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1、9-3金屬的電化學腐蝕與防護 一、選擇題 1．下列敘述中不正確的是(　　) A．金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕普遍 B．鋼鐵在干燥的空氣里不易腐蝕 C．用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D．原電池外電路電子由負極流入正極 解析：A項，不純的金屬在潮濕的空氣中易發(fā)生電化學腐蝕，所以電化學腐蝕比化學腐蝕普遍，A項正確；B項，鋼鐵在干燥的空氣中，不易腐蝕，B項正確；C項，鋁和鐵形成原電池，鋁作負極易被腐蝕，C項錯誤；D項，原電池負極發(fā)生氧化反應，失去的電子通過導線流向正極。 答案：C 2．下列反應一定屬于氧化反應的是(　　) A．金屬的腐蝕　　　　　　B．原電池的正極

2、反應 C．放熱反應 D．電鍍池鍍件一極的反應 解析：金屬腐蝕的本質(zhì)就是被氧化的過程，A正確；B、D發(fā)生的均為還原反應；C項放熱反應與是否發(fā)生氧化還原反應無直接關(guān)系。 答案：A 3．(2011·北京西城區(qū)期末考試)下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關(guān)的是(　　) A．生鐵比純鐵易生銹 B．純銀飾品久置表面變暗 C．黃銅(銅鋅合金)制品不易產(chǎn)生銅綠 D．與銅管連接的鐵管易生銹 解析：B項，純銀不符合構(gòu)成原電池的條件，故它表面變暗與電化學腐蝕無關(guān)。 答案：B 4．相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：A、B、D均可構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕，C中銅鍍層把鐵完

3、全覆蓋，構(gòu)不成原電池，不易被腐蝕。 答案：C 5．(2012·陜西省長安一中高三質(zhì)檢(二))某學生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(　　) A．鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應 B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應 C．鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生 D．a(chǎn)極是負極，b極是正極 解析：出現(xiàn)紅色字跡，說明筆尖生成氫氧根離子，所以鉛筆端是陰極，鉑片端是陽極，A、B項錯誤；鉛筆端產(chǎn)生氫氣，不是氯氣，C項錯誤；a極是負極，D項正確。 答案：D (2012·濰坊模擬)下

4、面兩套實驗裝置，都涉及金屬的腐蝕反應，假設(shè)其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。請同學們仔細觀察，完成6～7題。 6．下列敘述正確的是(　　) A．裝置Ⅰ在反應過程中自始至終只生成紅棕色氣體 B．裝置Ⅱ開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕 C．裝置Ⅱ在反應過程中能產(chǎn)生氫氣 D．裝置Ⅰ在反應結(jié)束時溶液中的金屬陽離子只有Cu2＋ 解析：裝置Ⅰ形成原電池，銅作負極、鐵作正極，反應的實質(zhì)是銅與硝酸發(fā)生氧化還原反應，開始生成二氧化氮，硝酸變稀后生成一氧化氮；濃硝酸變稀后，鐵和銅兩個電極轉(zhuǎn)換，溶液中會有亞鐵離子生成；裝置Ⅱ開始階段發(fā)生的是化學腐蝕不是電化學腐蝕，鐵、氧氣和水反應生成鐵銹，氧氣消耗后壓強變小

5、液面左移，接觸后發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出。 答案：C 7.下列與反應原理相關(guān)的敘述不正確的是(　　) A．裝置Ⅰ中不可能發(fā)生如下反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ B．裝置Ⅱ在反應結(jié)束時溶液中存在Fe2＋ C．裝置Ⅰ的溶液若換為稀硝酸，則腐蝕過程與原裝置不同 D．裝置Ⅱ中的鐵絲能發(fā)生電化學腐蝕 解析：濃硝酸變稀，稀硝酸與鈍化生成的氧化物反應有鐵離子生成，鐵單質(zhì)與鐵離子發(fā)生反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中最終只含有Fe2＋；稀硝酸存在時，鐵作負極，銅作正極，鐵被腐蝕過程發(fā)生變化；裝置Ⅱ開始階段發(fā)生的是化學腐蝕不是電化學腐蝕，鐵、氧氣和水反應生成鐵銹，氧氣消耗后壓

