2019-2020年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)案蘇教版.doc

2019-2020年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)案蘇教版 課標(biāo)要求1了解金屬腐蝕及其危害。2了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因及反應(yīng)原理。3了解金屬防護(hù)的方法，特別是電化學(xué)防護(hù)的方法。1金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化為金屬陽(yáng)離子，分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。2鋼鐵的電化學(xué)腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，在中性或弱酸性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性較強(qiáng)環(huán)境中主要發(fā)生析氫腐蝕。3鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)都是：Fe2e=Fe2，吸氧腐蝕正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH，析氫腐蝕正極反應(yīng)為2H2e=H2。4金屬腐蝕由快到慢的順序：電解池的陽(yáng)極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕> 原電池的正極>電解池的陰極被保護(hù)5金屬電化學(xué)保護(hù)法分為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。1金屬的腐蝕及分類概念金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象本質(zhì)金屬原子失去電子而被氧化的過(guò)程類型化學(xué)腐蝕金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕電化學(xué)腐蝕不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕不同點(diǎn)條件水膜酸性較強(qiáng)水膜呈弱酸性或中性正極反應(yīng)2H2e=H2O24e2H2O=4OH電池反應(yīng)Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2普遍性吸氧腐蝕更普遍相同點(diǎn)負(fù)極反應(yīng)Fe2e=Fe2正極材料碳最終產(chǎn)物鐵銹主要成分為Fe2O3nH2O鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反應(yīng)還有：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O特別提醒(1)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重得多。(2)鋼鐵在自然界中的腐蝕主要發(fā)生的是吸氧腐蝕。實(shí)驗(yàn)1將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱和鐵釘?shù)淖兓?，如圖1。實(shí)驗(yàn)2向100 mL燒杯中加入約50 mL稀醋酸后，插入兩個(gè)玻璃筒(無(wú)底)；將一個(gè)無(wú)銹鐵釘和一個(gè)碳棒分別用導(dǎo)線與電流計(jì)連接后，再分別插入兩個(gè)玻璃筒中，如圖2。問(wèn)題思考1圖1實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中水柱和鐵釘有什么變化？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？提示：導(dǎo)管中的水面上升，鐵釘表面生銹；產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕。電極反應(yīng)，負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，正極：2H2OO24e=4OH，由于盛鐵釘?shù)木咧г嚬苤胁粩嘞腛2而使具支試管中壓強(qiáng)減小，從而引起水的倒吸。2圖2實(shí)驗(yàn)碳棒表面有什么現(xiàn)象？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？提示：碳棒表面有氣泡產(chǎn)生；原因是發(fā)生了析氫腐蝕，電極反應(yīng)，負(fù)極：Fe2e=Fe2，正極：2H2e=H2。3化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？提示：相同點(diǎn)都是造成金屬被氧化腐蝕。不同點(diǎn)是化學(xué)腐蝕是金屬和氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，無(wú)電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕是發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生。金屬化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(主要)吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕條件金屬直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性水膜酸性較強(qiáng)本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑金屬被氧化而腐蝕區(qū)別無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式2Fe3Cl2=2FeCl3Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3xH2O)，反應(yīng)為4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O聯(lián)系兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大特別提醒(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。(2)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極均是Fe失電子生成Fe2，而非Fe3。