《2019高考化學(xué) 第6章（化學(xué)反應(yīng)與能量）第3節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考點(diǎn)（3）金屬的腐蝕與防護(hù)講與練（含解析）.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考化學(xué) 第6章（化學(xué)反應(yīng)與能量）第3節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考點(diǎn)（3）金屬的腐蝕與防護(hù)講與練（含解析）.doc（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量 李仕才 考點(diǎn)三　金屬的腐蝕與防護(hù) 　 1．金屬的腐蝕 (1)概念：金屬的腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。 (2)本質(zhì)：金屬失去電子而被損耗，M－ne－===Mn＋(M表示金屬)，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (3)類型 ①化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 ②析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析： 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。 2.金屬的保護(hù) 判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) 1．干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。(　　) 2．Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。(　　) 3．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋。(　　) 4．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅前更容易生銹。(　√　) 5．在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。(　　) 6．外加電流的陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。(　　) 7．在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護(hù)法。(　　) 1．金屬的腐蝕主要分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中以電化學(xué)腐蝕為主。 2．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 3．銅暴露在潮濕空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3。 一、金屬的腐蝕與防護(hù) 1．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法，正確的是(　　) A．圖1中，鐵釘易被腐蝕 B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn) C．圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕 D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極 解析：A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。 答案：C 2．利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學(xué)防護(hù)，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕 B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵電極的反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ C．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕 D．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵電極的反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑ 解析：若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，此時(shí)金屬鋅為負(fù)極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，故A正確；若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，此時(shí)金屬鋅為負(fù)極，金屬鐵為正極，氧氣在該極發(fā)生還原反應(yīng)，故B不正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，此時(shí)金屬鐵為陰極，鐵被保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，故C正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，X極為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確。 答案：B 3．研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：d為石墨，則鐵、碳和海水通過(guò)吸氧腐蝕形成原電池，加快鐵片腐蝕，A項(xiàng)正確；d為石墨是正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B項(xiàng)正確；d為鋅片，則由Zn、Fe和海水構(gòu)成原電池，由于活潑性Zn>Fe，則鋅作負(fù)極，鐵片不易被腐蝕，C項(xiàng)正確；d為鋅片時(shí)，鐵片是正極，反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：D 4．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B．金屬護(hù)欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 解析：鋼閘門連接電源的負(fù)極，為電解池的陰極，被保護(hù)，屬于外加電流的陰極保護(hù)法，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)和C項(xiàng)是金屬表面覆蓋保護(hù)層，隔絕空氣，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鎂比鐵活潑，構(gòu)成原電池，鐵為正極，被保護(hù)，是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，故錯(cuò)誤。 答案：A 5．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是(　　) A．鋼鐵在弱堿性條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用 C．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕 解析：弱堿性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A正確；當(dāng)鍍層破損時(shí)，錫、鐵可形成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，B錯(cuò)誤；鐵、鋅、海水形成原電池，鋅失去電子作負(fù)極，從而保護(hù)了鐵，C正確；采用外加電流的陰極保護(hù)法時(shí)，被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，D正確。 答案：B 二、析氫腐蝕和吸氧腐蝕的判斷 6．利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面 C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋ 解析：a管發(fā)生吸氧腐蝕，a處溶液的pH增大，b管發(fā)生析氫腐蝕，b處溶液的H＋減小pH增大，故C項(xiàng)錯(cuò)。 答案：C 7．