2019-2020年新課標版化學選修四4.4金屬的電化學腐蝕與防護導學案附課時作業(yè)及解析.doc

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2019-2020年新課標版化學選修四4.4金屬的電化學腐蝕與防護導學案附課時作業(yè)及解析 (對應學生用書P79)　 1．下列關(guān)于電化學腐蝕和化學腐蝕的說法正確的是(　　) A．電化學腐蝕沒有發(fā)生氧化還原反應 B．化學腐蝕發(fā)生氧化還原反應 C．電化學腐蝕沒有發(fā)生化學反應，化學腐蝕發(fā)生化學反應 D．電化學腐蝕和化學腐蝕都有電子轉(zhuǎn)移 解析：電化學腐蝕和化學腐蝕實質(zhì)一樣，兩者都發(fā)生氧化還原反應，都是金屬失電子，被氧化，但電化學腐蝕構(gòu)成閉合回路，有電流產(chǎn)生，而化學腐蝕沒有產(chǎn)生電流。 答案：BD 2．下列關(guān)于金屬的保護方法的說法正確的是(　　) A．我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B．白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢 C．輪船在船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽極保護法 D．鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學保護法 解析：A選項中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對破損部位形成有效的保護；B選項中鍍層破損后由于鋅的還原性比鐵強，發(fā)生電化學腐蝕時鋅作負極被腐蝕，從而保護鐵不被腐蝕；C選項應是犧牲陽極的陰極保護法；D選項中應是用瀝青做涂層的涂層保護法。 答案：B 3．下圖所示的各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是(　　) A．④>②>①>③ B．②>①>③>④ C．④>②>③>① D．③>②>④>① 解析：鐵在海水中的腐蝕屬于電化學腐蝕，當鐵與比它活潑性差的Sn相連時，F(xiàn)e被腐蝕的速率增大[比①大]，與活潑性比其強的鋅相連時，鋅作負極，被腐蝕，鐵被保護，其腐蝕的速率要比①??；④為電解裝置，F(xiàn)e為陽極，發(fā)生氧化反應，鐵腐蝕的速率最快。 答案：A 4．銅制品在經(jīng)常下酸雨的地區(qū)電化學腐蝕嚴重。寫出此電化學腐蝕的電極反應式： 正極：_________________________________________________， 負極：_________________________________________________。 解析：要注意銅的電化學腐蝕與鐵的區(qū)別，銅不能還原H＋，故不可能發(fā)生析氫腐蝕，只能發(fā)生吸氧腐蝕；酸雨是一個干擾因素，只是使電解質(zhì)溶液中的離子濃度增大，反應加快。 答案：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Cu－4e－===2Cu2＋ 課時作業(yè)(二十二) 一、選擇題 1．下列事實與電化學腐蝕無關(guān)的是(　　) A．光亮的自行車鋼圈不易生銹 B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易生銹 C．銅、鋁電線一般不連接起來作導線 D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 答案：A 2．出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法不正確的是(　　) A．錫青銅的熔點比純銅低 B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用 C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比在干燥環(huán)境中快 D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程 答案：D 3．下列關(guān)于鋼鐵的析氫腐蝕的說法中正確的是(　　) A．鐵為正極 B．碳為正極 C．溶液中氫離子濃度不變 D．析氫腐蝕在任何溶液中都會發(fā)生 答案：B 4．在鐵的吸氧腐蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是(　　) ①Fe由＋2價轉(zhuǎn)化成＋3價?、贠2被還原?、郛a(chǎn)生H2　④Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O?、蓦s質(zhì)C被氧化除去 A．①②④ B．③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 解析：本題考查的是金屬吸氧腐蝕的原理。鐵能發(fā)生吸氧腐蝕，是由于鐵所吸附的水膜中溶解了O2，不純的Fe與之構(gòu)成原電池，其中Fe為負極：2Fe－4e－===2Fe2＋，碳為正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，但鐵中的雜質(zhì)碳因性質(zhì)穩(wěn)定而未被氧化；又因溶液的酸性弱，H＋未發(fā)生反應生成H2，而是O2被還原生成OH－：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，F(xiàn)e由＋2價轉(zhuǎn)化為＋3價，然后Fe(OH)3失水，生成鐵銹Fe2O3xH2O。因此①②④正確。 答案：A 5．相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：A中鐵勺與銅盆在溶液中接觸鐵易被腐蝕。B中鐵鍋盛有食鹽水易被腐蝕。C中鐵球表面均勻鍍銅不與食鹽水接觸，形不成原電池也不與空氣接觸，最不易腐蝕。D中鐵鉚釘與銅板接觸有雨水，易被腐蝕。 答案：C 6．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是(　　) A．純銀器表面在空氣中因電化學腐蝕漸漸變暗 B．當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用 C．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕 D．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法 解析：純銀器不會形成電化學腐蝕，A錯誤，錫比鐵穩(wěn)定，鐵易被腐蝕，B錯誤。外加電源保護，鋼管應與負極相連，C錯誤。鋅塊與海輪外殼連接形成原電池，犧牲鋅塊保護鋼板，D正確。 答案：D 7．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為(　　) A．形成原電池，鋁作負極 B．形成原電池，銅作負極 C．形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導線流向銅 D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕 解析：金屬鋁發(fā)生的是電化學腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負極，電子的流動方向與電流的流動方向恰好相反。 