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金属的电化学腐蚀与防护(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2018·青岛高二检测)下列现象与电化学腐蚀无关的是()A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈C.银质奖牌久置表面变暗D.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈【解析】选C。A项,黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中,金属锌为负极,金属铜做正极,Cu被保护,不易腐蚀,和电化学腐蚀有关。B项,铁质器件附有铜质配件,在接触处形成原电池装置,其中金属铁为负极,易生铁锈,和电化学腐蚀有关。C项,银质奖牌长期放置后在其奖牌的表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果,属于化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。D项,生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池,金属铁为负极,易被腐蚀而生锈,和电化学腐蚀有关。2.下列叙述正确的是()A.原电池中阳离子向负极移动B.用铝质铆钉接铁板,铁易被腐蚀C.马口铁(镀锡)的表面一旦破损,铁腐蚀加快D.白铁(镀锌)的表面一旦破损,铁腐蚀加快【解析】选C。A中原电池工作时阳离子向正极移动,错误。B中铝质铆钉接铁板形成原电池,铝作为负极,铁作为正极不容易被腐蚀,错误。C中马口铁(镀锡)的表面一旦破损,铁作为负极,加快腐蚀,正确。D中白铁(镀锌)的表面一旦破损,铁作为正极,受到保护,错误。3.下列防止钢铁锈蚀的措施中,不合理的是()A.车轮的钢圈表面镀镍B.在地下钢铁管道上连接铜块C.改变金属内部结构制成不锈钢D.金属材料表面包上一层塑料层【解析】选B。铁比铜活泼,在地下钢铁管道上连接铜块会加速Fe的腐蚀,B项错误。4.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】选A。水中的钢闸门连接电源负极,阴极上得电子被保护,所以属于使用外加电流的阴极保护法,A正确;金属栏杆涂油漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈,没有连接外加电源,B错误;汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触,从而防止金属铁生锈,没有连接外加电源,C错误;镁的活泼性大于铁,用牺牲镁块的方法来保护钢管而防止铁被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法,D错误。5.某同学做如下实验,已知Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀。世纪金榜导学号装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法正确的是()A.“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀B.用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液,可判断电池的正、负极C.铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同,二者的腐蚀速率相等D.铁片Ⅳ的电极反应式为Fe-3e-Fe3+【解析】选B。对比两个盐桥的双液装置,左图中因两溶液中氯化钠的浓度相等,因此发生的是普通的化学腐蚀,且腐蚀速率相等。右图中因两溶液中氯化钠的浓度不相等,因此发生的是电化学腐蚀,且浓度大的一极是负极,发生的反应是Fe-2e-Fe2+,可以用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的存在,若产生蓝色沉淀,就证明含有Fe2+。故选项B正确。6.如下图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为()A.①②③④⑤B.④③②①⑤C.④③①②⑤D.④②③①⑤【解析】选C。金属腐蚀快慢的比较规律:电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极,结合题给装置选C。7.如图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置,有关说法正确的是世纪金榜导学号()A.若加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属ZnC.该装置为电解池D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化,不需要更换【解析】选A。铁被保护,所以溶液中不会产生亚铁离子,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀,A正确;锌活泼失电子作负极,铁作正极,所以牺牲了锌保护了铁,B错误;该装置没有外接电源,所以是原电池而不是电解池,C错误;远洋货轮船底镶嵌锌块,其中锌与铁构成原电池,锌活泼作负极失电子发生氧化反应,锌被腐蚀,为保护货轮需定期更换,D错误。8.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是世纪金榜导学号()A.正极反应式:2H++2e-H2↑B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀D.此过程中电流从Fe流向Cu【解析】选B。根据题图知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,故A错误;负极上发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+,正极上的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁,反应方程式:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,故B正确;该原电池中铜作正极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,故C错误;该原电池放电时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,电流从Cu流向Fe,故D错误。9.烧过菜的铁锅未及时洗涤(残液中含NaCl等),第二天便出现红棕色锈斑。下列反应表示整个过程可能发生的变化,其中不符合事实的是()A.2H2O+O2+4e-4OH-B.Fe-3e-Fe3+C.Fe2++2OH-Fe(OH)2↓D.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3【解析】选B。