6、強變小液面左移，接觸后發(fā)生析氫腐蝕。 答案：A 8．如圖所示裝置中都盛有0.1 mol/L的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速率由快到慢的正確順序是(　　) A．③①④②B．①②④③ C．①②③④D．②①④③ 解析：①為原電池，活潑金屬Zn為負極，發(fā)生氧化反應，腐蝕速率比④快，②③為電解池，②中的Zn作陽極，失電子，被腐蝕。③中Zn作陰極，被保護，比④中的Zn腐蝕更慢，故由快到慢的順序是②①④③。 答案：D 9．(2012·西安中學高三第三次月考)關(guān)于下列各裝置圖的敘述中，不正確的是(　　) A．用甲裝置精煉銅，則a極為粗銅，電解質(zhì)溶液為CuSO

7、4溶液 B．乙裝置的總反應是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ C．丙裝置中鋼閘門應與外接電源的負極相連 D．丁裝置中的鐵釘幾乎沒被腐蝕 解析：本題綜合考查電化學知識。難度中等。 在原電池中，較活潑的金屬作負極，發(fā)生氧化反應，不活潑的金屬作正極，不參與反應，B錯誤。 答案：B 10．(2011·東北高三聯(lián)考)按如圖所示裝置進行下列不同的操作，其中不正確的是(　　) A．鐵腐蝕的速度由大到小的順序是：只接通K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2 B．只接通K1，一段時間后，U形管中出現(xiàn)白色沉淀 C．只接通K2，U形管左、右兩端液面均下降 D．先只接通K1，一段時間

8、后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降 解析：只閉合K1，鐵作陽極，電解氯化鈉溶液，鐵失電子生成Fe2＋，H2O在陰極得電子生成H2和OH－，F(xiàn)e2＋和OH－擴散到U形管底部相遇生成白色氫氧化亞鐵沉淀，B項正確。只接通K2，鐵作陰極，不能失電子，陰極生成氫氣，石墨電極上生成氯氣。C項正確，綜上分析只接通K1鐵腐蝕速率最快；只閉合K3，形成原電池，鐵腐蝕的速率次之；都斷開時鐵自然腐蝕；而只接通K2時鐵作陰極被保護，腐蝕速率最慢，故A項正確。 答案：D 11．(2012·長沙市高考模擬考試(一))下列用來表示物質(zhì)變化的化學反應中，正確的是(　　) A．Na與水反應的化學方程式：

9、 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ B．鋼鐵腐蝕時可能發(fā)生的負極反應： 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．NH4HCO3溶液與足量NaOH溶液反應的離子方程式： NH＋OH－===NH3↑＋H2O D．表示中和熱的熱化學方程式： HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　ΔH＝－57.3kJ/mol 解析：本題考查化學用語。難度中等。 B中負極為Fe，失電子發(fā)生氧化反應：Fe－2e－===Fe2＋，錯誤；C中HCO也與OH－反應，錯誤；D中熱化學方程式缺少了物質(zhì)的狀態(tài)，錯誤。 答案：A 12．用惰性電極電解物質(zhì)的量濃度為13的CuSO4和NaCl的混合溶液

10、，可能發(fā)生的反應有(　　) ①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ ②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ ③2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ ④2H2O2H2↑＋O2↑ A．①②③　　B．①②④　　C．②③④　　D．②④ 解析：設(shè)CuSO4和NaCl的物質(zhì)的量分別為1 mol和3 mol，根據(jù)離子的放電順序和電子守恒可知電解過程應分為如下階段。 (1)電解CuCl2溶液 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 2 mol 2 mol 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 1 mol 2 mol 總反應式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ (2)電解NaCl溶

11、液 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 1 mol 1 mol 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 1 mol 1 mol 總反應式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ (3)電解Na2SO4溶液 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 總反應式：2H2O2H2↑＋O2↑。 答案：C 13．(2012·北京市海淀區(qū)高三第一次模擬)下列有關(guān)金屬的腐蝕與防護的說法中不正確的是(　　) A．溫度越高，金屬腐蝕速率越快 B．在鐵管外壁上鍍鋅可防止其被腐蝕 C．金屬被腐蝕的本質(zhì)是金屬發(fā)生了氧化反應 D．將鋼閘門與直流電源的

