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创新 立异 设计 学年 高中化学 专题 同步 训练 打包 28 苏教版 选修

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【创新设计】2014-2015学年高中化学 专题1-3同步训练（打包28套）苏教版选修4,创新,立异,设计,学年,高中化学,专题,同步,训练,打包,28,苏教版,选修

内容简介：

1 第三单元 金属的腐蚀与防护 目标要求 解金属防护的方法。 一、金属的电化学腐蚀 1金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的概念：金属的腐蚀指的是 金属或合金 跟周围环境中接触到的物质发生 化学反应被氧化而腐蚀损耗 的现象。 (2)金属腐蚀后的特征 金属被腐蚀后，在 外形 、 色泽 以及 机械性能 等方面都发生一定的变化。 (3)金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质是金属原子 失去电子变成阳离子 的过程。也就是说，金属 腐蚀的本质是金属发生了 氧化反应 。 (4)金属腐蚀的类型 由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 化学腐蚀 金属 与其他物质 (如 直接 接触发生 氧化还原反应 而引起的腐蚀。 电化学腐蚀 不纯的金属或合金 发生 原电池 反应，使 较活泼的金属失去电子被氧化 而引起的腐蚀。 2电化学腐蚀 (1)实验探究 a b 实验步骤：向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸 润湿过的两支具支试管 (分别标记为 a、 b)中。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱 (在水中滴加几滴红墨水 )的变化和试管中的现象。 实验现象：两支具支试管中都有红色铁锈产生， a 装置导管内水柱上升， b 装置导管内水柱低于小试管液面。 实验结论：装置 明大试管内气体体积减小， 于是空气中的气体，故是氧气，发生吸氧腐蚀；装置 明大试管内有气体生成，根据有铁和醋酸存在，生成的气体是氢气，发生析氢腐蚀。 a、 b 装置构成原电池， 料电池的反应。 (2)原理分析 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶解有氧气的水膜，它与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。 为正极，溶有 负极： 24e =2(氧化 反应 ) 正极： 24e =4(还原 反应 ) 总反应： 22=2H)2， 4H)2 2=4H)3， 2 H)3脱去一部分水生成的 为铁锈的主要成分。所以实 验 a 具支试管中 强减小，导管中水面上升。因此铁在这种环境中被腐蚀称为吸氧腐蚀，钢铁的这种腐蚀还是占主要的。 如果钢铁表面水膜的酸性较强 (如在某些化工厂附近的酸性气氛中 )，此时，正极就会析出氢气。其电极反应如下： 负极： 2e =(氧化 反应 ) 正极： 2H 2e = 还原 反应 ) 总反应： 2H = 。 如果钢铁表面水膜的酸性较弱，随着氢气的析出，水膜的 升， 与 结合生成 H)2， H)2继续与空气中的 成 H)3，进而形成铁锈，这种形成铁锈的方式叫析氢腐蚀。 总之无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都不断地被氧化，且金属腐蚀主要是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中吸氧腐蚀又是主要的。 二、金属的电化学防护 1金属防护原理 金属材料大多易被腐蚀，所以要从金属腐蚀的 化学反应原理 和金属腐蚀的 类型 来考虑金属防护的方法。 2金属防护的措施 (1)表面覆盖保护层 将电解质溶液改为 非电解质 ，如涂上油漆、矿物性油脂等； 镀上一层 纯金属 (锌、锡、铬、镍 )以改变电极。如：表层镀锌的镀锌铁 (俗称白铁皮 )破损后，铁为正极，不腐蚀；锌为负极，被腐蚀，可以不断补充锌，保护铁，延长钢铁的使用期。而表层镀锡的镀锡铁 (俗称马口铁 )，价格虽比镀锌铁低，但表层磨损后，锡为正极，铁为负极，加快了钢铁的腐蚀。此外，还可将铁钝化使之表面形成一层致密的 (2)电化学保护法： 牺牲阳极的阴极保护法 这种方法通常是在被保护的钢铁设备 (如锅炉的内壁、船舶的外壳等 )上装上若干 锌块 ，作原电池的 负极 (阳极 )，不断遭受腐蚀，定期拆换，而作为 正极 (阴极 )的 钢铁设备 就被保护了下来。 外加电流的阴极保护法 这种方法是将被保护的钢铁设备 (如钢闸门 )作 阴极 ，用惰性电极作 辅助阳极 ，两者均存在于 电解质溶液 中，接上 外接直流电源 。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷 (电子 )的积累，抑制了钢铁发生失去电子的作用 (氧化反应 )，从而防止了钢铁的腐蚀。 (3)用改变金属组成和结构的方法防止金属腐蚀。如铁与铬、镍形成不锈钢。 知识点一 金属的腐蚀 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 M =M(OH)n B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 解析 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。 M =； n、成电化学腐蚀，主要是 2e =，铁先被腐蚀。常温下，空气 中的金属主要发 3 生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂 (S)等反应，发生化学腐蚀。 2钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 22=2H)2。以下说法正确的是 ( ) A负极发生的反应为 2e = B正极发生的反应为 22e =4 C原电池是将电能转变为化学能的装置 D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 答案 A 解析 由原电池反应式知负极的电极反应式为 2e =，正极的电极反应式为24e =4，所以 A 对 B 错；原电池是将化学能转化为电能的装置， C 错；根据原电池原理，钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀， D 错。 2如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于 _腐蚀。 (2)若试管内液面上升，则原溶液呈 _性，发生 _腐蚀，电极反应式：负极： _， 正极： _。 (3)若试管内液面下降，则原溶液呈 _性，发生 _腐蚀。电极反应式：负极_， 正极： _。 答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 24e =2 24e =4 (3)较强的酸 析氢 2e = 2H 2e = 解析 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料 (负极，碳为正极 )，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。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小 ，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。 知识点二 金属的防护 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 使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A B C D全部 答案 D 解析 金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中 中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的； 中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。 4下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 ( ) A纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用 C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 答案 D 解析 纯银器的表面在空气中易生成硫化物失去光 泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外壳上连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护；要采用电解原理保护金属，应将金属与电源的负极相连，即作电解池的阴极。 4 练基础落实 1以下防腐措施中，属于电化学保护法的是 ( ) A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B在金属中 加入一些铬或者镍制成合金 C在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D在金属表面喷漆 答案 C 解析 在轮船的船壳水线以下部分，装上锌能形成铁 锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。 2铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易发生腐蚀的主要原因可描述为 ( ) A形成原电池，铝作负极 B形成原电池，铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝质铆钉发生了化学腐蚀 答案 A 解析 金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极，电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜经导线流向铝。 3钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 22=2H)2。以下说法正确的是 ( ) A负极发生的反应为 2e = B正极发生的反应为 22e =4 C原电池是将电能转化为化学能的装置 D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 答案 A 解析 由原电池反应式知：负极为 2e =，正极为 24e =4，所以 A 对、 B 错；原电池是将化学能转化为电能的装置， 据原电池原理，钢柱在空气与 水交界处更容易腐蚀， 练方法技巧 a、 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 2e = D 答案 B 解析 本题考查了电化学腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，解答时注意电解质的酸碱性。生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小； 生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故 5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 ( ) 5 A装置 左侧的液面一定会下降 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 解析 装置 中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出 左侧液面下降，右侧液面上升；装置 中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于 这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的 左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置 中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，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侵蚀。 练综合拓展 6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是 _ _； (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、 6 2e =(或 24e =2) 24e =4 (2)湿度、温度、 解质的存在 (3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等 解析 解答第 (1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，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，实验 3、 4、 5、 6