2019年高中化学专题18金属的电化学腐蚀和防护难点大串讲学案新人教版选修4.doc

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1、1专题 18 金属的电化学腐蚀与防护2知识一 金属的腐蚀【例 1】下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )A金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈3D金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【答案】D【解析】【变式】1.如右图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）试管内液面上升，则原溶液呈_，电极反应方程式：负极：_，正极：_。(2)若试管内液面下降，则原溶液呈_，发生_腐蚀，电极反应方程式：负极：_，正极：_。【答

2、案】 (1)很弱酸性或中性 2Fe4e =2Fe2 O24e 2H 2O=4OH (2)酸性 析氢 Fe2e =Fe2 2H 2e =H2【解析】根据装置特点判断铁钉腐蚀的类型；根据实验现象判断电化学腐蚀的类型。由构成原电池的条件有两种不同的材料(Fe 为负极，C 为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据电化学腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被消耗，铁钉发生吸氧腐蚀，据此写出电极反应；相反试管内液面下降，说明试管内压强增大，试管内产生了新气体，铁钉发生析氢腐蚀。以此写出电极反应。2.如图装置中，U 形管内为红墨水，a、b

3、 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是4A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨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 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀【答案】B3铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是 ( )A正极电极反应式为 2H 2e =H2B此过程中还涉及反应：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 移向 Cu【答案】A【解析】图中所示吸氧腐蚀中，铁作负极，铜作正极，溶解了 O2的水膜作电解质溶液，正极电极反应式为

4、 O22H 2O4e =4OH ，A 错误；负极电极反应式为 Fe2e =Fe2 ，Fe 2 和正极产生的 OH 结合生成 Fe(OH)2，Fe(OH) 2不稳定，容易被空气中的 O2氧化生成 Fe(OH)3，化学方程式为 4Fe(OH)22H 2OO 2=4Fe(OH)3，B 正确；形成的原电池中铜作正极，负极失电子容易被腐蚀，正极不发生反应，所以铜不被腐蚀，C 正确；腐蚀过程中，外电路上电子从负极铁流向正极铜，D 正确。4一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液 pH 的关系如下表。pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14腐蚀快慢 较快 慢 较快主要产物 Fe2 Fe3O4 Fe2O3 Fe

5、OError!下列说法错误的是( )A当 pH6 时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C当 pH14 时，正极反应为 O24H 4e =2H2OD将碱性溶液煮沸除去氧气后，碳钢腐蚀的速率会减缓【答案】C【解析】知识二 金属腐蚀快慢的判断【例 2】如下图所示装置中都盛有 0.1 mol/L 的 NaCl 溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( )A BC D【答案】D【解析】6【变式】1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )A BC D【答案】C【解析】先判断装置是形成原电池还是电解池，再分析金属活动性的差别。中 Fe 为负极，杂质 C为正极，

6、属于钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀速率较慢。、实质均为原电池装置。中 Fe为正极，被保护；、中 Fe 为负极，均被腐蚀。但相对来说 Fe 和 Cu 的金属活动性差别较 Fe 和 Sn 的大，故 FeCu 原电池中 Fe 的腐蚀速率较快；中 Fe 接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了 Fe 的腐蚀；中 Fe 接电源负极作阴极，Cu 接电源正极作阳极，防止了 Fe 的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。知识三 金属的防护7【例 3】下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )金属表面涂抹油漆 改变金属内部结构 保持金属表面清洁干燥 金属表面进行电镀 使金属表面形成致

7、密的氧化物薄膜A B C D全部【答案】D【解析】【变式】钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。8(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，可能发生的化合反应的化学方程式为：_。(2)利用如下图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关 K 应置于_处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。(3)上图中若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时间后，当铁件质量增加 3.2 g 时，X

8、电极溶解的铜的质量_3.2 g(填“” 或“”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：_。【答案】(1)2FeCl3Fe= =3FeCl2(2)N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)(3)甲丙(2)高 (3)2H 2OO 24e =4OH(4)将金属放在油脂或有机溶剂中【解析】15Fe、C 粉食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀。故乙中液面最高；甲中 Fe 粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于 C 的含量少，故不如乙中 Fe 腐蚀的快，丙中乙醇为非电解质，Fe 粉炭粉形不成原电池，Fe 受到保护，故可把钢铁放在油脂或有

9、机溶剂中进行保护。15钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是_。(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：A 电极对应的金属是_(写元素名称)，B 电极的电极反应式是_。若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为 5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_ mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_。【答案】(1)2FeCl3Fe= =3

10、FeCl2 (2)BD(3)铜 Cu 2 2e =Cu0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀【解析】1616对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，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_。aNH 3 bCO 2cNaOH dHNO 3以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_，取少量废电解液加入 NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀；产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防

11、止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是_ _。(3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。17若 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于_处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。【答案】(1)2Al2OH2H2O=2AlOError!3H2 b 2Al3H2O6e=Al2O36H HCO Error!与 H反应使 H浓度减小，使 Al3的水解平衡向右移动，产生 Al(OH)3 沉淀(2)补充溶液中的 Cu2，保持溶液中的 Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法【解析】17铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。(1)某原电池装置如上图所示，右侧烧杯中的电极反应式为_，左侧烧杯中的 c(Cl )_(填“增大”、“减小”或“不变”)。已知下图甲、乙两池的总反应式均为 FeH 2SO4=FeSO4H 2，且在同侧电极(指均在18“左电极”或“右电极”)产生 H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)装置丙中，易生锈的是_(填“a”或“b”)点。装置丁中可观察到的实验现象是_ _。【答案】(1)2H 2e =H2 增大甲池中：左Fe，右C乙池中：左Fe，右C(2)a 铁屑表面生成红棕色锈斑，试管内液面上升【解析】