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專題50 金屬的腐蝕與防護 一、高考題再現(xiàn) 1．（2018北京）驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如下（燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液）。 ① ② ③ 在Fe表面生成藍色沉淀 試管內無明顯變化 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Fe B. 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 【答案】D 2．（2017課標Ⅰ）支撐海港碼頭基礎的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示， 其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是 A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D．通入的保護電流應該根據環(huán)境條件變化進行調整 【答案】C 二、考點突破 1、犧牲陽極的陰極保護法 典例1江蘇正在建設世界最大的海上風電場，防腐蝕是海上風電的突出問題，下列說法正確的是 A． 海水的pH一般在8.0～8.5，對風電鋼鐵支架的腐蝕主要是析氫腐蝕 B． 腐蝕總反應為4Fe+3O2 +2xH2O＝2[Fe2O3xH2O]（鐵銹）的ΔH ＜0，ΔS＜0 C． 鋼部件鍍鋅前，可用堿液洗去表面的鐵銹 D． 熱噴涂鋅鋁合金，可以減緩管道的腐蝕 【答案】BD 【解析】A項，海水的pH一般在8.0~8.5，海水呈弱堿性，對鋼鐵支架的腐蝕主要是吸氧腐蝕，A錯誤；B項，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的電極反應式為：負極電極反應式為Fe-2e-=Fe2+、正極電極反應式為 O2+2H2O+4e-=4OH-，電池總反應為2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，接著發(fā)生的反應有4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3、2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O，腐蝕的總反應為4Fe+3O2+2xH2O=2[Fe2O3xH2O]，該反應為放熱反應，ΔS<0，B正確；C項，鐵銹的主要成分為Fe2O3xH2O，堿液與鐵銹不反應，不能洗去鋼部件表面的鐵銹，C錯誤；D項，鋅鋁合金比Fe活潑，鋅鋁合金為負極，鋼鐵為正極被保護，減緩管道的腐蝕，此保護法稱為犧牲陽極的陰極保護法，D正確。 2、外加電流的陰極保護法 典例2（2018屆山東省濰坊市高三第三次高考模擬考試）我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是 A． 通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應 B． 通電時，陰極上的電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH- C． 斷電時，鋅環(huán)上的電極反應為Zn2++2e-=Zn D． 斷電時，仍能防止鐵帽被腐蝕 【答案】C 3、化學腐蝕 典例3（2018屆四川省資陽市高中高三第二次診斷性考試）化學與生產、生活、科技等密切相關，下列有關解釋正確的是 A． 用樟腦丸驅除衣柜里的蟑螂，是由于樟腦丸的分解產物能殺滅蟑螂 B． 氨氣液化以及液氨氣化均要吸收大量的熱，所以氨氣常作制冷劑 C． 純銀制品在空氣中久置變黑，是因為發(fā)生了電化學腐蝕 D． 有機磷農藥多為磷酸酯或硫代磷酸酯類物質，肥皂水等堿性物質有利其水解而解毒 【答案】D 【解析】A，用樟腦丸驅除衣柜里的蟑螂，是由于樟腦丸的主要成分萘酚具有強烈的揮發(fā)性，揮發(fā)產生的氣體能殺滅蟑螂，A錯誤；B，氨氣液化時放出大量的熱，B錯誤；C項，純銀制品在空氣中久置變黑，是因為發(fā)生了化學腐蝕，C錯誤；D，有機磷農藥多為磷酸酯或硫代磷酸酯類物質，肥皂水的主要成分為高級脂肪酸鹽，由于高級脂肪酸根的水解，肥皂水呈堿性，酯類物質能在堿性條件下發(fā)生水解而解毒，D正確。 4、鋼鐵的析氫腐蝕 典例4（2018屆安徽省六安市皖西省示范高中聯(lián)盟高三上學期期末考試）下列操作或裝置能達到實驗目的的是 A． 配制一定濃度的NaCl溶液 B． 除去CO2中的HCl氣體 C． 觀察鐵的析氫腐蝕 D． 