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【教材实验热点】17 金属的腐蚀与防护-(解析版)
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教材实验热点】17金属腐蚀防护专题17金属的腐蚀与防护【教材实验梳理】1.钢铁生锈原理2.实验验证牺牲阳极的阴极保护法1.利用如图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法不正确的是A.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀B.一段时间后,a管液面高于b管液面C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-=Fe2+【巩固练习】2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A.当镀锌铁制品镀层破损时,镀层不能对铁制品继续起保护作用。B.铜表面会覆盖一层绿色的铜锈不是化学过程。C.保护海轮外壳可以采用牺牲阳极的阴极保护法D.保护地下输油钢管与外加直流电源的正极相连。3.港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年,主要的防腐方法有:①钢梁上安装铝片;②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆;③使用高附着性防腐涂料;④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是A.钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为:Fe-3e-=Fe3+B.防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极,失去电子C.防腐涂料可以防水、隔离O2,降低吸氧腐蚀速率D.方法①②③只能减缓钢铁腐蚀,未能完全消除4.实验小组研究金属电化学腐蚀,实验如下:序号实验5min25min实验I铁钉表面及周边未见明显变化铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成实验II铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化下列说法不正确的是A.实验II中Zn保护了Fe,使铁的腐蚀速率比实验I慢B.实验II中正极的电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-C.实验I的现象说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2+D.若将Zn片换成Cu片,推测Cu片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色5.下图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图,下列说法错误的是A.通过甲、乙装置的对比说明生铁比纯铁更易腐蚀B.图乙装置中为了加快吸氧腐蚀的速率,可用酒精灯一直加热试管C.图乙、图丙装置中的负极材料是铁粉,电极反应式是D.图丙装置的导管中开始没有红墨水进入,一段时间后有红墨水进入并最终形成一段水柱6.用如图装置探究金属的腐蚀原理。有关说法正确的是A.K打开时,生铁越靠近底端腐蚀越严重B.K打开时,生铁的腐蚀速率比K闭合时慢C.K闭合时,锌作阴极保护生铁D.K闭合时,生铁上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-7.利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。下列说法不正确的是实验装置实验编号浸泡液pH氧气浓度随时间的变化①1.5mol/LNH4Cl5②0.76mol/L(NH4)2SO45③1.5mol/LNaCl7④0.76mol/LNa2SO47A.上述正极反应均为O2+4e-+2H2O=4OH-B.在不同溶液中,阴离子是影响吸氧腐蚀速率的主要因素C.向实验④中加入少量NH4Cl固体,吸氧腐蚀速率加快D.在300min内,铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液8.下列说法不正确的是A.钢管被原油中含硫化合物腐蚀发生的是化学腐蚀B.为了增强钢的抗腐蚀性,可以向钢中加入Cr、Ni等元素制成不锈钢C.如图为模拟吸氧腐蚀法D.在铁质船体上镶嵌锌块,可以减缓船体被海水腐蚀速率,称为牺牲阳极的阴极保护法9.某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如下图a所示装置,图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化。已知:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓。则下列说法错误的是A.甲区发生还原反应 B.乙区产生Zn2+C.丙区呈现红色 D.丁区呈现黄色10.研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是A.用装置①模拟研究时未见a上有气泡,说明铁没有被腐蚀B.②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀C.③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D.①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质11.下列叙述不正确的是A.金属表面覆盖保护层,保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用B.港珠澳大桥桥底镶嵌锌块,锌作负极,以防大桥被腐蚀C.精炼铜工业中,当阳极通过的电子数为2NA,阴极析出的铜为1molD.钢铁吸氧腐蚀的正极反应。12.2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,山东舰所用特种钢材全部国产,研发过程中重点提高了材料的耐腐蚀性。在一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示,下列说法正确的是pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeOA.当pH<6.5时,碳钢主要发生化学腐蚀B.当pH<4和pH>13.5时,碳钢主要发生析氢腐蚀C.pH越大,碳钢的腐蚀速率越慢D.pH=14时,负极反应为4OH-+Fe-3e-=+2H2O13.下列说法正确的是A.钢铁在潮湿的空气生锈是因为发生了析氢腐蚀B.铅蓄电池放电时正极质量较少C.化学电源能将化学能完全转化为电能D.工业上用图装置电解熔融氧化铝制铝时,阳极碳块常因被生成的氧气氧化而需定期更换14.某研究小组对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图),探究铁生锈的条件。