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1、4-4金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nH2B马口铁镀(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，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点拨：金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为Mne=Mn；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe2e=Fe2，铁先被腐蚀。常温下，空气中的金属主要发生电
2、化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。2钢铁发生腐蚀时，正极上发生的反应是()A2Fe2e=2Fe2B2Fe24e=2FeC2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe2答案：C点拨：钢铁发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀，其正极氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H2OO24e=4OH3下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()A421356 B462135C542316 D635241答案：B点拨：铁被腐蚀由快到慢顺序：电解池的阳极(4)原电池的负极(2与6，金属活泼性相差越大，负极腐蚀速率越快，则62)吸氧腐蚀(1)原电池的正极(3)电解池
3、的阴极(5)，故选B。4光亮的铁钉在下列情况下最易生锈的是()答案：B点拨：雨水酸性较强，铁钉更容易被腐蚀。植物油为非电解质，保护了铁钉，最不容易被腐蚀。5铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为4Fe3O2xH2O=2Fe2O3xH2O。如右图为放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()ABC D答案：C点拨：处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈腐速率较慢；处已与电解质溶液接触，但处含O2较少，所以处腐蚀最快。6(2012试题调研)下列说法正确的是()A铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应B电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠C给铁钉镀铜可采用CuSO4
4、作电镀液D生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀答案：C点拨：铅蓄电池放电时铅电极作负极，负极发生氧化反应，A错误；电解饱和食盐水的方程式为2NaCl2H2OH22NaOCl2，B错误；食盐水是中性溶液，该条件下发生铁的吸氧腐蚀，D错误。7下列关于铁器的使用注意事项不正确的是()A避免长期接触潮湿空气B避免与酸性物质接触C不能接触干燥的空气D用水经常冲洗自行车防锈答案：CD点拨：铁制品的腐蚀主要是电化学腐蚀，包括析氢腐蚀(在酸性条件下)，吸氧腐蚀(在中性条件下)，但主要是吸氧腐蚀。为了防止腐蚀，就要切断发生电化学腐蚀的条件，隔绝空气(如在金属表面涂油漆、矿物油等或镀层进行保护)，使金属制品表示保持干燥
5、。A中防腐方法正确；B中如果与酸性物质接触，会发生化学腐蚀，所以要避免与酸性物质接触；C项错误；D项中经常用水冲洗自行车，如果不及时擦干也容易生锈。8钢铁生锈过程发生如下反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。下列说法正确的是()A反应中电子转移数目相等B反应中氧化剂是氧气和水C与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀答案：A点拨：反应中水既不是氧化剂，也不是还原剂，B项错。选项C中钢质(主要成分是Fe)水管与铜质(主要成分是Cu)水龙头构成原电池，较活泼的钢质水管腐
6、蚀速率加快，C项错。钢铁可认为是铁碳合金，在潮湿的空气中构成了原电池，易发生电化学腐蚀而使铁生锈。9为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是()A装置左侧的液面一定会上升B左侧液面装置比装置的低C装置中的铁钉腐蚀最严重D装置中的铁钉几乎没被腐蚀答案：B点拨：中铁钉发生吸氧腐蚀，左端液面上升；中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，中左端下降；中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。10钢铁制品露置在潮湿的空气中，下列变化不可能发生的是()AFe2e=Fe2B2H2
7、e=H2C4OH4e=2H2OO2D4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3答案：C点拨：钢铁制品露置在潮湿的空气中既可能发生析氢腐蚀，也可能发生吸氧腐蚀，但负极反应都是Fe2e=Fe2(氧化反应)。析氧腐蚀的正极反应2H2e=H2(还原反应)，吸氧腐蚀的正极反应为2H2OO24e=4OH，最后生成Fe(OH)2，Fe(OH)2继续与空气中O2作用生成Fe(OH)3；4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。二、非选择题11钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。(1)工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)的化学方程式：_。(
8、2)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈(Fe2O3xH2O)，反应的化学方程式为：_。(3)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被完全除尽后，溶液中继续发生的化合反应的化学方程式为：_。答案：(1)3COFe2O32Fe3CO2(2)4Fe3O22xH2O=2Fe2O3xH2O(3)2FeCl3Fe=3FeCl2点拨：铁在潮湿的空气中生锈既有氧气参加又有水参加，发生的反应较为复杂，可以写出总的化学方程式；盐酸除去铁锈后，溶液中的氯化铁与铁可以继续发生反应。12钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的1/4。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，写出该腐蚀过程