快速制備和收集一定量的氨氣 【答案】B 5、鋼鐵的吸氧腐蝕 典例5（2018屆天津市南開區(qū)高三三模）下列實驗操作正確且能達到相應目的的是 選項 實驗目的 實驗操作 A 稱取2.0gNaOH固體 先在托盤上各放1張濾紙，然后在右盤上添加2g砝碼，左盤上添加NaOH固體 B 配制稀硫酸 先將濃硫酸加入燒杯，后倒入蒸餾水 C 驗證鐵的吸氧腐蝕 將鐵釘放入試管中，用鹽酸浸沒 D 檢驗溶液中是否有NH4+ 取少量試液于試管中，加入NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗產生的氣體 【答案】D 【解析】A項，NaOH具有強腐蝕性，不能用濾紙稱量NaOH固體，應用玻璃器皿（如燒杯等）稱量NaOH固體，A錯誤；B項，濃硫酸的密度比水大得多，直接將水加入濃硫酸會使水浮在濃硫酸表面，大量放熱而使酸液沸騰濺出造成事故，稀釋濃硫酸時應將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌，使稀釋產生的熱量及時散出，B錯誤；C項，鋼鐵在中性或酸性很弱的溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，鹽酸具有強酸性，用鹽酸浸沒鐵釘驗證鐵的析氫腐蝕，C錯誤；D項，檢驗NH4+的原理是NH4++OH-?NH3↑+H2O，NH3能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，檢驗NH4+的實驗操作為：取少量試液于試管中，加入NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗產生的氣體，若試紙變藍，則原試液中含NH4+，D正確。 6、探究題 典例6（2018屆北京市西城區(qū)重點中學高三上學期期末復習檢驗）某小組同學利用下圖所示裝置進行鐵的電化學腐蝕原理的探究實驗： 裝置 分別進行的操作 現(xiàn)象 i. 連好裝置一段時間后，向燒杯中滴加酚酞 ii. 連好裝置一段時間后，向燒杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 鐵片表面產生藍色沉淀 （1）小組同學認為以上兩種檢驗方法，均能證明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。 ①實驗i中的現(xiàn)象是________________________________。 ②用化學用語解釋實驗i中的現(xiàn)象：________________________________。 （2）查閱資料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。 ①據此有同學認為僅通過ii中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，理由是_____________________。 ②進行下列實驗，在實驗幾分鐘后的記錄如下： 實驗 滴管 試管 現(xiàn)象 0.5 molL-1K3[Fe(CN)6]溶液 iii. 蒸餾水 無明顯變化 iv. 1.0 molL-1NaCl溶液 鐵片表面產生大量藍色沉淀 v. 0.5 molL-1 Na2SO4溶液 無明顯變化 a. 以上實驗表明：在條件下____________，K3[Fe(CN)6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應。 b. 為探究Cl-的存在對反應的影響，小組同學將鐵片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗凈）后再進行實驗iii，發(fā)現(xiàn)鐵片表面產生藍色沉淀。此補充實驗表明Cl-的作用是____________________。 （3）有同學認為上述實驗仍不嚴謹。為進一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性對實驗ii結果的影響，又利用（2）中裝置繼續(xù)實驗。其中能證實以上影響確實存在的是___________（填字母序號）。 實驗 試劑 現(xiàn)象 A 酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]溶液（已除O2） 產生藍色沉淀 B 酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液（未除O2） 產生藍色沉淀 C 鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液（已除O2） 產生藍色沉淀 D 鐵片、K3[Fe(CN)6]和鹽酸混合溶液（已除O2） 產生藍色沉淀 （4）綜合以上實驗分析，利用實驗ii中試劑能證實鐵發(fā)生了電化學腐蝕的實驗方案是_________。 【答案】 碳棒附近溶液變紅 O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+，會干擾由于電化學腐蝕負極生成Fe2+的檢驗 Cl-存在 Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜 AC 連好裝置一段時間后，取鐵片（負極）附近溶液于試管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出現(xiàn)藍色沉淀，則說明負極附近溶液中產生了Fe2+，即發(fā)生了電化學腐蝕 ②a．由實驗iii．蒸餾水，無明顯變化；iv.1.0mol?L-1NaCl溶液，鐵片表面產生大量藍色沉淀；v.0.5mol?L-1Na2SO4溶液，無明顯變化．可知在Cl-存在下，K3[Fe(CN)6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應，故答案為：Cl-存在； b．由小組同學將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進行實驗III，發(fā)現(xiàn)鐵片表面產生藍色沉淀的實驗可分析是Cl-破壞了鐵表面的氧化膜，故答案為：Cl-破壞了鐵表面的氧化膜；