根据题意,铁在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀,电极反应为负极Fe-2e-Fe2+,正极2H2O+O2+4e-4OH-,生成的Fe2+与OH-结合为Fe(OH)2,并进一步在空气中被氧化为Fe(OH)3,所以答案选B。10.下图是模拟电化学反应装置图。下列说法中错误的是世纪金榜导学号()A.若X为碳棒,开关K置于N处,可以减缓铁的腐蚀B.若X为锌,开关K置于N处,则X极附近溶液的颜色会变黄色C.若X为碳棒,开关K置于M处,则X电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-D.若X为锌,开关K置于M处,保护铁电极,则为牺牲阳极的阴极保护法【解析】选B。A中若X为碳棒,开关K置于N处,形成电解池,铁作为阴极受到保护。B若X为锌,开关K置于N处,铁受到保护没有失去电子。C若X为碳棒,开关K置于M处形成原电池,X极作为正极,氧气在X极得到电子。D.若X为锌,开关K置于M处,形成原电池,铁受保护。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)11.(12分)(2018·河源高二检测)根据下图装置,回答下列问题。(1)C中Fe极的电极反应式为__________________。(2)B中Fe极的电极反应式为__________________,Cu极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是________________________。【解析】(1)装置C中Zn-Fe-稀硫酸构成原电池,其中Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,Fe作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。(2)装置B中,Cu-Fe-海水构成原电池,其中负极(Fe):2Fe-4e-2Fe2+,正极(Cu):2H2O+O2+4e-4OH-。该装置本质上是发生的吸氧腐蚀,故Cu极附近c(OH-)增大,pH增大。经比较可知铁被腐蚀的快慢顺序为BAC。答案:(1)2H++2e-H2↑(2)Fe-2e-Fe2+增大BAC12.(8分)如图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:(1)铁钉在逐渐生绣。(2)若试管内液面上升,发生________腐蚀,电极反应:负极:________,正极:________。(3)若试管内液面下降,则原溶液呈________性,发生的电极反应:正极:________________。【解析】由题意可知,(2)试管内液面上升,说明试管内压强减小,发生吸氧腐蚀。(3)试管内液面下降,说明试管内气压增大,即发生析氢腐蚀。答案:(2)吸氧2Fe-4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH-(3)较强的酸2H++2e-H2↑(20分钟30分)一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)1.(2018淮北高二检测)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图示,下列与此原理有关说法错误的是()A.正极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀【解析】选C。原电池的正极发生还原反应,由图示可知发生的电极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-,故A正确;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化效率,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B正确;由图示可知,Fe腐蚀的最终产物为FeO,故C错误;管道上刷富锌油漆,形成Zn-Fe原电池,Fe变为正极,可以延缓管道的腐蚀,故D正确。2.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是世纪金榜导学号()A.液滴中的Cl―由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH―形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为Cu-2e-Cu2+【解析】选B。液滴边缘O2多,在碳粒上发生正极反应O2+2H2O+4e-4OH-。液滴下的Fe发生负极反应,Fe-2e-Fe2+,为腐蚀区(a)。A.错误,Cl-由b区向a区迁移;C.错误,液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀;D.错误,Cu更稳定,作正极,反应为O2+2H2O+4e-4OH-。3.下列有关电化学装置的说法正确的是()A.用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S,银器表面发生的反应为Ag2S+2e-2Ag+S2-B.图b装置电解一段时间后,铜电极溶解,石墨电极上有亮红色物质析出C.图c装置中的X若为直流电源的负极,则该装置可实现粗铜的精炼D.若图d装置中的M为海水,则该装置可通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀【解析】选A。形成原电池反应,Al为负极,被氧化,Ag2S为正极被还原,正极反应式为Ag2S+2e-2Ag+S2-,A正确;铜为阴极,发生还原反应,不能溶解,石墨电极上生成氧气,B错误;图c中的X若为负极,粗铜为阴极,不能进行粗铜的精炼,而电解精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,C错误;该装置有外接电源,属于“有外加电流的阴极保护法”,D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共12分)4.(2018·聊城高二检测)(1)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法:①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,其原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的________(填字母编号)。a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极的电极反应式为________________。电解后的铝材需氨洗的目的是______________。阳极氧化膜中有微孔,需进行封孔,封孔的操作方法是___________。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_____________