金属的电化学腐蚀与防护-高考化学专题

1、考点36金属的电化学腐蚀与防护知识整乡.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。.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀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在在同时发生，电化学腐蚀更晋遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析:条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe- 2e-Fe2+正极2H+2e-H2 TO2+2H2O+4e-4OH-总反应式Fe+2H+Fe2+H2 T2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更晋遍铁

2、锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3, 2Fe(OH)Fe2O3 xH2O(铁锈)+(3-x)H 2。.金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的内部组织结构例如把铭、馍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法。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

3、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L e-铜 e T HU t ”0 9s a Lm J shB：蹒a带耨脚二迎农二 4二r於 F十二二姆料成- -淹。点考向考向一金属的腐蚀快慢与防护方法的比较考向一金属的腐蚀快慢与防护方法的比较典例引领典例1 为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有舰体与直流电源相连；舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是A.方法中舰体应连电源的正极B.方法中镶嵌金属块可以是锌C.方法为牺牲阳极的阴极保护法D.方法为外加电流

4、的阴极保护法【解析】方法舰体做阴极，应连电源的负极，故A错误；方法为牺牲阳极的阴极保护法，镶嵌金属块作原电池的负极，其活泼性需要大于Fe,可以是锌，故 B正确；方法利用电解原理，为外加电流的D错误。阴极保护法，故 CD错误。变式拓展1.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：Fe-2e-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+2e-=H2Tg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

5、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引领典例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+Fe3O4Fe2O3FeO2卜列说法不正确的是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

6、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【解析】pH6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，B正确；pH14的溶液，氧气与水反应得电子：O2+2H2O+4e-4OH-, C错误；煮沸后除去了氧气，碳钢的腐蚀速率会减缓，D正确。【答案】C变式拓展2 .假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。为各装置中的电 极编号。下列说法错误的是nt甘L： TLr 陆取外悒和 稀硫酸CuCL溶液CuCL溶液NhCI溶液A.当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B.当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生C.当K闭合后，整个电路中电子

7、的流动方向为一；一；一；一D.当K闭合后，A、B装置中pH变大，C装置中pH不变、各点冲关*.如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为A.C.D.一O2+一O2+2H2O + 4e =4OHA.钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍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负极相连以保护它不受腐蚀 3.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防口海电方晴护原理如图所示。下列说法错误的是口海电方晴铁帽棒坏铁帽

8、揖润的维摩于表面A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O + 2e =H2U2OHC.断电时，锌环上的电极反应为Zn2+ + 2e =ZnD.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀.将两根铁钉分别缠绕铜丝和铝条，放入滴有混合溶液的容器中，如图所示，下列叙述错误的是a中铁钉附近呈现蓝色沉淀b中发生吸氧腐蚀b中铁钉附近呈现红色a中铜丝附近有气泡产生.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是经酸化的怫N3 口溶液图2镁匕, 钢晓K线 输啦。图A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，滴加少量 K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发

9、生化学腐蚀D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极.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b与扎偎化川一一 总体极产物作用生成多孔粉状锈CU2 (OH) 3Cl-扩散到孔口，并与各电b与扎偎化川一一 总体A.腐蚀过程中，负极 c被氧化Cu2(OH) 3Cl Cu2(OH) 3Cl ,其离子方程式为 2Cu2+3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl JC.若生成 2.145 g Cu2(OH)3Cl,则理论上消耗标准状况

10、氧气体积为0.448 LD,正极的电极反应式为：正极反应是O2+ 4e-+2H2O4OH-.某同学做了如下实验:Nul溶液口溶液+4K mL蒸僻水现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转卜列说法中正确的是A .加热铁片I所在烧杯，电流表指针会发生偏转B.用KSCN溶液检验铁片出、IV附近溶液，可判断电池的正、负极C.铁片I、m的腐蚀速率相等D.电流计指针未发生偏转”，说明铁片I、铁片n均未被腐蚀I、nI、n号两个试管中分别加入经煮(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，再向沸迅速冷却的蒸储水，然后向n号试管中加入少量植物油，将 出号试管塞上木塞。请判断： 号试管中的铁钉最容