(3)一般情況下，只有在金屬活動(dòng)性順序中排在氫之前的金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。1.如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH5的雨水和生鐵片。觀察到開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是()A生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C紅墨水回升時(shí)，碳極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OHD具支試管中溶液pH逐漸減小解析：選C生鐵中的鐵、碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，鐵是負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。開(kāi)始時(shí)，因酸性較強(qiáng)發(fā)生析氫腐蝕，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說(shuō)明具支試管中氣體壓強(qiáng)減小，即此時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)式是2H2OO24e=4OH，故溶液的pH增大，A、B、D錯(cuò)誤；C正確。2.如圖所示，燒杯中試管內(nèi)有一段鐵絲，放置數(shù)天后觀察：(1)鐵絲在逐漸生銹，則鐵絲的腐蝕屬于_腐蝕(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：_，正極：_。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：_；正極：_。解析：(1)由于鐵絲不純含有碳，則鐵為負(fù)極，碳為正極，又存在電解質(zhì)溶液，所以可形成原電池，因此鐵絲的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升，說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)減小，應(yīng)為試管內(nèi)的氣體被消耗所致，結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降，說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)增大，試管內(nèi)應(yīng)該有氣體產(chǎn)生，結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了析氫腐蝕。答案：(1)電化學(xué)(2)弱酸性、中性或堿吸氧Fe2e=Fe2O24e2H2O=4OH(3)較強(qiáng)酸析氫Fe2e=Fe22H2e=H2防止金屬腐蝕的方法1在金屬的表面覆蓋保護(hù)層(1)具體方法：如在鋼鐵表面涂油或油漆、覆蓋塑料、鍍不活潑金屬等。(2)目的：使鋼鐵與空氣、水隔絕，以達(dá)到防止鋼鐵銹蝕的目的。2電化學(xué)防護(hù)法(1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理：將被保護(hù)金屬與比其更活潑的金屬連接在一起，更活潑的金屬(如鎂、鋅等)作陽(yáng)極(負(fù)極)不斷被腐蝕，可定期更換，而作為陰極(正極)的金屬就能不被腐蝕而得到保護(hù)。應(yīng)用：常用于保護(hù)海輪外殼及石油管道等。(2)外加電流的陰極保護(hù)法原理：將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，另一附加惰性電極作為陽(yáng)極，兩者都處在電解質(zhì)溶液(如海水)中，接上外加直流電源。通電后，電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，在鋼鐵表面積累了大量的負(fù)電荷，從而抑制鋼鐵失去電子，阻止鋼鐵被腐蝕。應(yīng)用：用于防止土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備的腐蝕。3改變金屬組成和結(jié)構(gòu)如在金屬中添加其他元素形成耐蝕合金等。1下列關(guān)于金屬的保護(hù)的說(shuō)法中正確的是()A在特殊的電解質(zhì)溶液中，以鋁為陽(yáng)極，可以在鋁表面生成一層致密的氧化膜，相應(yīng)的電極反應(yīng)式為Al3e=Al3B在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法C生鐵(鐵碳合金)具有很強(qiáng)的耐酸能力D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕解析：選BA中對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式產(chǎn)物應(yīng)該是Al2O3：2Al3H2O6e=Al2O36H，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在海輪外殼(鋼鐵)連接鋅塊，F(xiàn)e與Zn塊形成原電池，Zn為負(fù)極，從而保護(hù)作為正極的Fe，B項(xiàng)正確；生鐵是合金，更易與酸發(fā)生原電池反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；外加電流保護(hù)法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2如下圖所示的四個(gè)裝置中(燒杯中均盛有海水)，能使鐵受到保護(hù)不被腐蝕的是()ABCD解析：選D從裝置組成分析：屬外加電流的陰極保護(hù)法，屬犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。3如下圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?)A BC D解析：選B電解池引起的腐蝕(此時(shí)這種金屬作陽(yáng)極)>原電池引起的腐蝕(此時(shí)這種金屬作負(fù)極)>一般金屬的腐蝕>有防護(hù)措施的金屬腐蝕。 方法技巧金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(3)無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕>有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕>犧牲陽(yáng)極的陰極金屬腐蝕>有外接電源的陰極金屬腐蝕。