1、第四章 电化学基础第四节 金属的电化学腐蚀与防护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的过程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：铝很活泼，铝具有很强的抗腐蚀能力是因为铝的表面易形成致密的氧化膜。答案：D2下图装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和饱和硫酸氢钠溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是 Fe2e =Fe2Da
2、试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀解析：a、b 试管中均发 生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的 Fe 发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H 2OO 24e =4OH ，负极为铁：2Fe 4e =2Fe2 ，由于吸收 O2，a 管中气 压降低；b 管中的电解质溶液是显酸性的硫酸氢钠溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H 2e =H2， 负极：Fe2e =Fe2 ，由于放出氢气， b 管中气压增大，故 U 形管中的红墨水应是左高右低， B 选项错误。答案：B3下列说法中，不正确的是( )A. 钢铁发生吸氧腐蚀B. 钢铁发生析氢腐蚀C. 将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好D. 钢闸门作为阴极而受到保护解析
3、：当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生吸氧腐蚀，A 正确；当钢铁表面的水膜显酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生析氢腐蚀，B 正确；将锌板换成铜板后，铜做正极被保护，钢闸门做负极被腐蚀，对钢闸门起不到保护的作用，C 错误；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门做电解池的阴极，D 正确。答案：C4据环保部门测定，我国一些大城市的酸雨 pH3.5。在酸雨季节铁制品极易腐蚀，则在其腐蚀中正极发生的反应是( )AFe2e =Fe2B 2H2OO 24e =4OHC4OH 4e =2H2OO 2D2H 2e =H2解析：酸雨导致的
4、是析氢腐蚀，碳作正极，氢离子得电子生成氢气。答案：D5金属防护的方法错误的是( )A对健身器材涂油漆以防止生锈B将炊具制成铁铜合金而不用纯铁制品C用牺牲锌块的方法来保护船身D自行车的钢圈上镀上一层铬防锈解析：A、D 是涂防腐层防腐；C 是牺牲阳极的阴极保护法； B中将炊具制成铁铜合金，铁的活泼性大于铜，遇到电解质溶液构成原电池，铁作负极加快了铁的腐蚀。答案：B6金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。(1)写出有关电极反应式：铁棒上的电极反应式：_。碳棒上的电极反应式：_。(2)该图所表示的是_(填“析氢”或“吸氧”) 腐蚀。(3)若将 O2 撤走，并将 NaCl 溶液改为稀 H2SO4 溶液，则此
5、图可表示_( 填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，则可将碳棒改为_棒。解析：根据析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件先进行判断，再写出电极反应式。答案：(1) 2Fe4e =2Fe2O 22H 2O4e =4OH(2)吸氧 (3)析氢 锌 (或其他比铁活泼的金属)(时间：40 分钟 满分：100 分)A 级 基础巩固基础题1下列事实不能用电化学理论解释的是( )A用铁桶盛装浓硫酸B生铁比纯铁易生锈C制氢气时用粗锌而不用纯锌D工程施工队在铁制水管外刷一层“银粉”解析：A 的原因是浓硫酸具有强氧化性，能在铁表面形成一层致密氧化膜，反应不能进一步发生，与电化学无关
6、；而 D 的镀层可以防止电化学腐蚀。答案：A2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：水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护， A 项 正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔 绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B 项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C 项错误；地下 钢管连接镁块，形成了原电池，属于 牺牲阳极的阴极保护法，D 项错误 。答案：A3利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是( )A若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，
7、可减缓铁的腐蚀B若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁极发生氧化反应C若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀D若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，X 极发生氧化反应解析：若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，则 Zn、Fe 可以形成原电池，首先被腐蚀的是 Zn，因此可减缓铁的腐 蚀，在 Fe 上发生的是还原反应， A 正确， B 错误。若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，则形成的是电解池， Fe 作电解池的阴极而被保护，故可减 缓铁的腐蚀， X 极是阳极，在阳极上发生氧化反应，C、 D 正确。答案：B4铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列说法中不正确的是(
