化學(xué)選擇性必修1第三單元 金屬的腐蝕與防護精品ppt課件

這是一份化學(xué)選擇性必修1第三單元 金屬的腐蝕與防護精品ppt課件，共60頁。PPT課件主要包含了內(nèi)容索引，金屬的電化學(xué)腐蝕，金屬的電化學(xué)防護，課時對點練，金屬腐蝕，原電池，電化學(xué)腐蝕，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，正誤判斷，深度思考等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.了解金屬腐蝕的原因，能結(jié)合生活及實驗探究理解電化學(xué)腐蝕的原理，正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式，提高科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。
2.掌握金屬防護的方法，能夠利用電化學(xué)知識進行金屬的防護，樹立防止金屬腐蝕的意識，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。
2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(1)無論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是失電子被氧化的過程(　　)(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主(　　)(3)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕(　　)(4)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋(　　)(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更易生銹(　　)(6)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　)
1.金屬腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中普遍存在，依據(jù)下圖兩種腐蝕現(xiàn)象，回答下列問題：
(1)圖甲、圖乙分別屬于電化學(xué)腐蝕中的哪類腐蝕？其異同點是什么？
提示　圖甲中水膜呈酸性，F(xiàn)e失電子被腐蝕，H＋在Cu極上得電子生成H2，發(fā)生析氫腐蝕；圖乙中水膜呈中性或酸性較弱，F(xiàn)e失電子被腐蝕，O2在C極上得電子生成OH－，發(fā)生吸氧腐蝕。兩者共同點都是Fe被腐蝕，都發(fā)生電子定向移動形成電流；不同點是圖甲中水膜酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，圖乙中水膜酸性較弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕。
(2)圖甲中Cu的作用是什么？結(jié)合電極反應(yīng)、電子移動、離子移動等，分析金屬被腐蝕的原理。
提示　Cu作正極材料，導(dǎo)電。銅作正極，氫離子在內(nèi)電路中移向正極，在正極得電子生成氫氣；鐵作負極，失電子生成亞鐵離子，電子從負極經(jīng)外電路移向正極。
(3)圖乙中鐵生銹最終生成Fe2O3·nH2O，試寫出鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕最終轉(zhuǎn)化為Fe2O3·nH2O相關(guān)的電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式。
提示　負極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，然后4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，最后Fe(OH)3脫去一部分水：2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。
2.在如圖裝置中：(1)電流計指針是否偏轉(zhuǎn)？
(2)若電流計指針偏轉(zhuǎn)，寫出Zn極、C極上的電極反應(yīng)式。
提示　Zn極：Zn－2e－===Zn2＋；C極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
(3)金屬鋅發(fā)生哪種腐蝕？
1.(2022·福建三明高二月考)將經(jīng)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡后放入如圖所示裝置中，下列敘述正確的是A.過一段時間，Ⅱ試管中的導(dǎo)管內(nèi)水柱上升B.Ⅰ試管中鐵釘由于發(fā)生電解反應(yīng)而被腐蝕C.鐵釘在該裝置中被腐蝕的速率隨時間的延長而加快D.Ⅰ試管中鐵釘發(fā)生反應(yīng)的其中一個電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑
鐵釘在中性氯化鈉溶液環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕，導(dǎo)致Ⅰ試管中氣體壓強減小，所以Ⅱ試管中的導(dǎo)管內(nèi)水柱上升，故A正確；
Ⅰ試管中鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，該反應(yīng)是原電池反應(yīng)，而不是電解反應(yīng)，故B錯誤；鐵釘在該裝置中發(fā)生吸氧腐蝕，隨著氧氣量的減少，被腐蝕的速率減慢，故C錯誤；Ⅰ試管中鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應(yīng)式為2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故D錯誤。
2.如圖是鋼鐵在海水中銹蝕過程的模型，若有0.2 ml電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是A.該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B.有2.8 g鐵被腐蝕C.鋼鐵表面出現(xiàn)氣體D.消耗氣體體積約為1.12 L(標準狀況下)