(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)1下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是()金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng)金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng)因?yàn)槎趸计毡榇嬖?，所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化ABC D解析：選C金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程，所以金屬總是被氧化，均是氧化還原反應(yīng)；鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主，因?yàn)楸M管有二氧化碳存在，電解質(zhì)溶液呈酸性，但其酸性很弱，故難以發(fā)生析氫腐蝕。2鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是()A2H2e=H2B2H2OO24e=4OHCFe2e=Fe2DFe3e=Fe3解析：選B鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上應(yīng)為氧氣得電子，電極反應(yīng)為2H2OO24e=4OH。3為保護(hù)地下銅管不受腐蝕，可使它與()直流電源負(fù)極相連銅板相連鋅板相連直流電源正極相連A BC D解析：選A電化學(xué)保護(hù)法包括兩種，一種是被保護(hù)金屬與直流電源負(fù)極相連的陰極保護(hù)法，另一種是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，被保護(hù)金屬應(yīng)與金屬活潑性更強(qiáng)的金屬相連。4. 如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為稀鹽酸，乙試管中為NaCl溶液。(1)數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是_。(2)甲中鐵釘?shù)母g主要屬于_(填“吸氧”或“析氫”，下同)腐蝕，正極反應(yīng)為_(kāi)。(3)乙中鐵釘?shù)母g主要屬于_腐蝕，正極反應(yīng)式為_(kāi)，負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)，鐵銹中鐵的化合價(jià)為_(kāi)。解析：甲中溶液呈較強(qiáng)酸性，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，放出H2導(dǎo)致甲試管內(nèi)壓強(qiáng)增大；乙中NaCl溶液呈中性，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，O2被消耗，導(dǎo)致乙試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，導(dǎo)管中液面左邊低右邊高；鐵銹中鐵的化合價(jià)為3價(jià)。答案：(1)導(dǎo)管中液面左邊低右邊高 (2)析氫2H2e=H2(3)吸氧2H2OO24e=4OHFe2e=Fe231下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是()A金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)：MnH2O=M(OH)nH2B金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)：Mne=Mn，電子直接轉(zhuǎn)移給還原劑C金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D在潮濕的中性環(huán)境中金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕解析：選D金屬在潮濕的空氣中發(fā)生的如果是吸氧腐蝕，則不生成氫氣；金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕時(shí)，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑；金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行。2關(guān)于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的敘述正確的是()A正極就是陽(yáng)極B負(fù)極就是陰極C陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng) D正極上發(fā)生氧化反應(yīng)解析：選C犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法就是原電池的負(fù)極(陽(yáng)極)的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕。3下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是()A在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B將鋼鐵制品放置在潮濕處C在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連解析：選BA項(xiàng)，在鋼鐵表面鍍鋅，使內(nèi)部金屬被保護(hù)；B項(xiàng)，鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕；C項(xiàng)，在鋼鐵中加入錳、鉻金屬，制成不銹鋼，能有效防止鋼鐵被腐蝕；D項(xiàng)，電源負(fù)極能為鋼鐵制品輸入電子，防止Fe失電子被腐蝕。4下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是()A輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B鋁片不用特殊方法保護(hù)C純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用解析：選BA項(xiàng)，在船殼上加鋅塊構(gòu)成ZnFe原電池，鋅作原電池的負(fù)極，從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕；B項(xiàng)，鋁在空氣中形成氧化膜，可保護(hù)鋁，與電化學(xué)理論無(wú)關(guān)；C項(xiàng)，由于發(fā)生反應(yīng)ZnCu2=Zn2Cu，生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池，從而加快了反應(yīng)的速率；D項(xiàng)，一旦金屬鍍層受損后，分別形成了ZnFe原電池和FeSn原電池，前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵，而后者Fe首先被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。