- 金属的电化学腐蚀与防护
- 共1146题
如图，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察．请回答下列问题：
（1）若试管内液面上升，则原溶液呈现______性，发生______腐蚀，正极的电极反应式：______；
（2）若试管内液面下降，则原溶液呈现______性，发生______腐蚀，：负极的电极反应式：______．
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，
（1）若试管内液面上升，说明电解质环境是碱性或是中性，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：碱性或是中性；吸氧；2H2O+O2+4e-═4OH-；
（2）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：较强的酸；析氢；Fe-2e-═Fe2+．
（1）金属的腐蚀分为：
A．化学腐蚀 B．电化学析氢腐蚀 C．电化学吸氧腐蚀
请指出下列情况下，金属发生的主要腐蚀类别
（2）黄金是惰性金属，金光灿烂，在空气中永不腐蚀．但是我们在城市里到处都看到“金字招牌”上红棕色的锈迹斑斑，失去了华贵的色彩．试用原电池原理解释“金字招牌”失去光彩的原因，并请提出防止“金字招牌”生锈的至少一种可行的方案．
正确答案
（1）钢铁管在输送石油的过程中，石油属于非电解质，不能构成原电池装置，金属铁的腐蚀属于化学腐蚀；镀锌水管（表层部分受损）后形成原电池，金属锌为负极，发生失电子的氧化反应，属于电化学腐蚀中的吸氧腐蚀（pH=6～8的电解质环境）；镀锡铁桶（表层部分受损）露置在酸雨中，金属铁、锡和酸液形成原电池，金属铁为负极，发生的是电化学的析氢腐蚀；盛有食盐水的铜火锅（碳合金），会形成原电池，金属铜为负极，发生电化学吸氧腐蚀；铜银合金浸泡在稀硫酸中，金属铜为负极，发生析氢腐蚀，故答案为：A、C、B、C、C；
（2）“金字招牌”是金属铁和其他金属制成的合金，在空气中发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极上是氧气得电子的过程，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，氢氧化亚铁不稳定，易被氧化为氢氧化铁，即4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，氢氧化铁可以分解为氧化铁，是铁锈的主要成分，即2Fe（OH）3=Fe2O3•xH2O+（3-x）H2O，要防止“金字招牌”生锈，可以使其和金属锌连接或是和电源的负极连接即可，故答案为：
．
钢铁发生腐蚀时，正极上发生的反应为（ ）
正确答案
钢铁发生的腐蚀为吸氧腐蚀，负极上金属铁失电子，发生氧化反应，正极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-．
故选C．
世界上三分之一的钢铁是被腐蚀而损耗的，请你写出铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的正极反应式______，并请你说出一种防止金属锈蚀的常用方法______．
正确答案
铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀时，正极上是氧气得电子的过程，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，要防止铁生锈就要使铁隔绝空气，如在铁表面涂一层油漆（或在铁表面镀一层耐腐蚀的金属或用油擦拭铁表面等）．
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；在铁表面涂一层油漆（或在铁表面镀一层耐腐蚀的金属或用油擦拭铁表面等）．
A．金属是一种重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属，从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平．如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限：
（1）每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的腐蚀也给人类带来了巨大的损失，铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于______腐蚀．铝的活动性比铁强，但铝在空气中却比铁表现出良好的抗腐蚀性，其原因是______．
（2）除金属材料外，人类还研发了如塑料、合成橡胶、合成纤维等多种材料，它们属于______材料．
正确答案
（1）钢铁中含有Fe、C，Fe、C和潮湿的空气构成原电池，铁易失电子作负极，碳作正极，电子从负极流向正极而形成电流，所以铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于电化学腐蚀；
铝属于亲氧元素，在空气中易被氧气氧化生成致密的氧化物薄膜氧化铝，而阻止铝进一步被氧化，铁不易形成致密的氧化物薄膜，所以铝比铁在空气中抗腐蚀性，
故答案为：电化学；铝表面形成了一层致密的氧化膜；
（2）塑料、合成橡胶、合成纤维等多种材料其相对分子质量都在10000以上，且这几种物质都属于有机物，所以属于有机高分子材料，故答案为：有机高分子材料．
钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）若把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞的表面皿中，如图1所示，能观察到酚酞变红的现象的区域是______（填I、II、III、IV），写出II处电极的电极反应式：______；写出IV处电极的电极反应式：______；写出该两种情况下发生的总反应的离子方程式：______；______．若把III的铁片改为碳棒，写出该处发生的电极反应式：______
（2）如图2所示各个装置中铁棒被腐蚀由易到难的顺序是______（填字母）
（3）利用如图3装置，可模拟铁的电化学防护，下列有关说法正确的是______（填字母）
A．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于M处
B．若X为锌板，K置于M或N处，均能减缓铁的腐蚀
C．若X为碳棒，K置于M或N处，一段时间后溶液pH均不变
D．若X为碳棒，K置于M或N处，Cl-均向X电极移动
（4）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置如图4，请回答：
①B电极对应的金属是______（写元素名称），A电极的电极反应式是______
②若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，将它们取出洗净、烘干、称量，则A、B两极质量相差______ g．
正确答案
（1）第一个装置是原电池，Zn为负极，溶液中的氧气在Ⅰ处得电子生成OH-，所以Ⅰ处变红；第二个装置是电解池，铁为阳极，溶液中的H+在Ⅳ处得电子，破坏了锌片附近水的电离平衡，使得OH-浓度增大，所以Ⅳ处变红，Ⅱ处是原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，Ⅳ处是电解池的阴极，发生电极反应为：2H++2e-=H2↑，该两种情况下发生的总反应的离子方程式：2Fe+O2+H2O=2Fe（OH）2、Fe+2H2O
故答案为：Ⅰ、Ⅳ；Zn-2e-=Zn2+；2H++2e-=H2↑；2Fe+O2+H2O=2Fe（OH）2；Fe+2H2O
（2）A、该装置中铁作负极，铁易失去电子而易被腐蚀；
B、该装置中铁作正极，铁电极上易得电子而被保护；
C、铁不发生电化学腐蚀；
D、铁作电解池的阴极而被保护；
同一种金属的腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极＞原电池的负极＞原电池正极＞电解池阴极，所以铁棒被腐蚀由易到难的顺序ACBD，
故答案为：A＞C＞B＞D；
（3）A、若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，故A正确；
B、若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，若X为锌板，K置于N处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，故B正确；
C、若X为碳棒，K置于N处，形成电解池，金属铁为阴极，该极上氢离子得电子放出氢气，氢离子减少，阳极上是氯离子失电子产生氯气，导致溶液的pH增大，故C错误；
D、若X为碳棒，K置于M处形成原电池，氯离子移向负极金属铁，K置于N处，Cl-均向阳极碳棒电极移动，故D错误；
故选AB；
（4）①在铁件的表面镀铜的电镀池中，作阳极A的是镀层金属铜，Cu-2e-=Cu2+，阴极B是金属铁，故答案为：铁；Cu-2e-=Cu2+；
②电镀时两极反应为：A电极：Cu-2e-=Cu2+，B电极上：Cu2++2e-=Cu，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，则A极上质量减少6.4g，B极上质量增加6.4g，所以A、B两极质量相差12.8g，故答案为：12.8．
某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了如下实验探究：
一周后观察：
（1）铁钉被腐蚀程度最大的是______（填实验序号），该实验中主要发生的是______（填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”），铁发生该腐蚀的条件是______．
（2）铁发生电化学腐蚀时正极的电极反应为______．
（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）①在干燥空气中难以腐蚀，②隔绝空气也难以腐蚀，③④发生电化学腐蚀，但④中电解质溶液离子浓度大，导电性强，电化学腐蚀速率快，电化学腐蚀的发生了原电池反应，从原电池的形成条件来判断：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，金属腐蚀时还有有空气，
故答案为：④；铁接触空气和电解质溶液（铁与潮湿空气接触）；
（2）反应中铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2+，在正极上发生吸氧腐蚀，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）金属的防护措施有牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，另外还有电镀、喷镀、喷油漆等方法使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法；外加电流的阴极保护法．