12、正極相連可防止其被腐蝕 解析：本題考查的是金屬的腐蝕與防護。溫度越高，化學反應速率就越快，A正確；Zn比Fe活潑，在鐵管外壁上鍍鋅可防止其被腐蝕，B正確；金屬被腐蝕的本質(zhì)是金屬失電子，發(fā)生了氧化反應，C正確；鋼閘門防止其被腐蝕，應該接到電源的負極上，D錯。 答案：D 14．(2011·上海)用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是(　　) A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片 B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片 C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物 D．用帶火星的木條檢驗陽極產(chǎn)物 解析：銅片作陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。 答案：B 15．(2012·江蘇單科)下

13、列有關(guān)說法正確的是(　　) A．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH<0 B．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0，其他條件不變時升高溫度，反應速率v(H2)和H2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大 D．水的離子積常數(shù)KW隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反應 解析：A項，該反應的ΔS>0，室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH>0；B項，鍍層受損后，鐵、銅在潮濕的環(huán)境中形成原電池，鐵作負極被腐蝕；C項，正反應的ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動，H2的平衡轉(zhuǎn)化率減小；D項，溫度升

14、高，KW增大，平衡正向移動，說明水的電離是吸熱反應。 答案：B 二、非選擇題 16．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為__________________________________________________________。 (2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________。(填序號) A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨 (3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流

15、電源的________極。 (4)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應的化學方程式____________ __________________________________________________。 (5)在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意如圖： ①A電極對應的金屬________(寫元素名稱)，B電極的電極反應是____________________。 ②若電鍍前A、B兩金屬片質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟⒑娓?、稱量，二者質(zhì)量差為5.12 g，則電鍍時電路中通過的電子為________m

16、ol。 ③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因____________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如Zn，就可由Zn失去電子，Zn被溶解，而Fe被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法。(3)屬于外加電流的保護法，需把被保護的鐵閘門連接在電源的負極上。(4)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物，與鹽酸反

17、應后生成了三價鐵離子，而后鐵與三價鐵離子會化合生成亞鐵離子。(5)為在鐵表面鍍銅需將鐵作陰極、銅作陽極，當析出1 mol銅時，兩電極的質(zhì)量差為64＋64＝128(g)，轉(zhuǎn)移2 mol電子，當質(zhì)量差為5.12g，電路中通過的電子為0.08 mol。 答案：(1)負極：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)C　(3)負 (4)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (5)①銅　Cu2＋＋2e－===Cu?、?.08 ③鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕(其他答案合理也可) 17．請你參與某學習小組的探究活動，

18、并回答相關(guān)問題： 發(fā)現(xiàn)問題：甲同學發(fā)現(xiàn)盛水的鐵鍋在與水面接觸的部位最易生銹；乙同學發(fā)現(xiàn)自己的銅制眼鏡框表面出現(xiàn)了綠色的銅銹；丙同學發(fā)現(xiàn)蘋果切開不久，果肉上會產(chǎn)生一層咖啡色物質(zhì)，好像生了“銹”一般。 提出問題：這三種物質(zhì)“生銹”的原因是什么？ 收集證據(jù)： (1)回憶已有知識：鐵生銹的條件是________。 (2)查閱有關(guān)資料：“銅銹”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗稱銅綠)；蘋果“生銹”是果肉里的物質(zhì)(酚和酶)與空氣中的氧氣發(fā)生了一系列的反應，生成咖啡色的物質(zhì)。 (3)實驗探究：將四小塊銅片分別按下圖所示放置一個月，觀察現(xiàn)象如下： 裝置 現(xiàn)象 銅片不生銹 銅片不

19、生銹 銅片不生銹 銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴重 實驗結(jié)論： ①據(jù)A裝置推知，銅生銹需要_____________________________。 ②據(jù)B裝置推知，銅生銹需要____________________________。 ③據(jù)C裝置推知，銅生銹需要____________________________。 ④據(jù)D裝置推知，銅生銹主要是發(fā)生了________腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)。負極反應為________。反思與應用： ⑤寫出一種防止鐵或銅生銹的具體方法_______________。 解析：(1)回憶已有知識或結(jié)合實驗結(jié)論可得出鐵生銹的條件為與O2

