- 金属的电化学腐蚀与防护
- 共1146题
钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）图1中下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀______．
（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意图如图2，请回答：
①A电极对应的金属是______（写元素名称）．
②B电极电极反应式______．
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因______．
正确答案
（1）在B原电池装置中，正极金属铁被保护，在电解池装置D中，阴极铁金属被保护，A装置中，金属铁做原电池的负极，更易被腐蚀，在C装置中，金属铁和水以及少量的氧气接触，也会被腐蚀，故答案为：BD；
（2）①在铁件的表面镀铜的电镀池中，作阳极的是镀层金属铜，故答案为：铜；
②在铁件的表面镀铜的电镀池中，做阴极的是待镀金属铁，该极上金属阳离子铜离子发生得电子的还原反应，即Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；
③镀铜铁破损后，金属铁为负极，镀锌铁破损后，金属铁是正极，在原电池中，负极金属更易被腐蚀，所以镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，
故答案为：镀铜铁破损后，金属铁为负极，镀锌铁破损后，金属铁是正极，负极金属易被腐蚀．
如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容．为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
回答以下问题：
（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号）______；在电化学腐蚀中，负极反应是______；
（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是______．
（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是______（答两种方法）．
正确答案
（1）3、4、5中铁丝表面发生了变化，说明铁丝发生了电化学腐蚀；铁丝发生电化学腐蚀中，铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+．
故答案为：3﹑4﹑5；Fe-2e-=Fe2+；
（2）2、4实验说明温度影响铁的腐蚀；1、3实验说明湿度影响铁的腐蚀；4、5实验说明电解质的存在影响铁的腐蚀，所以影响铁腐蚀的因素有：温度、湿度和电解质的存在，
故答案为：温度﹑湿度﹑电解质的存在；
（3）为发生铁发生，常用的方法有：电镀﹑刷漆等表面覆盖法及牺牲阳极保护阴极法等，
故答案为：电镀﹑刷漆等表面覆盖法及牺牲阳极保护阴极法等．
（1）金属腐蚀会造成巨大的经济损失，钢铁在潮湿的空气中更容易被腐蚀，主要原因是钢铁里的铁和碳与钢铁表面吸附的一层水膜构成许多微小的______发生电化学腐蚀，该腐蚀中负极发生的电极反应式为______．
（2）某综合实践活动小组到自来水厂进行参观，了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下：
①源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等，加入CaO，再通入CO2可以降低水中Ca2+、Mg2+等离子的浓度，从而将硬水转化为______水．
②该水厂加入的A物质常为氯气，其作用是______．
③加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒，以下物质中不能作为凝聚剂的是（填写编号）______．
A．KAl（SO4）2•12H2O B．Fe2（SO4）3 C．CuSO4 D．FeSO4•7H2O．
正确答案
（1）碳、铁和水构成原电池，所以能发生电化学腐蚀，该原电池中，铁作负极，碳作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，
故答案为：原电池，Fe-2e-=Fe2+；
（2）①钙镁离子较少或没有的水是软水，源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等，加入CaO，再通入CO2可以降低水中Ca2+、Mg2+等离子的浓度，从而将硬水转化为软水，故答案为：软；
②氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有强氧化性，所以能杀菌消毒，故答案为：杀菌消毒；
③凝聚剂能发生水解而生成胶体，胶体具有吸附性而净水，所以只要能水解生成胶体的就属于凝聚剂，明矾能水解生成氢氧化铝胶体、铁离子能水解生成氢氧化铁胶体、亚铁离子被氧化生成的铁离子易水解生成胶体，所以ABD能作凝聚剂，铜离子水解不能生成胶体，所以不能作凝聚剂，故选C．
（1）金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和______腐蚀．
（2）炒过菜的铁锅未及时洗净容易发生腐蚀．