全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%．
（1）请你根据不同原理，提出防止钢铁锈蚀的两条合理措施：
①______；
②______．
（2）请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式：______．
正确答案
（1）铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，为防止钢铁腐蚀，防止钢铁锈蚀关键是与氧气和水隔绝，可以进行表面防护处理（涂油、刷漆、表面镀金属等），还可以改变金属内部结构（制成不锈钢）等，
故答案为：改变金属内部结构（制成不锈钢）；刷漆（涂油、表面镀金属）；
（2）铁锈的主要成分是氧化铁，可以和酸反应生成盐和水，即Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O，
故答案为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O．
（1）材料通常可分为金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料等．玻璃、陶瓷、水泥属于______；三大合成材料是指：塑料、合成纤维和______．
（2）钢铁在潮湿的空气中更容易被腐蚀，主要原因是其中的铁和碳构成许多微小的______．
（3）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）______．
（4）下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的有______（填序号，多选）．
①在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油
②相同条件下，马口铁（表层镀锡）与白铁（表层镀锌）相比，马口铁更为耐用
③在海轮的外壳上常焊有锌块，不必定期更新
④将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理．
正确答案
（1）玻璃、陶瓷、水泥的主要成分是硅酸盐类，属于无机非金属材料，塑料、合成纤维和合成橡胶是三大合成材料，故答案为：无机非金属材料；合成橡胶；
（2）钢铁在潮湿的空气中因为形成原电池装置原理，金属铁为负极材料，更易被腐蚀，故答案为：原电池；
（3）在各种腐蚀中，原电池的负极金属的腐蚀速率＞化学腐蚀速率＞原电池的正极金属腐蚀速率，故答案为：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ；
（4））①自行车钢圈上镀上一层金属铬，金属铬比金属铁活泼，金属铁可以充当原电池的正极，被保护，摩擦部位加上机油或黄油，可以隔绝空气，能防止金属铁被腐蚀，故①正确；
②马口铁（表层镀锡）中，金属活泼性是铁强于锡，金属铁做负极，白铁（表层镀锌）中，金属的活泼性是锌强于铁，金属锌为负极，负极金属易被腐蚀，正极金属被保护，马口铁更不耐用，故②错误；
③海轮的外壳上常焊有锌块做原电池的负极，更易被腐蚀，会有损耗，要定时补充，故③错误；
④将一些刀具进行烤蓝处理可以将金属隔绝空气，防止生锈，故④正确．
故答案为：②③．
材料是人类赖以生存的重要物质基础．材料种类很多，通常可分为金属材料、无机非金属材料（包括硅酸盐材料）、高分子合成材料及复合材料．
（1）合金是被广泛应用的金属材料．
①下列有关合金性质的说法正确的是______（填字母）．
A．合金的熔点一般比它的成分金属高 B．合金的硬度一般比它的成分金属低
C．组成合金的元素种类相同，合金的性能就一定相同
D．合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能
②钢属于______（填“铁合金”或“铝合金”）．
③铁锈蚀主要发生的是电化学腐蚀，其负极反应式为______．
（2）无机非金属材料包括玻璃、水泥和______．
（3）合成塑料、合成橡胶和______是常说的三大合成材料．下列属于塑料制品的是______（填字母）．
A．汽车轮胎 B．涤纶 C．聚乙烯制品 D．玻璃钢．
正确答案
（1）①A．合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A错误；
B．合金的硬度比它的各成分金属的大，故B错误；
C．合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以控制，故C错误；
D．合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，故D正确；
故选D；
②钢是铁与碳的合金，故答案为：铁合金；
③反应中铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
（2）常见的无机非金属材料有玻璃、陶瓷、水泥、大理石等，故答案为：陶瓷；
（3）人们通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶；汽车轮胎是合成橡胶，涤纶是合成纤维，聚乙烯制品是塑料，玻璃钢是无机复合材料，
故答案为：合成纤维；C．
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