20、和H2O同時接觸。 (3)通過A、B、C、D四套裝置比較看出，A證明無H2O，銅片不生銹，B證明無CO2，銅片不生銹，C證明無O2銅片不生銹，而據(jù)D現(xiàn)象可知，銅發(fā)生了吸氧腐蝕，負極Cu失去電子。據(jù)實驗結(jié)論不難想出⑤的做法與方案。 答案：(1)鐵與氧氣、水同時接觸 (3)①H2O?、贑O2③O2 ④吸氧　Cu－2e－===Cu2＋ ⑤保持金屬制品表面的潔凈和干燥(或金屬制品表面涂上保護膜)(答案合理即可) 18．(2013·浙江省名校新高考研究聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考)某化學興趣小組對電化學問題進行了實驗探究。 Ⅰ.利用右圖裝置探究金屬的防護措施，實驗現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面

21、有氣泡產(chǎn)生。 (1)寫出負極的電極反應式____________。 (2)某學生認為，鐵電極可能參與反應，并對產(chǎn)物作出假設(shè)： 假設(shè)1：鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋ 假設(shè)2：鐵參與反應，被氧化生成Fe3＋ 假設(shè)3：____________________________________。 (3)為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作： ①取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mol于試管中，加入過量鐵粉；②取操作①試管的上層清夜加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀；③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見藍色沉淀生成；④取少量正極附近溶液加入2滴K

22、SCN溶液，未見溶液變紅； 據(jù)②、③、④現(xiàn)象得出的結(jié)論是______________________。 (4)該實驗原理可應用于防護鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護鋼鐵腐蝕的措施__________________________。 Ⅱ.利用右圖裝置作電解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液實驗。 實驗記錄： A．陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)； B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍色固體。 (1)分析實驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：__________________

23、______________________________________； ②__________________________________________________。 (2)分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是__________________(寫化學式)，試分析生成該物質(zhì)的原因____________________。 答案：Ⅰ.(1)Zn－2e－＝Zn2＋；(2)鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋； (3)正極附近溶液不含F(xiàn)e2＋和Fe3＋；(4)油漆(其他合理答案均可) Ⅱ.(1)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－；5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－

24、＋2IO＋12H＋； (2)Cu(OH)2，電解較長時間后，Cu2＋濃度下降，H＋開始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2 19．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法： ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是____________________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________。 a．NH3　　　b．CO2 　　　 c．NaOH　　　d．HNO3 ②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為

25、______________________。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是________。 (3)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為________________。 解析：本題以金屬鋁和電化學知識為載體，意在考查學生解決實際問題的能力。 (1)①題中指出在堿洗時有氣泡產(chǎn)生，則只有金屬鋁和堿反應才符合條件，故堿洗過程中發(fā)生反應的離子方程式為Al2O

26、3＋2OH－===2AlO＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。堿洗后溶液中含有大量AlO，故最好通入CO2氣體使AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀以回收鋁。 ②活潑金屬作陽極，陽極材料本身失電子被氧化，其氧化產(chǎn)物為Al2O3，由此可得陽極反應式為2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－。加入NaHCO3溶液后，Al3＋與HCO發(fā)生水解相互促進反應，離子方程式可表示為Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。 (2)電鍍時若用石墨作陽極，則電解過程中電解液中Cu2＋濃度不斷減小，導致鐵表面不能鍍上均勻的銅。 (3)若X為碳棒，則只能用外加電源的陰極

27、保護法，此時開關(guān)K應置于N處，若X為Zn，K置于M處，其保護原理稱為犧牲陽極的陰極保護法。 答案：(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(或：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑)　b ②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－　HCO與H＋反應使H＋的濃度減小，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (2)補充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定 (3)N　犧牲陽極的陰極保護法(或：犧牲陽極保護法) 內(nèi)容總結(jié) （1）9-3金屬的電化學腐蝕與防護 一、選擇題 1．下列敘述中不正確的是(　　) A．金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕普遍 B．鋼鐵在干燥的空氣里不易腐蝕 C．用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D．原電池外電路電子由負極流入正極 解析：A項，不純的金屬在潮濕的空氣中易發(fā)生電化學腐蝕，所以電化學腐蝕比化學腐蝕普遍，A項正確 （2）C項，正反應的ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動，H2的平衡轉(zhuǎn)化率減小