【教材实验热点】17金属的腐蚀与防护专题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