①若铁锅内残液呈弱酸性，则腐蚀主要属于______（填“吸氧”或“析氢”，下同）腐蚀；若残液中主要含有NaCl，腐蚀应主要属于______腐蚀．
②吸氧腐蚀中，负极的电极反应式为______．铁锈中铁的化合价为______．
（3）如果在铁的表面镀上一层铜，就可以防止铁生锈，则在电镀过程中铁为______极，电极反应式为______，铜为______极，电极反应式为______．
正确答案
（1）金属的腐蚀分为：金属和化学物质直接反应的是化学腐蚀，金属和电解质溶液构成原电池的是电化学腐蚀，
故答案为：电化学；
（2）①若铁锅内残液呈弱酸性，铁作负极，碳作正极，铁失去电子被氧化，正极上氢离子得电子生成氢气，所以是析氢腐蚀；若残液中主要含有NaCl，铁作负极，碳作正极，铁失去电子被氧化，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以发生的是吸氧腐蚀，
故答案为：析氢；吸氧；
②吸氧腐蚀中，铁作负极，铁失去电子被氧化，所以负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁脱水形成铁锈，所以铁锈中铁的化合价是+3价，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+；+3；
（3）电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，所以在铁的表面镀上一层铜，铁作阴极，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu；铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，故答案为：阴；Cu2++2e-=Cu；阳；Cu-2e-=Cu2+．
Ⅰ．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，请回答：
（1）X极上的电极反应式：______．在X极附近观察到的现象是______．
（2）Y电极上的电极反应式为______，检验该电极反应产物的方法是______．
Ⅱ．三峡大坝使万里长江变成黄金水道，但三峡船闸的防腐蚀是现实而又紧迫的任务，请你分析：
（1）船闸主要发生的是______腐蚀，并请写出腐蚀的电极反应式：
负极：______；正极：______．
（2）请你对三峡船闸的防腐蚀提出一项合理化建议：____________．
正确答案
Ⅰ、（1）和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，所以该电极附近氢氧根浓度增大，碱性增强，滴入几滴酚酞试液会变红，
故答案为：2H++2e-=H2↑；放出气体，溶液变红；
（2）和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子失电子发生氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以用于氯气的检验，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色；
Ⅱ、（1）接触水及空气，主要发生吸氧腐蚀，铁在负极放电生成亚铁离子，氧气在正极得电子生成氢氧根．电极反应式为
负极：2Fe-4e-=2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-；
故答案为：吸氧；2Fe-4e-=2Fe2+；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）保护船闸可以及时刷油漆，保护钢铁不与空气和水接触；或在船闸上镶嵌锌块并及时补充；或将直流电源的负极焊接到船闸上，并不间断供电．
故答案为：及时刷油漆，保护钢铁不与空气和水接触；或在船闸上镶嵌锌块并及时补充；或将直流电源的负极焊接到船闸上，并不间断供电．
如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）铁钉在逐渐生绣．
（2）若试管内液面上升，发生______腐蚀，电极反应：负极：______，正极：______
（3）若试管内液面下降，则原溶液呈______性，发生的电极反应：负极：______，正极：______．
正确答案
生铁中含有碳，铁、碳和合适的电解质溶液构成原电池，
（2）若试管内液面上升，说明试管内气体因和水反应而使其压强减小，发生的是吸氧腐蚀，铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，
故答案为：吸氧，Fe-2e-=Fe2+，2H2O+O2+4e-=4OH-；
（3）若试管内液面下降，说明金属的腐蚀中生成气体导致压强增大，则金属发生的是析氢腐蚀，溶液呈酸性，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：
4H++4e-=2H2↑，
故答案为：酸，Fe-2e-=Fe2+，4H++4e-=2H2↑．
对照试验是化学研究中常用的一种方法．某研究小组对铁生锈进行如下研究．
（1）经过较长时间后发现：上述图中的铁钉最容易生锈的是______．
（2）在铁钉的锈蚀过程中，Fe发生了______（填“氧化”或“还原”）反应．
（3）铁生锈的外部条件是______．
（4）钢铁工业史国家工业的基础．下列措施能起到防腐作用的是______．
A．刷油漆B．包上一层塑料层C．连接一定数量镁块．
正确答案
