备战2021 高考化学 考点36 金属的电化学腐蚀与防护（原卷版）

备战2021 高考化学 考点36 金属的电化学腐蚀与防护（原卷版）

考点 36 金属的电化学腐蚀与防护 1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．金属腐蚀的类型 （1）化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 （2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图示 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe−2e− Fe2+ 正极 2H++2e− H2↑ O2+2H2O+4e− 4OH− 总反应式 Fe+2H+ Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3，2Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3−x)H2O。 3．金属腐蚀的防护方法 （1）改变金属的内部组织结构 例如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。 （2）在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。 （3）电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 依据 原电池原理 电解原理 原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴 极)，不反应受到保护；活泼金属作负 极(阳极)，发生反应受到腐蚀，阳极 要定期予以更换 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的 两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的 作用下使阴极得到保护 应用 保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船 体外壳等装上镁合金或锌片 保护土壤、海水及水中的金属设备 实例 示意图 考向一 金属的腐蚀快慢与防护方法的比较 典例 1 将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁电化学腐蚀实验。下 列有关该说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为 Fe-3e- ==Fe3+ B．电化学腐蚀过程中铁粉的电势比活性炭电势高 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替 NaCl 溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 1．下列说法不正确的是( ) A．钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 B．钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀 C．钢闸门作为阴极而受到保护 D．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 过关秘籍 （1）判断金属腐蚀快慢的规律 ①对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐 蚀>有防腐措施的腐蚀。 ②对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶 液中。 ③活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。 ④对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 （2）两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。 考向二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 典例 2 如图各容器中盛有海水，铁会发生锈蚀，其中铁锈蚀的速度最快的是（ ） A． B． C． D． 2．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液 pH 的关系如下： pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 2FeO 下列说法不正确的是 A．在 pH<4 溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．在 pH>6 溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在 pH>14 溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为 O2+4H++4e- 2H2O D．在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 1．下列关于电解池的叙述中正确的是( ) A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的 B．金属导线中,电子从电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极 C．在电解质溶液中,阴离子向阴极运动,阳离子向阳极运动 D．相同时间内,阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等 2．关于下列各装置图的叙述不正确的是 A．用装置①精炼铜，则 b 极为精铜，电解质溶液为 CuSO4 溶液 B．装置②的总反应是 Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+ C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀 3．下列电化学装置及用途正确的是 A B C D 铜的精炼 铁上镀银 防止 Fe 被腐蚀 构成铜锌原电池 4．将金属 M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正 确的是 A．阴极的电极反应式为 2Fe 2e Fe   B．金属 M 的活动性比 Fe 的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 5．在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重 大问题。某化学兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究。 （1）分别在三个洁净干燥的试管中各加入一个洁净无锈的铁钉，再向Ⅰ、Ⅱ号两个试管中分别加入经煮 沸迅速冷却的蒸馏水，然后向Ⅱ号试管中加入少量植物油，将Ⅲ号试管塞上木塞。请判断：________号 试管中的铁钉最容易生锈。由此可见，铁制品生锈需要的条件是________________。 （2）如图 2 所示，处于 A、B、C 三种不同环境中的铁片，被腐蚀的速率由大到小的顺序是________(用 字母表示)。 （3）据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达 7 000 亿美元，我国因金属腐蚀造成的 损失约占国民生产总值的 4%。 ①钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反应为__________________。 ②请写出用稀硫酸除去铁锈的化学方程式：________________。 ③请根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：_______________、______________。 1．（2020·江苏卷）将金属 M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中， 下列有关说法正确的是 A．阴极的电极反应式为 2Fe 2e Fe   B．金属 M 的活动性比 Fe 的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 2．[2019江苏]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实 验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e− Fe3+ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 3．[2018 北京]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的 3%NaCl 溶液）。 ① ② ③ 在 Fe 表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是 A．对比②③，可以判定 Zn 保护了 Fe B．对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将 Fe 氧化 C．验证 Zn 保护 Fe 时不能用①的方法 D．将 Zn 换成 Cu，用①的方法可判断 Fe 比 Cu 活泼 4．[2017 江苏][双选]下列说法正确的是 A．反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH < 0，ΔS >0 B．地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 C．常温下，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10−12，pH=10 的含 Mg2+溶液中，c(Mg2+)≤5.6×10−4 mol·L−1 D．常温常压下，锌与稀 H2SO4 反应生成 11.2 L H2，反应中转移的电子数为 6.02×1023 5．[2017 新课标Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示， 其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 6．[2015 上海]研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是 A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O2 + 2H2O + 4e–→ 4OH– C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H+ + 2e–→ H2↑