- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
写出下列反应的化学方程式：
①制备玻璃的2个反应：__________________________，__________________________；
②钢铁是人类生产和生活中非常重要的材料，但每年因锈蚀而损失的数量十分惊人，造成钢铁锈蚀的主要原因是发生电化学腐蚀。在电化学腐蚀中，水膜酸性较弱或呈中性时，发生吸氧腐蚀，其电极反应为：正极：O2+2H2O+4e-=4OH，负极：________________________________。水膜酸性较强时，发生析氢腐蚀，其电极反应为：正极：______________________________；
③某抗酸药（碳酸氢钠）与胃酸（主要成分是盐酸）发生反应的化学方程式：______________________________。
正确答案
①SiO2+Na2CO3
②Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2↑
③NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
（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+．
（8分）塑料电镀是近几十年来发展起来的表面处理新技术，广泛用于电子、家用电器、汽车、建筑等工业。它先是在塑料、陶瓷等非金属表面采用化学沉积的方法沉积出一层金属层，再用电解的方法镀上铜层，电解液为 CuSO4水溶液。
（1）请写出电解时，阴极上可能发生的反应：
① ；
② 。
（2）设通过0.01mol电子后，阴极上沉积出铜 0.2879g , 阴极上还可能放出的气体是 。计算标准状况下阴阳极共放出气体的体积 。
正确答案
（1）① Cu2++ 2e- = Cu；② 2H++2e- =H2 ↑。 a. H2 ； 0.0672L
（1）阴极得到电子，所以根据离子的放电顺序可知，首先是铜离子放电，然后是氢离子放电，方程式分别是Cu2++ 2e- = Cu；2H++2e- =H2 ↑。
（2）0.2879g铜是0.0045mol，得到电子是0.009mol，所以根据电子的守恒可知，生成氢气是0.0005mol，标准状况下的体积是11.2ml。阳极是溶液中的OH－放电生成氧气，物质的量是0.0025mol，标准状况下的体积是56ml，所以总体积是11.2ml＋56ml＝67.2ml。
I.现将反应2Fe3+ + 2I－
（1）能说明反应达到平衡的标志是__________；（填序号）
a.电流计读数为零
b.电流计指针不再偏转且不为零
c.电流计指针偏转角度最大
（2）若盐桥中装有琼脂-饱和KCl溶液，反应过程中的Cl－移向烧杯________；（填“甲”或“乙”）
（3）反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl2固体，此时___________（填“甲”或“乙”）中石墨电极为负极，对应的电极反应方程式为____________________________。
II．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。
（4）装置乙中电极F的电极反应式____________________；
（5）相同条件下，装置甲、乙的C、E电极生成物质的体积之比为____________________；
（6）欲用装置丙进行粗铜精炼，电极G应该是____________________；
（7）装置丁中电极_______附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。
正确答案
（1）a（2）乙（3）甲，2Fe2+－2e-＝ 2Fe3+
（4）2H+ + 2e-＝ H2↑（5）1：2（6）粗铜（7）Y
试题分析：（1）根据常温下能自动发生的氧化还原反应都可设计成原电池，再利用正反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2可知，铁元素的化合价降低，而碘元素的化合价升高，则图中甲烧杯中的石墨作正极，乙烧杯中的石墨作负极，利用负极发生氧化反应，正极发生还原反应，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故a正确；（2）阴离子向正极移动，故反应过程中的Cl－移向乙烧杯；（3）当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为2Fe2+－2e-＝ 2Fe3+；（4）根据图片知，该装置是电解池，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，电极反应式2H+ + 2e-＝ H2↑；（5）甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol，电子所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1：2；（6）若用装置丙进行粗铜精炼，电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，故G为粗铜；（7）电解池中带正电荷的微粒向阴极移动，带负电荷的微粒向阳极移动，Y为阴电极，故电极Y附近红褐色变深。
（14分）、请回答下列问题。
(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：写出石墨电极的电极反应式_____________________；
(2)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
①A电极的电极反应式是________________________。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为4.48 g，则电镀时电路中通过的电子为________ mol。（3）如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答：
①若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。
②当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，甲中溶液的pH为________。
③丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这种现象称为 ________
④乙中发生的反应方程式为：________________________。
正确答案
(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－（2）Cu — 2e－=== Cu2＋ 0.07(3)1∶2∶2∶2 1 电泳 2NaCl＋2H2O
试题分析：
（1）此为钢铁的吸氧腐蚀，石墨做正极，电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
（2）①A连接的为电源的正极做阳极，按电镀原理，阳极为镀层金属失去电子，故电极反应式: Cu—2e－=Cu2＋
②、铜两片金属质量相差4.48g，即反应铜2.24g，转移电子为：2.24g ¸64g/mol´2=0.07mol。
（3）①将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F为阴极：2H+ + 2e- =H2，则E为阳极产生单质Cl2，D为阴极产生单质Cu，C为阳极产生单质O2。根据电子守恒C、D、E、F对应单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2。
②根据电子守恒，乙中每产生1mol氢氧化钠，甲中产生0.5mol硫酸，所以甲乙对应产生的氢离子与氢氧根离子浓度相等，当乙中溶液的pH是13时，甲中溶液的pH为1。
③在外加电场的作用下，带电的胶体粒子发生定向移动的现象叫电泳。
④乙电解食盐水：NaCl＋2H2O
点评：此题综合电解原理，电镀原理，氯碱工业原理，学生需对这些知识有较深理解。
某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：
（1）若开始时开关K与a连接，则A电极反应式为_____________________。
（2）若开始时开关K与b连接，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做 ，
则B电极反应式为______________________。开关K与b连接，铁和石墨棒互换位置即可制得白色的较纯净Fe(OH)2沉淀，则铁电极反应式为 。
正确答案
（1）O2＋2H2O＋4e－=4OH－ （2）牺牲阳极的阴极保护法，
2H＋＋2e－=H2↑ 或2H2O＋2e－= H2↑＋2OH－。 （3）Fe－2e－= Fe 2＋
试题分析：（1）开关K与a连接,此反应为原电池，A电极为正极，反应方程式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
（2）开关K与b连接，此反应为电解池，用于金属的防护的这种防护措施叫做牺牲阳极的阴极保护法。B电极为阴极发生还原反应，反应方程式为：2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－= H2↑＋2OH－
（3）开关K与b连接，铁和石墨棒互换位置，铁为阳极，发生氧化反应，反应的离子方程式为：Fe－2e－= Fe 2＋
(共8分)中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一。合金是被广泛使用的金属材料。
(1)金属腐蚀的现象非常普遍。造成钢铁腐蚀的主要原因是 腐蚀，其负极反应式为 。请例举两种防止铁制品被腐蚀的方法 、 。
(2)钢一般可分为碳素钢和 两大类。根据含碳量的不同，碳素钢可分为 、 和 。
正确答案
：（1）电化学、Fe – 2e- = Fe2+、涂油漆、镀金属保护层等（其它合理答案均可）；
（2）合金钢、高碳钢、中碳钢、低碳钢
试题分析：电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。金属腐蚀主要以电化学腐蚀为主。腐蚀时，负极反应：Fe – 2e- = Fe2+
要想减少或避免金属腐蚀，可采取措施：
①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。
②对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。
③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。
④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。
⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。
点评：此题考查了金属的腐蚀原因、分类以及保护。铁合金的分类。
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↑．
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：______．
正确答案
（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，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-．
下图中，Fe被腐蚀的速率由快到慢的顺序为______________。
正确答案
⑤④①②③
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