8、)A正极的电极反应：2H 2e =H2B此过程中还涉及的反应：4Fe(OH)22H 2OO 2=4Fe(OH)3C此过程中铜不被腐蚀D此过程中电子从 Fe 流向 Cu解析：铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应为2Fe 4e =2Fe2 ，正极的电极反应为 O2 2H2O4e =4OH ，总反应为 2FeO 22H 2O=2Fe(OH)2。生成的 Fe(OH)2继续被氧化 4Fe(OH)22H 2OO 2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。答案：A5支持海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法，工作原理如图，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A通
9、入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析：被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱腐蚀的发生，A 正确；通电后，惰性高硅铸铁作阳极，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，B 正确；题干信息有高硅铸铁为惰性辅助阳极，所以高硅铸铁不损耗，C 错误；在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D 正确。答案：C基础题6研究电化学腐蚀及
10、防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )Ad 为石墨，铁片腐蚀加快B d 为石墨，石墨上电极反应为 O22H 2O4e =4OHCd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H 2e =H2解析：由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原 电池，Fe 为负 极，失去电子被氧化变为 Fe2 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，A正确。d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2 2H2O4e =4OH ，B 正确。若 d 为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn 为
11、原电池的 负极， Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁 片不易被腐蚀，C 正确。 d 为锌块 ，由于 电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2 2H2O4e =4OH ，D 错误。答案：D7(18 分) 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_，Fe 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 ZnFe稀 H2SO4构成原电池，其中 Zn 作负极，电极反 应式为：Zn 2e =Zn2 ，Fe 作正极，
12、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) ：2H2OO 2 4e =4OH 。该装置本质上是发生的吸氧腐蚀，故 Fe 极附近 c(OH )增大，pH 增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为 BAC。答案：(1)2H 2e =H2 (2)2Fe 4e =2Fe2 增大 B ACB 级 能力提升8全世界每年因钢铁锈蚀造成大量的损失，某学生欲探究在蒸馏水、氯化钠溶液和醋酸溶液三种条件下铁锈蚀的快慢，设计了如下实验，根据实验作答。实验序号 实验内容(1)在一周的观察过程中，他发现实验序号为_ 的试管中铁钉锈蚀速
13、度最慢。 (2)实验 中发生的是_( 填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”) 。(3)下列防止钢铁锈蚀的措施合理的是_(多选) 。a在自行车的钢圈表面镀镍 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 (4)已知铁钉样品质量为 4.00 g，经实验测得未锈蚀铁的质量分数为 70%，则未锈蚀铁与足量稀硫酸反应生成氢气的体积为_(标准状况)。解析：(1) 发生吸氧腐蚀，铁钉和醋酸能发生氧化还原反应而被腐蚀，所以铁钉腐蚀最慢的是；(2)装置中，铁钉和氯化钠溶液能构成原电池，铁作负极而被腐蚀，属于电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；(3) b 中铁、铜和电解质溶液构成原电池，铁比铜活泼，加快了铁的腐蚀，所以
14、不能起到防腐作用；(4)设生成氢气的体积是 V, Fe H2SO4=FeSO4H 2 56 g 22.4 L 400 g70% VV 1.12 L。4.00 g70%22.4 L56 g答案：(1) (2) 电化学腐蚀 (3)ac (4)1.12 L(或 1 120 mL)9铜在潮湿的空气中也能发生电化学腐蚀。(1)铜_(填“能”或“不能”)发生析氢腐蚀，原因是_。(2)若铜在中性或碱性环境中发生电化学腐蚀，则负极反应为_，正极反应为_，总反应为_。得到的产物还可与空气中的CO2 继续反应，得到铜绿Cu 2(OH)2CO3，化学方程式是_。(3)若铜在酸性环境中发生电化学腐蚀，则正极反应为_，
15、总反应为_。解析：(1) 铜 在金属活动性顺序中排在氢之后，故铜不能发生析氢腐蚀。(2)铜在中性或碱性环境下发生吸氧腐蚀，负极上 Cu 失电子被氧化，正极上 O2得电子被还原，其总反应为2CuO 2 2H2O=2Cu(OH)2。 Cu(OH)2还能继续与 CO2生成Cu2(OH)2CO3。(3)铜在酸性条件下发生电化学腐蚀，必须有 O2参与，即正极反应和负极反应分别为 4H O 24e =2H2O 和2Cu4e =2Cu2 ，其总反应为2Cu4H O 2=2Cu2 2H 2O。答案：(1) 不能 铜不能与酸自发反应生成 H2(2)2Cu4e =2Cu2 2H 2OO 24e =4OH2CuO 2 2H2O=2Cu(OH)22Cu(OH)2CO 2=Cu2(OH)2CO3H 2O(3)4H O 24e =2H2O 2Cu 4H O 2=2Cu2 2H 2O
