化学第四章电化学基础第4节金属的电化学腐蚀与防护作业含解析新人教版选修4

化学第四章电化学基础第4节金属的电化学腐蚀与防护作业含解析新人教版选修4

金属的电化学腐蚀与防护 ‎1．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　)‎ A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑‎ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 答案　C 解析　金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子：M－ne－===Mn＋，A项错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，则铁先被腐蚀，B项错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C项正确，D项错误。‎ ‎2．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是(　　)‎ A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面比装置Ⅱ的低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀 答案　B 解析　装置Ⅰ中的铁钉处于盐酸的蒸气中，发生析氢腐蚀，使左侧液面下降；装置Ⅱ中的铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加快铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性、无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被腐蚀。‎ ‎　金属的腐蚀 ‎(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。‎ ‎(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。‎ ‎(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。‎ - 5 -‎ ‎(4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。‎ ‎3．‎ 铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如右图所示，下列有关说法中，不正确的是(　　)‎ A．正极的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑‎ B．此过程中还涉及的反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3‎ C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe流向Cu 答案　A 解析　吸氧腐蚀的电极反应：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液中发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，Fe(OH)2继续被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。‎ ‎4．下列金属防护属于电化学保护的是(　　)‎ A．涂油漆 B．外加电流的阴极保护法 C．在金属表面覆盖一层保护层 D．改变金属内部组成结构 答案　B 解析　运用电化学知识，可采用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法对金属进行保护，前者利用了原电池原理，后者利用了电解池原理。‎ ‎5．下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 B．铁表面镀锌时，锌作阳极 C．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 D．在自然界中，青铜中的锡可对铜起保护作用 答案　A 解析　钢管与铜管在潮湿的空气中形成原电池，钢管作负极，受到腐蚀，故A项错误；电镀时，镀层金属作阳极，故B项正确；C项属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，锡比铜活泼，可形成原电池保护铜，故正确。‎ ‎6．下列有关金属的保护方法的说法中正确的是(　　)‎ A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 - 5 -‎ B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 答案　B 解析　A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而易生锈；B项中镀层破损后由于锌的金属性比铁强，和铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；C项应是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。‎ ‎7．‎ 研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　D 解析　d为石墨，则铁片作负极，铁片腐蚀加快，A项正确；d为石墨，则铁片发生吸氧腐蚀，石墨作正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；d为锌块，锌比铁活泼，锌块作负极，铁片作正极被保护起来，不易被腐蚀，C项正确；d为锌块，铁片上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。‎ ‎　金属防护方法 ‎(1)改变金属的内部组织结构 如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。‎ ‎(2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种普遍采用的防护方法。‎ ‎①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。‎ ‎②金属保护层：如铜制品上镀镍、银、金等。‎ ‎(3)电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 - 5 -‎ 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。负极(阳极)要定期予以更换 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护 ‎8．‎ 根据如图装置判断，以下叙述正确的是(　　)‎ A．铁电极作正极 B．该装置可以减缓铁的腐蚀 C．铁电极上发生的反应为Fe－3e－===Fe3＋‎ D．碳电极上发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 答案　D 解析　铁和碳电极通过导线连接并插入盛有3% NaCl溶液的烧杯中，形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，铁发生吸氧腐蚀，铁电极为负极而加速腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A、B、C三项均错误。碳电极作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。‎ ‎9．全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的十分之一。一种钢铁锈蚀原理示意图如下所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．缺氧区：Fe－2e－===Fe2＋‎ B．富氧区：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．Fe失去的电子通过电解质溶液传递给O2‎ D．隔绝氧气或电解质溶液均可有效防止铁生锈 答案　C - 5 -‎ 解析　由图可知，Fe失去的电子通过金属导体传给了富氧区的氧气，而且电子不能通过电解质溶液，故C错误。‎ ‎10．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了如下图所示的快速、易行的方法：‎ 首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3 min左右，观察到的实验现象：①直形管中潮湿的铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面变暗，锈蚀不明显。‎ 试回答以下问题：‎ ‎(1)按接触的介质不同，可将金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于______________。能表示其原理的反应方程式为______________________________。‎ ‎(2)仪器A的名称为______________，其中装的药品可以是________，其作用是________。‎ ‎(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为________________________。决定铁生锈快慢的一个重要因素是________。‎ 答案　(1)电化学腐蚀　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ ‎(2)球形干燥管　碱石灰(或无水氯化钙)　干燥O2‎ ‎(3)与O2和水同时接触　氧气浓度 解析　钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。此实验中直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必要前提，但不能说明潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，说明O2浓度是影响铁生锈快慢的一个重要因素。‎ - 5 -‎