11、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字母表不)。(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:直通高考2019江苏直通高考2019江苏将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e跌、炭 粕合物A.铁

12、被氧化的电极反应式为Fe-3e跌、炭 粕合物一Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀2.D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀2.力福C-!理时间后滴入1 znfe(溶液1取出的少 才状图K近 的溶液rR-aj 害哂溶液取出的少 3-量尺附近 的溶液在Fe表向生成监色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀2018北京验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl 溶液)。卜列说法不正确的是A.对比，可以判定 Zn保护了 FeB,对比，K3Fe (CN) 6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu ,用的方

13、法可判断 Fe比Cu活泼3.20173.2017江苏双选下列说法正确的是A.反应 N2(g)+3H2(g)k1b2NH3(g)的 AH 0B.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=5.6 10-12, pH=10 的含 “2+溶液中，c(Mg2+) 。.【答案】B【解析】弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时， Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，加快了 Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了 Fe, C正 确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。.【答案】C【解析】

14、通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故A正确；铁帽为阴极，阴极上H+得到电子生成氢气，阴极电极反应为 2H2Q+2e =H 2U2OH ,故B正确；断电时，锌 铁形成原电池，锌失电子生成 Zn2+,锌环上的电极反应为 Zn-2e =Zn 2+, Fe作正极被保护，仍能防 止铁帽被腐蚀，故 C错误、D正确。.【答案】C【解析】a中形成原电池时，铁钉作负极，电极反应式为Fe-2e=Fe2+,生成的Fe2+与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀，A项正确；b中形成原电池时，铝条作负极，铁钉作正极，发生吸氧腐蚀，B项正确；b中铁钉作正极，正极上发生反应：O2+2H2O+4e-=

15、4OH,无Fe3+生成，故铁钉附近不会出现红色，C项错误；a中铜丝作正极，正极上发生还原反应：2H+ + 2e=H 2 D项正确。.【答案】C【解析】A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为 Fe-2e =Fe2 + , Fe2+与Fe(CN)63反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。.【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）3C

16、1,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）3C1沉淀，离子方程式为 2Cu2+3OH-+C1-Cu2（OH）3C1B 正确；C、nCu2（OH）3C1=2.145 g 2$4.5 g/mo1=0.01 mol ,根据转移电子相等可得n （O2） =0.01mol 2X2/4=0.01 mol ,故在标准状态体积为 V=0.01 mol 22.4 L/mo1=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

17、。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。.【答案】A【解析】A.温度不同，反应

18、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I中未构成原电池、铁片 出构 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I、铁片n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。.【答案】（1） I 有水和氧气（2） ACB（3）Fe-2e Fe2+ Fe2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O改变金属内部结构刷漆（合理即可）【解析】（1）铁生锈的条件：与氧气接触，

19、有水参加。二者缺一不可，具备该条件的只有I。（2）铁处于A环境中作原电池的负极，腐蚀速度较快；处于 B环境中作原电池的正极被保护，腐蚀速度很慢；处于C环境中发生吸氧腐蚀，腐蚀速度较慢。（3）发生电化学腐蚀时，负极上金属铁发生失电子的氧化反应。铁锈的主要成分是氧化铁，可以和酸反应生成盐和水。 防止钢铁锈蚀的关键是使铁与氧气、水隔绝，可以进行表面防护处理（如涂油、刷漆、表面镀金属等），还可以改变金属内部结构（如制成不锈钢）等。直通高考.【答案】C【解析】根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：O2+2H 2O +4e- =4OH-；据此解题；A

20、.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe-2e-=Fe2+,故A错误；B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故 B错误；C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；综上所述，本题应选 Co【点睛】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：2H+2e-=H2电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-。.【答案】D【解析】中Zn作负极，发生氧化反应生成 Zn2+, Fe作正极被保护