解析:本题考查了金属的腐蚀与防护问题,B中镀锡铁制品破损后,铁作负极被腐蚀;D中当加外加直流电源正极时钢管作阳极被腐蚀,故选AC。
变式探究5 (2011·北京卷,8)结合下图判断,下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B. Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-==Fe2+ C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-==4OH-
D. Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色沉淀 答案: A
解析:本题考查了电极反应式的书写,解题的关键是理解原电池原理。在原电池中活泼金属为负极失电子被氧化,不活泼金属做正极被保护,A项正确;I中锌为负极,失电子被氧化,B项错误;Ⅱ中为酸性电解液,不能生成OH-,C项错误;亚铁离子与铁氰化离子生成蓝色沉淀,I中无亚铁离子生成,故无蓝色沉淀,D项错误。 特别提醒
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别 定义 化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反应引起的腐蚀 金属与物质直接接触 电化学腐蚀(主要) 不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应,较活泼金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀 吸氧腐蚀(主要) 水膜中溶有O2,呈极弱酸性或中性、碱性 较活泼金属被氧化而腐蚀 有微弱电流产生 负极:Fe-2e-==Fe2+ 正极:2H2O+O2+4e-==4OH- 联系 正极:2H++2e-==H2↑ 析氢腐蚀 水膜酸性较强 条件 本质 区别 反应式 金属被氧化而腐蚀 无电流产生 2Fe+3Cl2==2FeCl3 两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大 (2)化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中,只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。 课后强化作业 基础夯实
1.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( ) ①金属的腐蚀全部是氧化还原反应
②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,只有电化学腐蚀才是氧化还原反应 ③因为二氧化碳普遍存在,所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 ④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,总是金属被氧化 A.①③ B.②③
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C.①④ D.①③④ 答案: C
解析:金属腐蚀的实质是M—ne-==Mn+,总是被氧化,均是氧化还原反应;钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。 2.为了探究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是()
A.实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面一定下降 B.实验结束时,装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低 C.实验结束时,装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D.实验结束时,装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
答案: B
解析:这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题,主要考查如何分析铁钉所处的环境,对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用,同时考查了盐酸具有挥发性,浓硫酸具有吸水性等知识点。装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中,被侵蚀而释放出H2,使左侧液面下降,右侧液面上升;装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中,所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝,由于Fe比Cu活泼,在这种氛围中构成的原电池也会加速铁钉的腐蚀而放出更多的H2,使左侧液面下降得更多,右侧液面上升得更多;装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝,但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性,使铁钉处于一种较为干燥的空气中,因而在短时间内几乎没有被侵蚀。
3.铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接,自来水管锈蚀最快的是( ) A.铁水龙头 B.铜水龙头 C塑料水龙头 D.陶瓷水龙头 答案: B
解析:铁制水管和铜制水龙头两种材料可以构成原电池的两极,其中铁管做负极,铜做正极,水可作电解质溶液,这样铁发生电化学腐蚀,而其他选项不能构成原电池。 4.下列关于金属腐蚀的叙述中正确的是( )
A.金属被腐蚀的本质是:M-ne-==Mn+(M表示金属)而被氧化 B.金属发生电化学腐蚀一定是在酸性环境中
C.镀锌铁发生电化学腐蚀时是锌被腐蚀,而铁一定不会被腐蚀 D.金属发生电化学腐蚀时是较活泼金属作负极先被腐蚀 答案: AD
解析:金属的电化学腐蚀也可以在中性或碱性环境下进行;镀锌铁中锌若被腐蚀完,Fe也可继续被腐蚀,而且实际上锌被腐蚀后露出的铁也会被空气、水所腐蚀(即铁的吸氧腐蚀)。 5.下列说法中,不正确的是( )
A.电解精炼铜时,粗铜中的金、银、锌等形成阳极泥而与铜分离
B.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 C.用铝质铆钉焊接铁板,铁不易被腐蚀
D.钢铁设备与外加直流电源的负极相连可以防止钢铁腐蚀
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答案: A