從題圖中看出，氧氣在正極放電，所以發(fā)生了吸氧腐蝕，A項錯誤；原電池中，鐵為負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，所以有0.2 ml電子發(fā)生轉(zhuǎn)
移時，有5.6 g鐵被腐蝕，B項錯誤；鐵為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，所以鋼鐵表面不會出現(xiàn)氣體，C項錯誤；吸氧腐蝕時，氧氣在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以有0.2 ml 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，消耗標準狀況下的氣體體積約為 ml×22.4 L·ml－1＝1.12 L，D項正確。
金屬腐蝕類型的判斷方法(1)發(fā)生原電池反應(yīng)引起的腐蝕為電化學(xué)腐蝕，無原電池反應(yīng)發(fā)生的腐蝕為化學(xué)腐蝕。(2)金屬活動性順序表中氫前面的金屬，在酸性較強的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動性順序在氫后面的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。(3)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極都是鐵失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
1.金屬防護的原理金屬防護就是防止金屬的腐蝕，要解決的主要問題是使金屬不被氧化，應(yīng)從金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理、腐蝕的類型等方面來確定金屬防護的具體方法。2.金屬防護的方法(1)在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，從而使金屬制品與周圍物質(zhì)(外界空氣、水、電解質(zhì)溶液等)隔離，這是一種被普遍采用的防護方法。
①非金屬保護層：如噴油漆、涂油脂等。②金屬保護層：如鐵制品上鍍銅、鋅等。(2)電化學(xué)保護法①犧牲陽極的陰極保護法原理： 原理要求：活潑性強的金屬作 ，被保護的金屬作 。
②外加電流的陰極保護法原理： 原理要求：被保護的金屬設(shè)備作為 ，另加惰性電極作為 ，兩者都處在 (如海水)中。
(3)改變金屬組成或結(jié)構(gòu)如把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼，就大大增強了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。
(1)犧牲陽極的陰極保護法利用的是電解池原理(　　)(2)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品的腐蝕，而且鍍層有損壞，仍可對鐵制品起到保護作用(　　)(3)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護鐵制品的作用(　　)(4)鋼閘門可與外加電源的正極相連，起到保護作用(　　)
1.防止金屬的腐蝕是世界級難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。(1)為降低某水庫鋼閘門的腐蝕速率，可以采用圖甲方案，焊接在鋼閘門上的固體材料R采用什么金屬？
提示　R活潑性應(yīng)比鐵強且能穩(wěn)定存在于水溶液中，通常選鋅。
(2)圖乙所示方案也可降低鋼閘門的腐蝕速率，鋼閘門應(yīng)連接直流電源的什么極，這屬于哪種防護方法？
提示　鋼閘門接電源負極，這是外加電流的陰極保護法。
(3)題述兩種保護方法的原理有何不同？
提示　甲是在被保護設(shè)備上裝上比它更活潑的金屬，被保護金屬作原電池的正極，稱為犧牲陽極的陰極保護法。乙是被保護設(shè)備與電源的負極相連接，作電解池的陰極，稱為外加電流的陰極保護法。
2.在鋼鐵的表面鍍鋅屬于金屬的電化學(xué)保護法嗎？
提示　不是。電鍍雖然是應(yīng)用電解原理，但對金屬的防護來說是在金屬的表面增加了保護層，屬于覆蓋保護層法，不屬于電化學(xué)保護法。
3.馬口鐵(鍍錫鐵板)的鍍層遭到破壞后，是否還能起到保護鐵的作用？白鐵皮(鍍鋅鐵板)呢？
提示　馬口鐵的鍍層遭到破壞后，由于鍍層金屬錫的活潑性比鐵弱，當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鐵將作原電池的負極，會加速金屬鐵的腐蝕，不能起到保護鐵的作用。白鐵皮的鍍層遭到破壞后，因為鍍層金屬鋅的活潑性比鐵強，因此當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鐵將作原電池的正極，會被保護，可以起到保護鐵的作用。
4.不銹鋼是采用什么方法來防止金屬腐蝕的？
提示　冶煉鋼鐵時向其中加入一些其他元素，制成合金，是通過改變金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)來防止金屬腐蝕的。
1.下列裝置可防止鐵棒被腐蝕的是
在B裝置形成的原電池里，鋅為負極，失去電子被氧化，鐵為正極，被保護，不易生銹。
2.如圖所示裝置中都盛有0.1 ml·L－1NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速率由快到慢的順序是A.③①④② B.①②④③C.②③④① D.②①④③
①銅、鋅和NaCl溶液構(gòu)成原電池，鋅作負極，失電子，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，加快鋅的腐蝕；
②中構(gòu)成電解池，鋅接電源正極，為電解池的陽極，失電子，加快鋅的腐蝕，電解池引起的腐蝕速率大于原電池引起的腐蝕速率；③中構(gòu)成電解池，鋅接電源負極，為電解池的陰極，得電子，屬于金屬防護的外加電流的陰極保護法，鋅不易被腐蝕；④為鋅的化學(xué)腐蝕；腐蝕速率由快到慢的順序為②①④③。