5用圖示的方法可以保護(hù)鋼質(zhì)閘門。下列說(shuō)法正確的是()A當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí)，則X應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)B當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí)，則X可以是鋅或石墨C當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí)，a應(yīng)連接電源的正極D當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2解析：選AA項(xiàng)，當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí)構(gòu)成原電池，根據(jù)題意，X應(yīng)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，當(dāng)a、b間用導(dǎo)體連接時(shí)，則X可以是鋅，不能選用石墨，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí)，a應(yīng)連接電源的負(fù)極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。6下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面被鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe3e=Fe3解析：選B鋼管與電源正極連接，鋼管作陽(yáng)極，被腐蝕，A錯(cuò)誤；鋼管與銅管露天堆放在一起，可形成原電池，鋼管中鐵作負(fù)極被腐蝕，C錯(cuò)誤；鐵被腐蝕的負(fù)極反應(yīng)是Fe2e=Fe2，D錯(cuò)誤。7下列事實(shí)中，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是()A鍍錫的鐵制品，鍍層部分受損后，露出的鐵表面易被腐蝕B為保護(hù)海輪的船殼，常在船殼上鑲?cè)脘\塊C埋在潮濕土壤里的鐵管比埋在干燥土壤里的鐵管更易被腐蝕D盛放濃硫酸廢棄不用的鐵制容器表面變得凸凹不平解析：選DA項(xiàng)，鍍錫鐵制品鍍層部分受損后，露出的鐵和錫形成了原電池，鐵作負(fù)極被腐蝕，是電化學(xué)腐蝕原理；B項(xiàng)，船殼鑲嵌鋅塊是利用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)船體；C項(xiàng)，潮濕土壤中的鐵管易形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，干燥土壤中的鐵管通常發(fā)生化學(xué)腐蝕；D項(xiàng)，廢棄的鐵制容器表面殘留濃硫酸遇水形成的稀硫酸與金屬鐵發(fā)生反應(yīng)：FeH2SO4=FeSO4H2，不屬于電化學(xué)腐蝕。8下圖是研究鐵釘腐蝕的裝置圖，下列說(shuō)法不正確的是()A鐵釘在兩處的腐蝕速率：a<bBa、b兩處鐵釘中碳均為正極Ca、b兩處鐵釘中的鐵均失電子被氧化Da、b兩處的正極反應(yīng)式均為O24e4H=2H2O解析：選DA項(xiàng)，b中的氫離子濃度越大，腐蝕速率b>a，正確；B項(xiàng)，a、b中都發(fā)生原電池反應(yīng)，鐵釘中的碳作正極，鐵作負(fù)極，正確；C項(xiàng)，a、b中都發(fā)生原電池反應(yīng)，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，a中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH，b中發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)為2H2e=H2，錯(cuò)誤。9鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為正極：_，負(fù)極：_。(2)為了降低某水庫(kù)鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用甲圖所示的方案，其中焊接在閘門上的固體材料R可以采用_。A銅B鈉C鋅D石墨(3)乙圖所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的_極。解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，則鋅失去電子被溶解，而鐵被保護(hù)，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。(3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的鐵閘門連接在直流電源的負(fù)極。答案：(1)O22H2O4e=4OH2Fe4e=2Fe2(2)C(3)負(fù)10下圖所示的是某研究性學(xué)習(xí)小組探究金屬腐蝕條件的實(shí)驗(yàn)裝置圖。試分析實(shí)驗(yàn)并回答下列問(wèn)題：(1)若起始時(shí)甲、乙、丙三套裝置的導(dǎo)管中液面高度相同，過(guò)一段時(shí)間后液面最高的是_，鐵粉腐蝕的速率由大到小的排列順序?yàn)?用甲、乙、丙填寫)_。(2)通過(guò)甲、乙裝置的對(duì)比說(shuō)明鋼鐵中碳的含量越_(填“高”或“低”)越易腐蝕。(3)乙裝置中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(4)針對(duì)乙、丙裝置研究的結(jié)果分析，可采用何種防護(hù)措施來(lái)減緩金屬的腐蝕：_(寫出一點(diǎn)即可)。解析：Fe粉、C粉、食鹽水構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，故乙中液面最高；甲中Fe粉中的少量碳也能發(fā)生吸氧腐蝕，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蝕的快，丙中乙醇為非電解質(zhì)，F(xiàn)e粉、炭粉形不成原電池，F(xiàn)e受到保護(hù)，故可把鋼鐵放在油脂或有機(jī)溶劑中進(jìn)行保護(hù)。