（1）能形成原电池且作原电池负极的金属易被腐蚀，
A．铁、碳和溶有氧气的水能构成原电池，铁易失电子而作负极，碳作正极，作负极的铁易被腐蚀而生锈；
B．该装置中没有空气，不能形成原电池则铁不易生锈；
C．碱石灰能吸收空气中水分，则C装置中没有水，所以不能构成原电池，铁不易生锈；
故选A；
（2）A中，铁易失电子发生氧化反应而易生锈，故答案为：氧化；
（3）A易生锈，B和C不容易生锈，B中没有空气，C中没有水分，A中含有水分和空气，所以铁生锈的外部条件是：与空气、水充分接触；
（4）为防止铁生锈，可以采用隔绝空气或隔绝水的方法，如采用刷漆、涂油、连接较活泼金属、电镀等方法，故选ABC．
Ⅰ．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑．请回答：
（1）铁锅的锈蚀是______腐蚀（填“析氢”或“吸氧”）．
（2）写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：______．
Ⅱ．（1）某同学运用所学知识，自选材料设计实验，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu+H2SO4（稀）=CuSO4+H2↑．请你在方框内画出能够实现这一反应的装置图．
（2）某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀．请你分析其原因：______．
正确答案
I．（1）弱酸或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧；
（2）铁、碳和电解质溶液构成原电池，铁作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故答案为：2H2O+O2+4e-=4OH-；
II．（1）不能自发进行的氧化还原反应可以设计成电解池而实现该反应，Cu+H2SO4（稀）=CuSO4+H2↑中稀硫酸和铜不反应，可以把其设计成电解池，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子生成氢气，可以选用石墨或导电的金属作阳极，根据方程式知，用稀硫酸作电解质溶液，该装置如图所示：
，
故答案为：
；
（2）设计的电解池中，如果铜作阳极，碳作阴极，稀硫酸作电解质溶液，电解池工作时，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，实际上某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀，说明铜电极上氢离子得电子发生还原反应，碳棒上氢氧根离子失电子生成氧气，则碳棒作阳极，铜作阴极，所以两极与电源的正负极接反了，
故答案为：两极与电源的正负极接反了．
选考题[化学--选修化学与生活]
Ⅰ．维生素C的结构简式是
，它的分子式是______．由于它能防治坏血病，又称为______．在维生素C溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素C溶液具有______性；在维生素C溶液中滴入少量蓝色的含有淀粉的碘水，可观察到的现象是______，说明维生素C具有______性．
Ⅱ．（1）如右图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）______．
（2）氟氯代烷是一种能破坏臭氧层的物质．在大气平流层中，氟氯代烷受紫外线的照射分解出氯原子，氯原子参与下列有关反应：①Cl+O3→ClO+O2 ②O3→O+O2 ③ClO+O→Cl+O2上列的反应的总反应式是______，少量氟氯代烷能破坏大量臭氧的原因是______．
正确答案
Ⅰ．维生素C的分子式为C6H8O6；称为抗坏血酸；紫色石蕊试液遇酸变红色，在维生素C溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素C溶液具有酸性；维生素C能和碘反应而使淀粉的碘水溶液褪色，碘有氧化性，所以维生素C有还原性．
故答案为：C6H8O6；抗坏血酸；酸；溶液蓝色褪去；还原性；
Ⅱ． （1）铁处于Ⅰ的环境中做原电池的负极，腐蚀速率较快，铁处于Ⅱ的环境中做原电池的正极，被保护，腐蚀速率很慢，铁处于Ⅲ的环境中的金属铁发生化学腐蚀，速度较慢．
故答案为：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ；
（2）由①Cl+O3→ClO+O2、②O3→O+O2、③ClO+O→Cl+O2，将方程式①+②+③得方程式：2O3→3O2；
氟氯代烷受紫外线的照射分解出氯原子，Cl+O3→ClO+O2，Cl对O3的分解有促进作用，所以能破坏臭氧层，
故答案为：2O3→3O2；氟氯代烷分解产生的Cl对O3的分解有促进作用．
钢铁在潮湿的空气里容易发生电化学腐蚀，负极发生反应的电极反应式为______，如果水膜的酸性较强，则正极的电极反应式为______．
正确答案
钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上得电子发生还原反应；
如果水膜的酸性较强，则发生析氢腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+，2H++2e-=H2↑．
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