答案：A 8．白鐵在析氫腐蝕中有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是(　　) A．有2.8 g金屬被腐蝕 B．有11.2 g金屬被腐蝕 C．有6.5 g金屬被腐蝕 D．標準狀況下放出22.4 L氫氣 解析：白鐵是鍍鋅鐵，當發(fā)生析氫腐蝕時，由于鋅比鐵活潑，負極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：2H＋＋2e－===H2↑，則有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時，被腐蝕的金屬鋅的質(zhì)量為：0.1 mol65 gmol－1＝6.5 g，在正極放出的氫氣在標準狀況下的體積為：0.1 mol22.4 Lmol－1＝2.24 L。 答案：C 9．為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是(　　) A．在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘 B．在排放海水的鋼鐵閥門上用導線連接一塊石墨，一同浸入海水中 C．在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里 D．在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的正極 解析：A、B中形成的原電池都是鐵作負極，加速鋼鐵腐蝕；D中鑄鐵管作陽極，加速腐蝕；C中鋅比鐵活潑，鐵作正極。 答案：C 10．下列說法正確的是(　　) A．鋼鐵因含雜質(zhì)而易發(fā)生腐蝕，所以合金都不耐腐蝕 B．原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故其不能用來減緩金屬的腐蝕 C．金屬發(fā)生化學腐蝕還是電化學腐蝕的主要區(qū)別在于金屬的純度不同 D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化 解析：金屬通過改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金可耐腐蝕，A錯誤；犧牲陽極的陰極保護法是利用原電池反應保護金屬制品，B錯誤；決定金屬腐蝕類型的因素是周圍的環(huán)境，C錯誤。 答案：D 11．我國某大城市今年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門測定，該城市整個夏季酸雨的pH平均值為3.2。在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。對此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是(　　) A．此腐蝕過程有化學腐蝕也有電化學腐蝕 B．發(fā)生電化學腐蝕時的正極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在化學腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生 D．發(fā)生電化學腐蝕時的負極反應為Fe－2e－===Fe2＋ 解析：酸性環(huán)境發(fā)生的腐蝕為析氫腐蝕，其正極反應為2H＋＋2e－===H2↑。 答案：B 12．有一些特定的條件下，鐵也可以生成具有保護作用的氧化膜。例如，鐵在濃硝酸、濃硫酸中可以生成氧化膜(稱為鈍化膜)，在堿性溶液中也易被一些并不強的氧化劑氧化生成鈍化膜。拿一把已除銹、去油的小刀放入發(fā)藍液(50 g氫氧化鈉、10 g硝酸鈉、3 g亞硝酸鈉和100 mL水所形成的溶液)中，加熱煮沸20 min，就可形成藍黑色的“烤藍”。 根據(jù)上面的信息判斷下列敘述不正確的是(　　) A．在烤藍的過程中，鐵沒有損失 B．烤藍實質(zhì)是一部分鐵被氧化成致密的氧化膜，起到了抗腐蝕作用 C．在“烤藍”液中硝酸鈉、亞硝酸鈉起了氧化劑作用 D．在烤藍前除銹可以使用鹽酸 解析：根據(jù)題目中給出的信息，結(jié)合有關(guān)氧化還原反應的知識可選出正確選項。 答案：A 二、非選擇題 13．根據(jù)下圖裝置，回答下列問題。 (1)C中鐵極的電極反應式為________。 (2)B中銅極的電極反應式為________，鐵極附近溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是________。 解析：(1)裝置C中Zn－Fe－稀硫酸構(gòu)成原電池，其中 Zn作負極，電極反應式為：Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e作正極，電極反應式為：2H＋＋2e－===H2↑。 (2)裝置B中，Cu－Fe－海水構(gòu)成原電池，其中負極(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極(Cu)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 該裝置本質(zhì)上發(fā)生的是吸氧腐蝕，故鐵極附近c(OH－)增大，pH增大。經(jīng)比較鐵被腐蝕的快慢順序為B＞A＞C。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－　增大　B＞A＞C 14．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎，請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關(guān)問題。 (1)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹。現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應的化學方程式是________________________________。 (2)下列哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕________。 (3)在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意圖如下： ①A電極對應的金屬是________(寫元素名稱)，B電極的電極反應式是____________________。 ②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(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，則電鍍時電路中通過的電子為________mol。 ③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因：______________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物，與鹽酸反應后生成了三價鐵離子，而后鐵與三價鐵離子會化合生成亞鐵離子。 (2)為防止鐵棒腐蝕，一般采用犧牲陽極保護法和外加電流陰極保護法。 (3)為在鐵表面鍍銅，需將鐵作陰極、銅作陽極，當析出1 mol銅時兩電極的質(zhì)量差為64＋64＝128(g)，轉(zhuǎn)移2 mol電子，當質(zhì)量差為5.12 g時，電路中通過的電子為0.08 mol；鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，因為鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鍍銅鐵中鐵為負極，加速鐵的腐蝕。 答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2　(2)BD　(3)①銅　Cu2＋＋2e－===Cu?、?.08?、坭F比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕 15．如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學做了如下探究實驗： 序號 內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 1 常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月 干燥的鐵絲表面依然光亮 2 常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時 鐵絲表面依然光亮 3 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月 鐵絲表面已變得灰暗 4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面略顯灰暗 5 將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面已變得灰暗 6 將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴重 回答以下問題： (1)上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學腐蝕中，負極反應是________；正極反應是________； (2)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素有： ______________________________________________________； (3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是________________(答兩種方法)。 解析：(1)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實驗可知，3、4、5、6發(fā)生了電化學腐蝕。負極反應Fe－2e－===Fe2＋，正極反應O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對比實驗3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗5、6可知電解質(zhì)溶液的存在會使鐵銹蝕的速率加快。第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)、亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。 答案：(1)3、4、5、6　Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋) 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)溶液存在 (3)電鍍、烤藍等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法等 16．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法： ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是______________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的____________。 a．NH3　　b．CO2　　c．NaOH　　　d．HNO3 ②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為____________。取少量廢電解液，加入NaHCO3的溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是__________________________________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_______________________________________________________ _________________________________________________________________________________________。 (3)利用上圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應置于________處。 若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為______________________。 解析：(1)①Al能與NaOH反應生成H2，Al2O3與NaOH反應時不能生成H2，則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定Al與NaOH發(fā)生了化學反應；AlO轉(zhuǎn)化成Al(OH)3須加入酸，而Al(OH)3能溶于強酸，所以選擇CO2；②Al在陽極失電子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有H＋生成；廢電解液中含有Al3＋，同時還含有H＋，NaHCO3加入后先與H＋發(fā)生反應，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，由于c(H＋)降低，使溶液中c(OH－)增大，導致c(Al3＋)c3(OH－)>Ksp[Al(OH)3]，從而出現(xiàn)Al(OH)3白色沉淀。 (2)電鍍時銅作陽極，失去電子生成Cu2＋，陰極Cu2＋得電子生成Cu。 (3)碳棒的活潑性小于鐵，則需用電解池的原理，利用鐵作陰極與電源負極相連從而保護鐵不受腐蝕；Zn的活潑性大于鐵，則二者形成原電池時，Zn作負極從而保護鐵不受腐蝕。 答案：(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑)　b ②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－ HCO與H＋反應使H＋濃度減小，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (2)補充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定 (3)N　犧牲陽極的陰極保護法(或犧牲陽極保護法)