解析: A选项中电解精炼铜时,粗铜中的金、银等形成阳极泥而与铜分离,但Zn不能形成阳极泥,故A错;B选项中在海轮外壳连接锌块保护外壳,锌块作负极,可以起到保护海轮的作用,故B正确;C选项原理同B,故C正确;D选项中钢铁设备与外加直流电源的负极相连可以避免铁失电子,防止钢铁腐蚀,故D正确。 6.铁在下列情况下腐蚀最快的是( ) A.铁放入海水中
B.铁和锌连接放入水中 C.铁和锡连接放入海水中 D.铁和锡连接放入淡水中 答案: C
解析:金属腐蚀的实质是金属与所接触的物质反应失电子而转化为金属离子。其中铁的腐蚀主要是与接触到的电解质形成原电池反应而发生电化学腐蚀为主。根据原电池的工作原理可知,Fe若作原电池的负极,被腐蚀的速度就快,而作原电池的正极,则被腐蚀的速度就减慢。本题中要找铁被腐蚀最快的,当然应找铁与锡连接放入海水中的腐蚀。因为此时已构成形成原电池的条件,且铁作负极,电解质溶液的导电能力也很强,腐蚀速度最快。 7.为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有( ) A.与石墨棒相连
B.与直流电源负极连接 C.与直流电源正极连接 D.与锌板相连 答案: BD
解析:本题考查金属腐蚀的一种防护方法——电化学保护法。该方法的理论根据是:金属晶体(如Fe)中存在如下平衡FeFe2++2e-。显然,铁接触到的物质若易失电子,使平衡向左移动,即铁不易失电子;否则,将加速Fe失电子被腐蚀。电源负极是产生电子的极;Zn比Fe活泼。
8.下列叙述中正确的是( )
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中,Cu是负极 C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触,锡先被腐蚀
D.铜锌原电池工作时,若有13 g锌被溶解,电路中就有0.4 mol电子通过 答案: D
解析:两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池的材料一定都是金属,例如锌与石墨电极也能与电解液构成原电池。在原电池中,活泼金属中的电子流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液构成原电池,铁比锡活泼,铁先失电子被腐蚀。铜锌原电池工作,锌作负极失电子,电极反应为Zn==2e-+Zn2+,1 mol Zn失去2 mol电子,则0.2 mol Zn(质量为13 g)被溶解时电路中有0.4 mol电子通过。 能力提升
1.(2010·北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 ( ) A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀 C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀 D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-=Fe3+ 答案: B
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解析: A中钢管与电源正极连接,成为电解池的阳极而溶解,加速了钢管的腐蚀,故A项不符合题意。铁遇冷浓硝酸表面钝化,形成了一层致密的氧化物保护膜,可保护内部不被腐蚀,故B正确。钢管与铜管露天堆放在一起,潮湿的空气作为电解质溶液,铜管为正极、钢管为负极发生电化学腐蚀,加速了钢管的腐蚀,故C项不合题意。钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式应是Fe-2e-==Fe2+,故D项不合题意。 2.下列叙述不正确的是 ( ) A.铁表面镀锌,铁作阳极
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀 C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e-==4OH-
D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:2Cl--2e-==Cl2↑ 答案: A
解析:本题考查电化学知识的应用。A项,铁为镀件,应为阴极。B项,Fe与Zn构成原电池时,活泼的Zn作负极溶解(即阳极,A项错),使正极Fe受到保护(B项对)。C项,钢铁吸氧腐蚀时,Fe作负极被腐蚀,O2在正极(碳)得电子,C项正确。D项,在阳极上失电子的能力是Cl->OH-,D项对。
3.铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为:4Fe+3O2+xH2O==2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是 ( ) A.① B.② C.③ D.④
答案: C
解析:此处铁生锈属于吸氧腐蚀。④处没有和电解质溶液接触,不 能构成原电池,锈蚀速率较慢;①②③处已与电解质溶液接触,但①②处含O2较少,所以③处腐蚀最快。 4.家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应( )
A.4Fe(OH) 2+2H2O+O2==4Fe(OH) 3 B.2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH) 2 C.2H2O+O2+4e-==4OH- D.Fe-3e-==Fe3+ 答案: D
解析:洗过的铁锅在空气中放置,可发生吸氧腐蚀,负极发生的反应是:Fe-2e-==Fe2+,正极发生的反应是:2H2O+O2+4e-==4OH-,总反应方程式是2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH) 2,而生成的Fe(OH) 2又被氧化为Fe(OH) 3:4Fe(OH) 2+2H2O+O2==4Fe(OH) 3。 5.下列关于金属保护方法的说法正确的是( )
A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷,若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法 答案: B
解析: A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护;B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强,发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀,从而保护铁不被腐蚀;C选项应是牺牲阳极的阴极保护法;D选项中应是用沥青做涂层的涂层保
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