金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為電解池的陽極＞原電池的負極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為強電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。(4)金屬活動性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。
題組一　金屬的腐蝕1.(2022·重慶育才中學(xué)高二月考)我國每年因為金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失非常嚴重，金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。下列現(xiàn)象不能用電化學(xué)腐蝕來解釋的是A.生鐵更容易被腐蝕B.馬口鐵(鍍錫的鐵)破損后很快生銹C.銅器皿在高溫環(huán)境中變黑D.電工作業(yè)中若將銅、鋁導(dǎo)線相連易出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象
生鐵是碳鐵合金，在潮濕環(huán)境中，碳和鐵會構(gòu)成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，A不符合題意；鐵的金屬性強于錫，當(dāng)馬口鐵破損后，鐵裸露出來，鐵和錫構(gòu)成原電池，鐵作負極被氧化，從而發(fā)生生銹現(xiàn)象，B不符合題意；銅器皿在高溫條件下和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，是化學(xué)腐蝕，C符合題意；銅和鋁導(dǎo)線相連，會構(gòu)成鋁銅原電池，鋁作負極，加速鋁的氧化，D不符合題意。
2.(2022·長沙雅禮中學(xué)高二月考)下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是A.金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實質(zhì)：M＋nH2O===M(OH)n＋ H2↑B.金屬的化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是M－ne－===Mn＋，該過程有電流產(chǎn)生C.金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進行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
金屬在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕，A錯誤；金屬的化學(xué)腐蝕的實質(zhì)為M－ne－===Mn＋，是金屬直接和氧化劑反應(yīng)的過程，不產(chǎn)生電流，B錯誤；金屬的化學(xué)腐蝕在酸性或堿性環(huán)境下均可進行，如金屬鋁在鹽酸或NaOH溶液中均可發(fā)生化學(xué)腐蝕，C錯誤；在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主，D正確。
3.某城市環(huán)保部門測定，該城市整個夏季酸雨的平均pH為3.2。在這種環(huán)境中鐵制品極易被腐蝕。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(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕B.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時的正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑C.在化學(xué)腐蝕過程中有微電流產(chǎn)生D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時的負極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋
酸雨作用下，鐵制品的腐蝕過程有化學(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕，以電化學(xué)腐蝕為主，A正確；鐵在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，故正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，B正確；化學(xué)腐蝕過程中鐵與氫離子發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣，無微電流產(chǎn)生，C錯誤；發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鐵是負極，負極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D正確。
4.用壓強傳感器探究生鐵在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如圖所示：分析圖像，以下結(jié)論錯誤的是A.溶液pH≤2時，生鐵發(fā)生析氫腐蝕B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快 (y－x＝b－a)D.兩溶液中負極反應(yīng)均為Fe－2e－===Fe2＋
由壓強變化圖像可知pH＝2時，壓強增大，說明生成氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，pH＝4時，壓強減小，說明消耗氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕，兩溶液中負極反應(yīng)均為Fe－2e－===Fe2＋，A、B、D項正確；由斜率可知消耗氧氣的速率比生成氫氣的速率快，C項錯誤。
