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第2課時　金屬的腐蝕及防止 課時過關(guān)能力提升 1美籍華裔科學家錢永健曾獲得諾貝爾化學獎。16歲時,他憑借一個金屬易受硫氰酸鹽腐蝕的調(diào)查項目,榮獲“美國西屋科學天才獎”。下列敘述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.金屬腐蝕就是金屬失去電子被還原的過程 B.將水庫中的水閘(鋼板)與外加直流電源的負極相連,正極連接到一塊廢鐵上可防止水閘被腐蝕 C.合金的熔點都高于它的成分金屬,合金的耐腐蝕性也比其成分金屬強 D.銅板上的鐵鉚釘處在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應(yīng):Fe-3e-Fe3+,繼而形成鐵銹 解析：A項,金屬腐蝕是金屬失去電子被氧化的過程,故錯誤;C項,合金的熔點一般比其成分金屬的熔點低,錯誤;D項,鐵鉚釘處發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,錯誤。 答案：B 2下列各種金屬防護的方法中:①金屬表面涂抹油漆 ②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)　③保持金屬表面清潔干燥?、茉诮饘俦砻孢M行電鍍　⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜,能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(　　) A.①②③ B.③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④⑤ 答案：D 3為了探究金屬腐蝕的條件和快慢,某課外學習小組用不同的細金屬絲將一根大小相同的普通鐵釘分別固定在如圖所示的三個裝置內(nèi),并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時間,下列對實驗結(jié)果的描述錯誤的是 (　　) A.實驗結(jié)束時,裝置(1)左側(cè)的液面一定會下降 B.實驗結(jié)束時,裝置(1)左側(cè)的液面一定比裝置(2)的低 C.實驗結(jié)束時,鐵釘b腐蝕最嚴重 D.實驗結(jié)束時,鐵釘c幾乎沒有被腐蝕 解析：A中是Fe與鹽酸酸霧的一般化學腐蝕,因產(chǎn)生H2導(dǎo)致裝置(1)左側(cè)管內(nèi)壓強增大,故左側(cè)液面下降;裝置(2)銅—鐵—鹽酸構(gòu)成原電池,Fe作負極,被腐蝕,正極是Cu作電極,正極上H+放電產(chǎn)生H2,原電池反應(yīng)速率大于一般化學反應(yīng),Fe腐蝕快,產(chǎn)生H2多,故實驗結(jié)束裝置(1)左側(cè)液面一定比裝置(2)高;裝置(3)中由于濃硫酸吸水,在干燥的空氣中鐵釘幾乎沒有被腐蝕。 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、D均可由Fe、Cu構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕;在B中,食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境,鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金,符合原電池形成的條件,鐵是活潑金屬作負極,碳作正極;C中銅鍍層把鐵完全覆蓋,構(gòu)不成原電池而不被腐蝕。 答案：C 5下列有關(guān)金屬及其合金的說法不正確的是(　　) A.目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的 B.生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加 C.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時正極放出氫氣 D.日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜,對內(nèi)部金屬起保護作用 解析：在生鐵、普通鋼、不銹鋼中,生鐵的含碳量最高。 答案：B 6保護埋在地下的鋼管常用如圖所示方法,使其免受腐蝕。關(guān)于此方法,下列說法中正確的是(　　) 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可能會上升 D.這種方法稱為外加電流的陰極保護法 解析：由圖中看出該法為犧牲陽極的陰極保護法,故X的金屬活動性應(yīng)大于鐵的活動性,但金屬鈉活動性太強,能與H2O、CO2等直接反應(yīng),故A、B、D項均錯誤;O2在鋼管處發(fā)生得電子的還原反應(yīng):O2+4e-+2H2O4OH-,C項正確。 答案：C 7下列事實與電化學腐蝕無關(guān)的是(　　) A.光亮的自行車鋼圈不易生銹 B.黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C.銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線 D.生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 解析：自行車鋼圈外面鍍了一層不易發(fā)生化學變化的金屬,阻止了鋼鐵與空氣的接觸,所以不易生銹,與電化學腐蝕無關(guān)。 答案：A 8鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng):①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列說法正確的是(　　) A.反應(yīng)①生成2 mol Fe(OH)2與反應(yīng)②有4 mol Fe(OH)2參加反應(yīng)時,二者電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等 B.反應(yīng)①中氧化劑是氧氣和水 C.與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕 D.鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕 解析：B項,反應(yīng)①氧化劑為O2,不包含H2O;C項,兩種金屬形成原電池,加快鋼質(zhì)水管的腐蝕;D項,鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生電化學腐蝕。 答案：A 9現(xiàn)有①汽車、②機器上的齒輪、③門把手、④鋸條、⑤鐵洗臉盆、⑥鐵柜、⑦鐵軸、⑧剪刀等常見的鐵制品,為防止它們生銹,通常采用下面哪一種方法(填序號)。 (1)在表面刷一層油漆　　　　　。 (2)在表面涂上機油　　　　　。 (3)在表面鍍上一層其他金屬　　　　　。 (4)在表面燒制搪瓷　　　　　。 (5)使其表面形成致密的氧化膜　　　　　。 解析：(1)汽車、鐵柜等鐵制品強調(diào)外觀,通常是在表面刷一層油漆來防止鐵生銹。 (2)機器上的齒輪、鐵軸,這些部位往往摩擦較多,且具有傳動性能,不能使用漆來防銹,通常是在表面涂上機油來防止鐵生銹。 (3)門把手因為要求其表面美觀光滑,且接觸手等,通常是在表面鍍上一層其他金屬來防止鐵生銹。 (4)鐵洗臉盆,由于不能夠有異味且必須經(jīng)得起溫度變化,通常是在表面燒制搪瓷來防止鐵生銹。 (5)鋸條、剪刀等鐵制品,由于使用中需要摩擦系數(shù)小,所以不宜使用刷漆的方式防銹。同時由于使用過程中來回拉動,所以抹油很快就會擦拭干凈,通常是使其表面形成致密的氧化膜來防止鐵生銹。 答案：(1)①⑥　(2)②⑦　(3)③　(4)⑤　(5)④⑧ 10市場上出售的“熱敷袋”中的成分主要是鐵粉、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等?！盁岱蟠庇盟芰洗芊?使用時從袋中取出輕輕揉搓就會放出熱量,用完后袋內(nèi)有大量鐵銹生成,回答下列各問題: (1)“熱敷袋”放出的熱量來自　　　　　　　　　　　　　。 (2)碳粉和氯化鈉的作用分別是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)鐵粉發(fā)生氧化反應(yīng)放出的熱量 (2)碳粉構(gòu)成原電池的正極,氯化鈉溶液起電解質(zhì)溶液作用,從而形成原電池,加速鐵的氧化 (3)負極:2Fe-4e-2Fe2+　正極:2H2O+O2+4e-4OH- 總反應(yīng):2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 進一步發(fā)生的反應(yīng): 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O[或2Fe(OH)3Fe2O3nH2O+(3-n)H2O] ★11如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素,某同學做了如下探究實驗: 序號 內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 1 常溫下將鐵絲放在干燥的空氣中一個月 干燥的鐵絲表面依然光亮 2 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一小時 鐵絲表面依然光亮 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 續(xù)表　　 序號 內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時 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實驗5嚴重 回答以下問題: (1)上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是(填實驗序號)　　　　　;在電化學腐蝕中,負極反應(yīng)是　　　　;正極反應(yīng)是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)由該實驗可知,可以影響鐵銹蝕速率的因素是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)為防止鐵的銹蝕,工業(yè)上普遍采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(答兩種方法) (4)目前我國許多大型銅質(zhì)文物露天放置腐蝕嚴重,在不影響觀瞻效果的條件下,除用加保護層法保護外,請你再提出一項簡單而有效的保護方法并簡述其保護原理:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析：由鐵絲所接觸的介質(zhì)和實驗現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得出發(fā)生了電化學腐蝕的實驗有3、4、5、6,負極Fe失去電子變成Fe2+被腐蝕,正極均為O2得電子結(jié)合水生成OH-,其腐蝕的實質(zhì)就是金屬單質(zhì)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬陽離子的過程;對金屬進行防護應(yīng)從改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從覆蓋保護層、電化學原理等方面進行分析。 答案：(1)3、4、5、6　Fe-2e-Fe2+(或2Fe-4e-2Fe2+)　2H2O+O2+4e-4OH- (2)濕度、溫度、O2濃度、電解質(zhì)是否存在 (3)電鍍等表面覆蓋保護膜法、犧牲陽極的陰極保護法 (4)將鐵塊(或鋅塊)連接文物底座并埋入地下,定期更換;原理是:使文物成為原電池的正極 (或使銅文物用導(dǎo)線連接直流電源的負極,正極用導(dǎo)線連接埋入地下的導(dǎo)體。原理是:使文物成為電解池的陰極) ★12鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ),請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關(guān)問題。 (1)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(yīng)的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)下列哪些裝置可防止鐵棒被腐蝕　　　　　。 (3)在實際生產(chǎn)中,可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意圖如圖: ①A電極對應(yīng)的金屬是　　　　　(寫元素名稱),B電極的電極反應(yīng)式是　。 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?、烘干、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　　　　　 mol。 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)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物,與鹽酸反應(yīng)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。(2)B中鋅比鐵活動性強,為犧牲陽極的陰極保護法,D為外加電流的陰極保護法。A、C均易使鐵棒腐蝕。(3)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5.12 g時,電路中通過的電子為0.08 mol;鍍層破損后,鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕,因為鍍銅鐵的鍍層破壞后,在潮濕環(huán)境中形成原電池,鐵為負極,加速鐵的腐蝕。 答案：(1)2FeCl3+Fe3FeCl2　(2)BD (3)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(其他合理答案也可)