高考化学考点36 金属的电化学腐蚀与防护

1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀图示条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性来源：学_科_网Z_X_X_K电极反应负极Fe2eFe2+正极2H+2eH2O2+2H2O+4e4OH总反应式Fe+2H+Fe2+H22Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)+(3x)H2O。3金属腐蚀的防护方法（1）改变金属的内部组织结构例如把铬、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，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。（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，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应用保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片保护土壤、海水及水中的金属设备实例示意图考向一 金属的腐蚀快慢与防护方法的比较典例1 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为A B C D【答案】C1利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法不正确的是A若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于M处，铁电极的反应：Fe2e Fe2+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，铁电极的反应：2H+2eH2过关秘籍（1）判断金属腐蚀快慢的规律对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。（2）两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。考向二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀典例1 一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3下列说法不正确的是A.在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C.在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H+4e-2H2OD.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】C2铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图所示。下列说法不正确的是A因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C铜极上的反应是2H+2e H2、O2+4e+4H+2H2OD在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀1下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A.铜铁接触处，在潮湿的空气中直接发生反应：Fe-3e-Fe3+，继而形成铁锈B.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法C.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程D.在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀2图的目的是精炼铜，图的目的是保护钢闸门，下列说法不正确的是A.图中a为纯铜B.图中向b极移动C.图中如果a、b间连接电源，则a连接负极D.图中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜3如图是自来水表的常见安装方式。下列有关说法不正确的是A该安装方式的水表更容易被腐蚀B发生腐蚀过程中，电子从接头流向水表C腐蚀时水表发生的电极反应为2H2O+O2+4e4OHD腐蚀过程还涉及反应：4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)34某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是A.区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀B.区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀C.区Zn电极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe被保护D.区Zn电极的电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀5在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。下列说法不正确的是A图1中，铁钉不易被腐蚀B图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成C铝制品表面出现白斑可以通过图3装置进行探究，Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移，负极反应式：2Cl-2e-Cl2D图3装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑6青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。环境中的Cl扩散到孔口，并与各电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl下列说法不正确的是A腐蚀过程中，负极c被氧化B环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2+3OH+ClCu2(OH)3ClC若生成 2.145 g Cu2(OH)3Cl，则理论上消耗标准状况氧气体积为0.448 LD正极的电极反应式为：正极反应是 O2+ 4e+2H2O4OH7某同学做了如下实验：装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法中正确的是A.加热铁片所在烧杯，电流表指针会发生偏转B.用KSCN溶液检验铁片、附近溶液，可判断电池的正、负极C.铁片、的腐蚀速率相等D.“电流计指针未发生偏转”，说明铁片、铁片均未被腐蚀8在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重大问题。某化学兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究。（1）分别在三个洁净干燥的试管中各加入一个洁净无锈的铁钉，再向、号两个试管中分别加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，然后向号试管中加入少量植物油，将号试管塞上木塞。请判断：_号试管中的铁钉最容易生锈。由此可见，铁制品生锈需要的条件是_。（2）如图2所示，处于A、B、C三种不同环境中的铁片，被腐蚀的速率由大到小的顺序是_(用字母表示)。（3）据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的4%。钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反应为_。请写出用稀硫酸除去铁锈的化学方程式：_。请根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：_、_。12017江苏双选下列说法正确的是A反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的H 0 B地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C常温下，KspMg(OH)2=5.61012，pH=10的含Mg2+溶液中，c(Mg2+)5.6104 molL1D常温常压下，锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2，反应中转移的电子数为6.02102322017新课标支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，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32015上海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Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e 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 H21【答案】B【解析】若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故A正确；若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，氧气在该极发生还原反应，故B不正确；若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故C正确；若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，X极为阳极，发生氧化反应，铁电极为阴极，发生还原反应，故D正确。2【答案】B【解析】铁、铜和水膜形成原电池，因为铁的金属性比铜强，所以铁为负极，铁铆钉被氧化而腐蚀，A正确；若水膜中溶解了SO2，则发生析氢腐蚀，铁铆钉腐蚀的速率加快，B不正确；铜极发生还原反应，根据题图知铜电极吸收了氧气且生成氢气，所以发生两个电极反应：2H+2eH2、O2+4e+4H+2H2O，C正确；在金属表面涂一层油脂，可隔绝空气和水，能防止铁铆钉被腐蚀，D正确。1【答案】B【解析】Cu、Fe和电解质溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式为Fe-2e-Fe2+，故A错误;Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极而被腐蚀，Fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法，故B正确;金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过程，故C错误;强酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀，故D错误。3【答案】A【解析】构成原电池，腐蚀铁，保护铜，所以该安装方式的水表不易被腐蚀，故A不正确；电子由铁流向铜，即电子从接头流向水表，故B正确；水表发生了吸氧腐蚀，氧气在水表的表面得电子，电极反应式为2H2O+O2+4e4OH，故C正确；负极放电产生的Fe2+与正极产生的OH结合成 Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，所以腐蚀过程还涉及反应：4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3，故D正确。4【答案】A【解析】区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-，Cu电极上不产生气泡，A项错误;区Cu为阴极，电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B项正确;区Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-Zn2+，Fe为正极，得到保护，C项正确;区Zn为阴极，电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D项正确。6【答案】C【解析】A、根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是a，A正确；B、Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2+3OH+ClCu2(OH)3Cl，B正确；C、nCu2(OH)3Cl=2.145 g214.5 g/mol=0.01 mol，根据转移电子相等可得n（O2）=0.01 mol22/4=0.01 mol，故在标准状态体积为V=0.01 mol22.4 L/mol=0.224 L，C错误；D、氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+ 4e+2H2O4OH，D正确，答案选C。【名师点睛】掌握电化学原理是解题的关键。电化学知识包括原电池和电解池，首先要确定装置是原电池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源，若有就是电解池，否则就是原电池。电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式，并根据电性作用原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时，活动性强的电极为负极，发生氧化反应，活动性弱的电极为正极，正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理，结合电极及电解质溶液的酸碱性正确书写电极反应式，利用好图示及题干提供的信息，是本题解决的关键。尤其要注意电解质溶液的性质。7【答案】A【解析】A.温度不同，反应速率不等，能够产生电流，电流表指针会发生偏转，故A正确;B.两烧杯中溶液的浓度不同，发生离子的定向移动，产生电流，铁失去电子发生氧化反应，生成亚铁离子，与KSCN溶液无明显现象，不能判断电池的正、负极，故B错误;C.铁片中未构成原电池、铁片构成了原电池，腐蚀速率一定不相等，故C错误;D.“电流计指针未发生偏转”，说明铁片、铁片未构成原电池，但铁片表面均发生吸氧腐蚀，故D错误;故选A