5.寶雞被譽為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物保護和修復(fù)有重要意義。下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是A.青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負極B.潮濕環(huán)境中Cl－濃度大時有利于多孔粉 狀銹的生成C.若生成0.2 ml Cu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為4.48 LD.環(huán)境中的Cl－與正、負兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋ 3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
根據(jù)題圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子，Cu失電子生成銅離子，發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕過程中c作負極，A項正確；
潮濕環(huán)境中的Cl－與正極生成物氫氧根離子和負極生成物銅離子作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮濕環(huán)境中Cl－濃度大時，有利于多孔粉狀銹的生成，B、D項正確；未指明是否為標準狀況，無法計算消耗的O2體積，C項錯誤。
題組二　金屬的電化學(xué)防護6.(2021·長沙高二質(zhì)檢)下列關(guān)于鋼鐵的防護方法，說法不正確的是A.圖①所示方法是外加電流的陰極保 護法，石墨棒作陽極B.圖②所示方法是犧牲陽極的陰極保護法，鎂作負極，鋼鐵輸水管作正極C.圖③所示方法是化學(xué)防護法，不屬于電化學(xué)防護法D.圖④所示方法是覆蓋保護層法，不屬于電化學(xué)防護法
A項，圖①中石墨棒與正極相連，作陽極，鐵管道作陰極，是外加電流的陰極保護法，正確；B項，Mg與鋼鐵輸水管相連，Mg比Fe活潑，形成原電池時，鎂作負極，鋼鐵輸水管作正極，是犧牲陽極的陰極保護法，正確；
C項，Zn比鐵活潑，形成原電池時，Zn作負極，鐵管道作正極，是犧牲陽極的陰極保護法，屬于電化學(xué)防護法，錯誤；D項，噴油漆是覆蓋保護層法，不屬于電化學(xué)防護法，正確。
7.下列有關(guān)電化學(xué)原理的說法錯誤的是A.鍍銅鐵鍍層破損，鐵的腐蝕速率加快B.可將河道中的鋼鐵閘門與外加直流電源的負極相連以保護其不受腐蝕C.為保護海輪的船殼，利用犧牲陽極的陰極保護法，常在船殼上鑲?cè)脘\塊D.用惰性電極電解足量NaCl溶液，一段時間后再加入一定量的NaCl，溶 液能與原來溶液完全一樣
A項，鍍銅鐵的表面一旦破損，會構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負極，則鐵腐蝕速率加快，正確；B項，鋼鐵閘門與外加直流電源的負極相連作陰極，被保護，正確；C項，海輪船殼鑲嵌鋅塊，此時鐵作為原電池的正極而被保護，不易腐蝕，是采用了犧牲陽極的陰極保護法，正確；D項，電解氯化鈉溶液時，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣，所以應(yīng)加氯化氫氣體讓電解質(zhì)溶液復(fù)原，錯誤。
8.海港、碼頭的鋼制管樁會受到海水的長期侵蝕，常用外加電流的陰極保護法對其進行保護，如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列說法不正確的是A.鋼制管樁應(yīng)與電源的負極相連B.通電后外電路的電子被強制流向鋼制管樁C.高硅鑄鐵及鋼制管樁周邊沒有電極反應(yīng)發(fā)生D.保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整
被保護的鋼制管樁應(yīng)作為陰極，從而使其表面腐蝕電流降至零或接近零，鋼制管樁應(yīng)與電源的負極相連，故A正確；通電時，高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，海水中的氯離子等在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子經(jīng)導(dǎo)線流向電源正極，再從電源負極經(jīng)導(dǎo)線流向鋼制管樁，故B正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，可減弱腐蝕的發(fā)生，但不能使鋼制管樁周邊的電極反應(yīng)完全消失，故C錯誤；在保護過程中要使被保護金屬電位低于周圍環(huán)境，則通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整，故D正確。
9.下列對如圖所示的實驗裝置的判斷錯誤的是A.若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時，為犧牲陽極的陰極 保護法D.若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－　===H2↑
若X為碳棒，開關(guān)K置于A處，F(xiàn)e為電解池的陰極，屬于外加電流的陰極保護法，A項正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，F(xiàn)e為原電池的負極，電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤；
若X為鋅棒，開關(guān)K置于A處時，F(xiàn)e為電解池的陰極，屬于外加電流的陰極保護法，開關(guān)K置于B處時，F(xiàn)e為原電池的正極，屬于犧牲陽極的陰極保護法，B、C項正確。
10.(2022·福建莆田一中高二檢測)下列關(guān)于金屬腐蝕與防護的說法錯誤的是A.圖①中的鐵釘不易生銹B.圖②中，若將鋼閘門與電源的正極 相連，可防止鋼閘門被腐蝕C.圖②中，若斷開電源，鋼閘門將發(fā) 生吸氧腐蝕D.圖③中，若金屬M比Fe活潑，可防止鋼鐵輸水管腐蝕