经过较长时间后,甲同学观察到的现象是:A中铁钉生锈;B中铁钉不生锈;C中铁钉不生锈。①通过上述实验现象分析,可得出铁生锈的外部条件是__________。②由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于_____,正极电极反应式为________。③实验B所用的水要经过_______处理;植物油的作用是__________。④实验C中碱石灰的作用是_________。(2)乙同学为了达到同样目的,设计了实验D(如图),发现一段时间后,试管中的液面升高,其原因是_________,该实验_______(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。(3)丙同学为了防止铁钉生锈,想在铁钉表面镀上一层金属,该金属最好是______。A.锡         B.铜         C.锌15.如图是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置示意图,试分析实验并回答下列问题:(1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是_______。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_______。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_______(填“高”或“低”)越易腐蚀。(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_______。(4)针对乙、丙装置研究的结果分析,可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀:_______(写出一点即可)。16.某锂电池的反应式为FePO4+LiLiFePO4,回答下列问题:(1)该蓄电池放电过程中发生还原反应的物质是___________(写化学式),充电时外电路中转移了电子,则阴极产物的质量为___________g。(2)为防止水体中的钢铁制品发生化学腐蚀,可采用外加电源的阴极保护法,下图是以海水中的钢铁闸门为例的保护图示,则锂电池___________(填“正极”或“负极”)接钢铁闸门。(3)若以该锂电池为电源,电解稀溶液,制备和,则阴极的电极反应式为___________。(4)若利用该电源精炼铜。粗铜精炼过程中,因阳极杂质逐渐溶解,电解质溶液中、的浓度会逐渐增大,而这些杂质离子则会影响后续精炼。某同学设计下图所示的除杂方案:已知有关氢氧化输沉淀的pH如下表:氢氧化物Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)2开始沉淀时的pH2.35.66.27.5完全沉淀时的pH3.96.48.09.7加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为___________;调节pH=5.0时,则沉淀的离子主要是___________(填离子符号);操作A的名称是___________。该同学的方案中未除去的杂质金属阳离子是___________。 参考答案:1.C【详解】A.U型管左边装置是中性溶液,所以发生吸氧腐蚀,右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀,故A正确;B.左边装置发生吸氧腐蚀时,消耗氧气导致气体压强减小,右边装置发生析氢腐蚀,生成氢气导致气体压强增大,所以右边的液体向左边移动,所以一段时间后,a管液面高于b管液面,故B正确;C.a处铁失电子生成亚铁离子,氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,所以a处pH不变;b处溶液变成硫酸亚铁溶液,溶液的pH值变大,故C错误;D.a、b两处构成的原电池中,铁都作负极,所以负极上具有相同的电极反应式:Fe-2e-=Fe2+,故D正确;故答案选C。2.C【详解】A.锌比铁活泼,当镀锌铁制品镀层破损时,锌、铁形成原电池后,Zn为负极被氧化,镀层依然能对铁制品继续起保护作用,故A错误;B.绿色的铜锈主要成分为碱式碳酸铜,铜表面覆盖一层绿色的铜锈的过程中有新的物质生成,属于化学过程,故B错误;C.在海轮外壳连接锌块,锌比铁活泼,锌为负极,保护外壳不受腐蚀,为牺牲阳极的阴极保护法,故C正确;D.与外加直流电源的正极相连则为阳极,阳极发生氧化反应,铁在阳极失电子,加速了钢管的腐蚀,故D错误;综上所述答案为C。3.A【详解】A.钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,故A错误;B.铝和锌的活泼性大于铁,钢铁防腐过程中铝和锌均作为负极,失去电子,为牺牲阳极的阴极保护法,故B正确;C.防腐涂料可以防水、隔离O2,减少铁与氧气接触,降低吸氧腐蚀速率,故C正确;D.钢铁防腐只能减缓钢铁腐蚀,未能完全消除钢铁腐蚀,故D正确;选A。4.C【详解】A.实验II中Zn比Fe活泼,作原电池的负极,发生吸氧腐蚀,Fe作正极,被保护,铁的腐蚀速率比实验I慢,A正确;B.实验II中Fe作正极,氧气发生得电子的还原反应,其电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-,B正确;C.实验I的现象说明25min时,Fe失去电子生成Fe2+,K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+发生反应生成特征蓝色沉淀,C错误;D.若将Zn片换成Cu片,因为Fe比Cu活泼,推测Cu片周边氧气发生得电子的还原反应生成氢氧根离子,酚酞溶液会出现红色,铁钉作原电池的负极,发生失电子的氧化反应生成亚铁离子,与K3[Fe(CN)6]溶液反应,使其周边会出现蓝色,D正确;故选C。5.B【详解】A.甲装置中固体为铁粉,乙装置中固体为铁粉与炭粉的混合物,乙装置中铁粉、炭粉、NaCl溶液构成原电池,故甲装置中Fe的腐蚀速率小于乙装置中的,生铁中含有碳,通过甲、乙装置的对比说明生铁比纯铁更易腐蚀,A正确;B.一直加热试管,试管温度升高,其中的空气、水蒸气会逸出,不能加快吸氧腐蚀速率,B错误;C.铁发生腐蚀时,铁作负极,电极反应式是,C正确;D.图丙装置中开始时酸度较大,发生析氢腐蚀,即有氢气生成,故导管中开始没有红墨水进入,后来酸度降低,发生了吸氧腐蚀,即消耗了氧气,故一段时间后红墨水进入并最终形成一段水柱,D正确;答案选B。6.D【分析】K打开时,生铁发生吸氧腐蚀;K闭合时,由于锌比铁活泼,锌为负极,生铁被保护,据此分析判断。【详解】A.K打开时,生铁发生吸氧腐蚀,接触空气又接触水的部位腐蚀最严重,越靠近底端,氧气的含量越少,越不易被腐蚀,故A错误;B.K打开时,生铁发生吸氧腐蚀;K闭合时,由于锌比铁活泼,锌为负极,生铁被保护,即K打开时,生铁的腐蚀速率比K闭合时快,故B错误;C.K闭合时,由于锌比铁活泼,锌为负极,生铁为正极,被保护,该方法称为牺牲阳极的阴极保护法,故C错误;D.K闭合时,生铁为正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-→4OH-,故D

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