答案：(1)乙乙>甲>丙(2)高(3)2H2OO24e=4OH(4)將金屬放在油脂或有機(jī)溶劑中1在鋼鐵腐蝕過(guò)程中，下列六種變化可能發(fā)生的是()O2被還原產(chǎn)生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O雜質(zhì)碳被氧化鍍層破損后，鍍鋅鐵板比鍍錫鐵板更耐腐蝕A只 B只C D解析：選C鋼鐵腐蝕分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕，腐蝕發(fā)生時(shí)雜質(zhì)碳作正極，發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2在正極上被還原，發(fā)生析氫腐蝕時(shí)H2在正極上產(chǎn)生，正確；鋼鐵腐蝕生成的Fe(OH)3不穩(wěn)定，易失水形成Fe2O3xH2O，正確；鍍層破損后，由于鋅的活潑性比鐵強(qiáng)，鋅被腐蝕，而鐵被保護(hù)；錫的活潑性比鐵弱，鐵被腐蝕，正確。2家用鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是()A4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2C2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe3解析：選D鐵鍋發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，鐵作負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Fe2e=Fe2，碳作正極，發(fā)生反應(yīng)：2H2OO24e=4OH，F(xiàn)e2與OH結(jié)合生成Fe(OH)2，總反應(yīng)為2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2；Fe(OH)2在空氣中被氧化為Fe(OH)3,4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；但Fe被氧化不能直接生成Fe3，則Fe3e=Fe3不能發(fā)生。3.鐵生銹是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，其主要的化學(xué)反應(yīng)方程式為4Fe3O2xH2O=2Fe2O3xH2O。如圖為一放在水槽中的鐵架，水位高度如圖。最容易生銹的鐵架橫桿是()A BC D解析：選C處沒(méi)有和電解質(zhì)溶液接觸，不能構(gòu)成原電池，銹腐蝕速率較慢；處已與電解質(zhì)溶液接觸，但處含O2較少，所以處腐蝕最快。4.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A正極電極反應(yīng)式為2H2e=H2B此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此過(guò)程中銅并不被腐蝕D此過(guò)程中電子從Fe移向Cu解析：選A題圖表示吸氧腐蝕，其中鐵鉚釘為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Fe4e=2Fe2，銅板為正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，當(dāng)形成Fe(OH)2后，還發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，A項(xiàng)錯(cuò)誤。5如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))，下列敘述正確的是()Aa中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色Bb中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)Db中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析：選Ba中鐵比銅活潑，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，正極：O22H2O4e=4OH，因此A、C不正確；b中鋁比鐵活潑，鋁作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：4Al12e=4Al3，正極：3O26H2O12e=12OH，因此B正確，D不正確。6一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如下表。pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A當(dāng)pH<4時(shí)，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B當(dāng)pH>6時(shí)，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C當(dāng)pH>14時(shí)，正極反應(yīng)為O24H4e=2H2OD將堿性溶液煮沸除去氧氣后，碳鋼腐蝕的速率會(huì)減緩解析：選C當(dāng)pH<4時(shí)，酸性較強(qiáng)，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，A正確；當(dāng)pH>6時(shí)，是弱酸性和堿性，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，B正確；當(dāng)pH>14時(shí)，正極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將堿性溶液煮沸除去氧氣后，可以減少吸氧腐蝕，故可以使碳鋼腐蝕的速率減緩，D正確。