題組三　金屬腐蝕快慢的比較11.相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是
A項，食醋提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬電極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B項，食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；
D項，酸雨提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，鐵釘和銅板分別作負、正極，形成原電池。在上述三種情況中，都是鐵作負極，鐵容易被腐蝕；C項，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕。
12.為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一星期后，下列對實驗結(jié)束時的現(xiàn)象描述不正確的是A.裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會下降B.裝置Ⅰ左側(cè)液面比裝置Ⅱ的低C.裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重D.裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕
裝置Ⅱ中鐵釘與銅絲相連，金屬活動性相差較大，且用揮發(fā)性鹽酸，因此裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重，C選項正確；
裝置Ⅰ中雖然也用了鹽酸，但鐵釘與鐵絲相連，腐蝕不及裝置Ⅱ，由于均發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中均生成了氣體，左側(cè)液面都會下降，裝置Ⅱ的左側(cè)液面比裝置Ⅰ的左側(cè)液面低，A選項正確，B選項錯誤；
裝置Ⅲ中濃硫酸吸水，從而使鐵釘處在干燥空氣中，幾乎不被腐蝕，D選項正確。
13.深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌(該還原菌最佳生存環(huán)境在pH為7～8之間)作用下，能被硫酸根離子腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關(guān)的說法正確的是A.輸送暖氣的管道更容易發(fā)生此類腐蝕B.正極反應(yīng)： ＋9H＋＋8e－===HS－＋4H2OC.這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3·xH2OD.管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕
硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì)，在高溫下易變性，失去催化效果，則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕，故A不符合題意；
在pH為7～8的弱堿性環(huán)境中，原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，由圖示可知發(fā)生的電極反應(yīng)為 ＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，故B不符合題意；腐蝕在硫酸鹽還原菌作用下進行，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物中Fe元素的化合價不會呈＋3價，故C不符合題意；管道上刷富鋅油漆，構(gòu)成Zn－Fe原電池，F(xiàn)e為正極，可以通過犧牲Zn來延緩管道的腐蝕，故D符合題意。
14.(2022·福建廈門一中高二月考)下列根據(jù)實驗操作及現(xiàn)象進行的分析和推斷中，不正確的是
A.NaCl的瓊脂水溶液為離子遷移的通路B.①中變紅是因為發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C.②中可觀察到鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變藍，銅絲附近區(qū)域變紅D.①和②中發(fā)生的氧化反應(yīng)均可表示為M－2e－===M2＋(M代表鋅或鐵)
構(gòu)成原電池的條件之一是形成閉合回路，①和②實驗中，NaCl的瓊脂水溶液作用是形成閉合回路，即NaCl的瓊脂水溶液為離子遷移的通路，故A正確；中性或堿性條件下，①中Zn、Fe和熱的NaCl的瓊脂水溶液構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，Zn比Fe活潑，Zn作負極，F(xiàn)e作正極，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以鐵釘裸露在外的附近區(qū)域變紅，故B錯誤；
②中NaCl的瓊脂水溶液、Cu、Fe構(gòu)成原電池，F(xiàn)e比Cu活潑，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，負極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以鐵釘裸露在外的附近區(qū)域Fe2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍色沉淀，銅絲附近區(qū)域酚酞遇到堿變紅，故C正確；
①中Zn和②中Fe作負極，均失去2e－生成＋2價的陽離子(Zn2＋和Fe2＋)，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以①和②中發(fā)生的氧化反應(yīng)可表示為M－2e－===M2＋(M代表鋅或鐵)，故D正確。
