe2+,故D项错误。
答案 C
13.下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( )
A.若X为碳棒,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,为牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为碳棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e-H2↑
莲山课件http://www.5ykj.com/
莲山课件http://www.5ykj.com/
解析 若X为碳棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属外加电流的阴极保护法,A项正确;若X为碳棒,开关K置于B处,Fe作原电池的负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,D项不正确;若X为锌棒,K置于A处,Fe作电解池的阴极,属外加电流的阴极保护法,K置于B处时,Fe作原电池的正极,属牺牲阳极的阴极保护法,B项和C项均正确。
答案 D
14.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封,启用时,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发生 反应放出的热量。
(2)石墨粉的主要作用是 。
(3)加入氯化钠的主要作用是 。
(4)有关的电极反应式:负极 ,正极 。
(5)试用化学方程式表明上述变化过程: 。
解析 电解质溶液是中性的,并且具备形成原电池的条件,结合铁锈的存在,可以确定铁发生了吸氧腐蚀。
答案 (1)原电池
(2)与铁屑、NaCl溶液构成原电池,加快铁屑的氧化反应
(3)NaCl溶于水,形成电解质溶液
(4)2Fe-4e-2Fe2+ 2H2O+O2+4e-4OH-
(5)O2+2Fe+2H2O2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
莲山课件http://www.5ykj.com/
微信/支付宝扫码支付