7用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH2和pH4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下：分析圖像，以下結(jié)論錯(cuò)誤的是()A析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快B在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C溶液pH2時(shí)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕D兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為Fe2e=Fe2解析：選A根據(jù)壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系圖可知，pH2的溶液和pH4的溶液中，變化相同的壓強(qiáng)時(shí)所用時(shí)間不同，前者比后者使用時(shí)間長(zhǎng)，這說(shuō)明吸氧腐蝕速率大于析氫腐蝕速率，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，pH4的醋酸溶液中壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸減小，說(shuō)明發(fā)生吸氧腐蝕，因pH4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生鐵也可能發(fā)生吸氧腐蝕，正確；C項(xiàng)，根據(jù)pH2的溶液中壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系知，壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸增大，說(shuō)明發(fā)生的析氫腐蝕，即在溶液pH2時(shí)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕，正確；D項(xiàng)，根據(jù)以上分析可知兩個(gè)溶液中都發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵均作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，正確。8甲、乙兩位同學(xué)對(duì)鐵生銹進(jìn)行研究。 (1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C一組實(shí)驗(yàn)(如圖)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，甲同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是：A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，可得出鐵生銹的外部條件是_。由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于_，正極電極反應(yīng)式為_(kāi)。實(shí)驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過(guò)_處理；植物油的作用是_。實(shí)驗(yàn)C中堿石灰的作用是_。(2)乙同學(xué)為了達(dá)到同樣目的，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)D(如圖)，發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后，試管中的液面升高，其原因是_，該實(shí)驗(yàn)_(填“能”或“不能”)說(shuō)明水對(duì)鐵釘生銹產(chǎn)生影響。解析：鐵內(nèi)部一般含有碳，是鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的兩個(gè)電極，如果再有電解質(zhì)溶液和氧氣即可發(fā)生腐蝕；A中的鐵釘發(fā)生的是吸氧腐蝕，所以電極上反應(yīng)的物質(zhì)是氧氣得到電子；水中往往溶有一定量的氧氣，所以作實(shí)驗(yàn)前要先將水煮沸。答案：(1)有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣)吸氧腐蝕O24e2H2O=4OH煮沸(或“除去氧氣”) 隔絕空氣(或“防止氧氣與鐵接觸”) 吸收水蒸氣(或“干燥”“保持試管內(nèi)干燥環(huán)境”)(2)鐵的腐蝕要吸收氧氣(或“氧氣參與反應(yīng)”“消耗了氧氣”)使氣體體積減少 不能9鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)。請(qǐng)回答下列鋼鐵腐蝕、防護(hù)過(guò)程中涉及的有關(guān)問(wèn)題：(1)生產(chǎn)中可用稀鹽酸來(lái)除鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入稀鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)下列哪個(gè)裝置可防止鐵棒被腐蝕_。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕，裝置示意圖如右圖所示。A電極對(duì)應(yīng)的金屬是_(填元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)是_。若電鍍前A、B兩金屬片質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12 g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為_(kāi) mol。鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更易被腐蝕，簡(jiǎn)要說(shuō)明原因_。解析：(1)鐵銹的主要成分為Fe2O3nH2O，其與HCl反應(yīng)生成Fe3，F(xiàn)e3具有強(qiáng)氧化性，能夠氧化鐵單質(zhì)：2Fe3Fe=3Fe2。(2)根據(jù)原電池的工作原理和電解原理可知，A項(xiàng)鐵作負(fù)極，加速了鐵的腐蝕；B項(xiàng)鐵作正極，被保護(hù)；C項(xiàng)為鐵的自然腐蝕；D項(xiàng)鐵作陰極，被保護(hù)。(3)鐵件的表面鍍銅時(shí)，陽(yáng)極材料應(yīng)選精銅。陽(yáng)極銅溶解，陰極析出銅，故在陰極析出銅的質(zhì)量為2.56 g，根據(jù)Cu22e=Cu可知，轉(zhuǎn)移電子0.08 mol。鍍銅鐵鍍層破損后，銅、鐵在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵加速腐蝕；而鍍鋅鐵鍍層破損后，鐵、鋅在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池，鐵作正極鐵被保護(hù)。答案：(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)BD(3)銅Cu22e=Cu0.08鐵比銅活潑，鍍銅鐵鍍層破損后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵作負(fù)極，加速鐵的腐蝕(其他合理答案也可)