15.一種鋼鐵銹蝕原理示意圖如圖，下列說法不正確的是A.缺氧區(qū)：Fe－2e－===Fe2＋B.富氧區(qū)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.Fe失去的電子通過電解質(zhì)溶液傳遞給O2D.隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液均可有效防止鐵生銹
由鋼鐵銹蝕原理示意圖可知，鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。缺氧區(qū)，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，A正確；富氧區(qū)，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正確；
由題圖可知，F(xiàn)e失去的電子通過金屬導(dǎo)體傳遞給富氧區(qū)的O2，電子不能在電解質(zhì)溶液中自由移動，C不正確；隔絕氧氣或電解質(zhì)溶液后，就不能形成原電池，所以均可有效防止鐵生銹，D正確。
16.金屬腐蝕的電化學(xué)原理可用如圖模擬。(1)請寫出有關(guān)電極反應(yīng)式：①鐵棒上：__________________。②碳棒上：________________________。(2)該圖所表示的是______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕。(3)若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀硫酸，則此圖可表示______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕原理；若用犧牲陽極的陰極保護法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，則可將碳棒改為_________________________棒。
2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
鋅(或其他比Fe活潑的金屬)
電解質(zhì)是氯化鈉溶液，呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應(yīng)式是2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀硫酸，此時發(fā)生析氫腐蝕；
若用犧牲陽極的陰極保護法保護鐵棒不被腐蝕溶解，此時構(gòu)成的原電池中鐵棒作正極，負極是比鐵活潑的金屬，因此可將碳棒改為鋅棒。
17.(2021·無錫高二月考)研究金屬腐蝕和防護的原理很有現(xiàn)實意義。(1)圖甲為探究鋼鐵的吸氧腐蝕的裝置。某興趣小組按該裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中水柱上升緩慢，下列措施可以更快、更清晰地觀察到水柱上升現(xiàn)象的有________(填字母)。A.用純氧氣代替具支試管內(nèi)空氣B.用酒精燈加熱具支試管提高溫度C.將鐵釘換成鐵粉和碳粉混合粉末D.將玻璃導(dǎo)管換成更細的導(dǎo)管，水中滴加紅墨水
用純氧氣代替具支試管內(nèi)空氣，氧氣的濃度增大，反應(yīng)速率加快，A項正確；用酒精燈加熱具支試管提高溫度，導(dǎo)管一端會產(chǎn)生氣泡，不能更快、更清
晰地觀察到水柱上升，B項錯誤；將鐵釘換成鐵粉和碳粉混合粉末，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，反應(yīng)速率加快，C項正確；
換成更細的導(dǎo)管，水中滴加紅墨水，細導(dǎo)管上升的高度大于玻璃導(dǎo)管，且使用紅墨水能更清晰地觀察到水柱上升，D項正確
(2)該小組將圖甲裝置改進成圖乙裝置并進行實驗，導(dǎo)管中紅墨水液柱高度隨時間的變化如表所示，根據(jù)數(shù)據(jù)可判斷腐蝕的速率隨時間變化逐漸_____(填“加快”“減慢”或“不變”)，你認為影響鋼鐵腐蝕的因素為____________。
液柱高度變化與鐵釘腐蝕的速率成正比，1～3 min、3～5 min、5～7 min、7～9 min內(nèi)液柱上升高度分別為1.3 cm、0.9 cm、0.7 cm、0.5 cm，可知鐵釘腐蝕的速率逐漸減慢。鐵釘腐蝕的本質(zhì)是鐵與氧氣、水的反應(yīng)，反應(yīng)過程中不斷消耗氧氣，具支試管內(nèi)氧氣的濃度不斷減小，反應(yīng)速率逐漸減慢，相同時間內(nèi)液柱上升的高度逐漸減小。
(3)為探究圖乙中a、b兩點所發(fā)生的反應(yīng)，進行以下實驗，請完成表中空白：
O2＋4e－＋2H2O
向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液，觀察到a點附近溶液出現(xiàn)紅色，說明a點附近有OH－生成，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
(4)設(shè)計圖丙裝置研究弱酸性環(huán)境中腐蝕的主要形式。測定錐形瓶內(nèi)氣壓和空氣中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化如圖丁所示，從圖丁中可分析，t1～t2 s之間主要發(fā)生_____(填“吸氧”或“析氫”)腐蝕，原因是__________________________________。
壓強和氧氣的體積分數(shù)都降低
由圖丁可知，O～t1 s內(nèi)錐形瓶內(nèi)壓強增大，但氧氣的體積分數(shù)減小，則0～t1 s內(nèi)發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，以析氫腐蝕為主，隨著反應(yīng)的進行，容器內(nèi)氣體的壓強降低，醋酸不斷被消耗，溶液的酸性減弱，容器內(nèi)主要發(fā)生吸氧腐蝕。
(5)金屬陽極鈍化是一種電化學(xué)防護方法。將Fe作陽極置于H2SO4溶液中，一定條件下，F(xiàn)e鈍化形成致密Fe3O4氧化膜，試寫出該陽極的電極反應(yīng)：_______________________________。
3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