9、中的电极反应式。正极：_；负极：_。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用下图所示的甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_。(请写出具体金属名称)(3)下图中乙方案也可降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。答案：(1)O22H2O4e=4OHFe2e=Fe2(2)锌(3)负点拨：甲是利用原电池原理对金属防护，被保护的铁闸门必须作正极，焊接在铁闸门上的固体材料R作负极，必须比铁活泼且不与水反应。乙是利用电解池原理对金属防护，被保护的金属作阴极。13如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常
10、温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)_；在电化学腐蚀中，负极反应是_；正极反应是_；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有：_；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)。答案：(1)3、4、5、
11、6Fe2e=Fe2(或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液存在(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等点拨：(1)不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，3、4、5、6发生了电化学腐蚀。负极反应Fe2e=Fe2，正极反应O22H2O4e=4OH。(2)1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质溶液的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈
12、蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。14(2012试题调研)(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。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的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。a. NH3 bCO2 c. NaOH dHNO3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_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极材料的原因是_
13、。(3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。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：2Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O36H(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2，使电解质溶液中的Cu2保持不变(3)N牺牲阳极的阴极保护法点拨：(1)冒气泡的原因是Al与NaOH发生反应，离子方程式为：2Al2OH2H2O=2AlO3H2；使AlO转变成Al(OH)3沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3沉淀容易溶解。阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：2Al3H2O6e=Al2O3
14、6H；(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2。(3)铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。15(2012经典习题选萃)金属由于其优良的物理化学性能，在工农业生产以及国防中大量使用。钢铁是应用最广的金属材料，但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重。因此对其的防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法：如制成耐腐蚀合金，表面“烤蓝”，电镀另一种金属以及电化学保护等方法。(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀，请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应：负极：_；正极：_。(2)合金的
15、性能各种各样，人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。请回答：作为建筑材料的铝合金利用了该合金的哪些特性(至少回答两点)?_。由于人体摄入较多的Al，对人的健康有害，所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是_，理由是_。(3)钢铁表面常电镀一层Cr而达到防腐蚀的目的，这是由于Cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答：电镀过程中，阴极是_，电解质一定含有_离子，阳极材料是_；电镀Cr时，不能使用CrO或Cr2O作为镀液，请说明原因：_。答案：(1)2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH(2)主要利用了合金的强度较高、密度小、耐腐蚀等特点不锈钢不锈钢强度高、耐腐蚀，无有害健康的离子进入食
16、物(3)镀件Cr3纯铬由于CrO、Cr2O均带有负电荷，电镀过程中向阳极移动，不能在阴极上放电析出Cr点拨：根据原电池反应原理，不难回答问题(1)，对于(2)注意联系日常生活接触到的铝和不锈钢知识。问题(3)考查电解电镀原理，阴极发生的是还原反应，故可以使Cr3还原成Cr而析出，由于电解液中的Cr3不断消耗，因此要有阳极溶解补充。故阳极应为Cr。同时要掌握电解过程中阴阳离子的定向移动问题。补牙剂与原电池常用的补牙剂中有一种汞合金，它含有几乎等质量的汞、银、锡、铜和锌。这种补牙剂十分坚固，耐腐蚀，不产生有毒物质或可溶性物质。但是，用了这种补牙剂的人可能会碰到一个麻烦，当他们享用口香糖或糖果时，如果补过的牙不小心咬到包装用的铝箔啊！疼！据牙科医生说，两颗坏牙上的补牙剂接触时也会产生疼痛。这是为什么呢？补牙剂汞合金中含有组成大致为Ag2Hg3、Ag3Sn、SnxHg(x79)的物质，它们可能发生电极反应，如：3Hg4Ag6e2Ag2Hg3Sn23Ag2e=Ag3Sn铝比汞合金中任何一种金属都活泼，可能发生的电极反应为：AlAl33e当铝与这种补牙剂接触时，唾液充当电解液，铝电极发生氧化反应成为负极，补牙剂中的合金发生还原反应成为正极，形成一个微电池。微电池产生的微电流刺激牙神经，就产生了疼痛感。