如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小 解析：生鐵片浸入酸性較強(qiáng)的雨水中，形成鐵碳原電池，因鐵比碳活潑，故碳為正極，鐵為負(fù)極。因起始時(shí)雨水pH＝4，酸性較強(qiáng)，故發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，總反應(yīng)為2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，因生成H2，氣體增加，導(dǎo)管內(nèi)液面下降；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(H＋)變小，發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，總反應(yīng)為O2＋2H2O＋2Fe===2Fe(OH)2，因消耗O2，故一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升。綜合以上反應(yīng)，生鐵片中的碳是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)；反應(yīng)過(guò)程中先發(fā)生析氫腐蝕，后發(fā)生吸氧腐蝕，B錯(cuò)；墨水液面回升時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，碳極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正確；反應(yīng)過(guò)程中c(H＋)先變小，后不變，故具支試管中溶液pH先增大，后不變，D錯(cuò)。 答案：C 8．為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成 C．若向自來(lái)水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D．分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快 解析：Fe是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，故將O2吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快；向自來(lái)水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，加快腐蝕速率；但若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被保護(hù)，難以看到鐵生銹。 答案：D 9．銅板上鐵鉚釘長(zhǎng)期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會(huì)被腐蝕，示意圖如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．因鐵的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵鉚釘被氧化而腐蝕 B．若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率變小 C．銅極上的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑、O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕 解析：鐵、銅和水膜形成原電池，因?yàn)殍F的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵為負(fù)極，鐵鉚釘被氧化而腐蝕，A正確；若水膜中溶解了SO2，則發(fā)生析氫腐蝕，鐵鉚釘腐蝕的速率加快，B不正確；銅極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)題圖知銅電極吸收了氧氣且生成氫氣，所以發(fā)生兩個(gè)電極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑、O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正確；在金屬表面涂一層油脂，可隔絕空氣和水，能防止鐵鉚釘被腐蝕，D正確。 答案：B 　金屬腐蝕速率快慢的比較 1．在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕>應(yīng)用電解原理有保護(hù)措施的腐蝕。或電解池陽(yáng)極>原電池負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極。 2．同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。 3．對(duì)于活動(dòng)性不同的兩種金屬的合金，活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越大，活潑金屬腐蝕越快。 4．對(duì)于同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。 5．純度越高的金屬，腐蝕得越慢。 6．不純的金屬或合金，在潮濕空氣中的腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。 1．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?　　) A．②①③④⑤⑥　　　　　　 B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 解析：①中Fe為負(fù)極，C為正極，屬于鋼鐵的吸氧腐蝕，腐蝕速率較慢。②、③、④的實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護(hù)；②、④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕。但相對(duì)來(lái)說(shuō)Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別較Fe和Sn的大，故Fe－Cu原電池中Fe的腐蝕速率較快；⑤中Fe接電源正極作陽(yáng)極，Cu接電源負(fù)極作陰極，加快了Fe的腐蝕；⑥中Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽(yáng)極，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知：鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰?④>②>①>③>⑥。 答案：C 2．下列有關(guān)下圖所示的說(shuō)法正確的是(　　) A．圖甲中開關(guān)置于N處時(shí)銅鋅合金腐蝕的速率增大 B．圖乙中接通開關(guān)時(shí)，鋅腐蝕的速率增大，鋅上放出氣體的速率增大 C．圖丙中接通K2時(shí)鐵棒不被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極保護(hù)法 D．圖丙中接通K1時(shí)，石墨棒周圍溶液的pH增大 解析：A錯(cuò)，圖甲中開關(guān)置于N處時(shí)銅鋅合金腐蝕的速率減小；B錯(cuò)，圖乙中接通開關(guān)時(shí)，鋅腐蝕的速率增大，金屬鉑上放出氣體的速率增大；C錯(cuò)，圖丙中接通K2時(shí)鐵棒不被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護(hù)法。 答案：D ——知能拓展—— 電化學(xué)裝置中的離子交換膜 離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜，也稱為離子選擇透過(guò)性膜。 1 離子交換膜的功能： 使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。 2 離子交換膜在電化學(xué)中的作用： (1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。 (2)用于物質(zhì)的制備。 (3)物質(zhì)分離、提純等。 3 離子交換膜的類型： 根據(jù)透過(guò)的微粒，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中主要出現(xiàn)陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)，陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H＋)通過(guò)?？梢婋x子交換膜的功能在于選擇性地通過(guò)某些離子和阻止某些離子來(lái)隔離某些物質(zhì)。 針對(duì)訓(xùn)練1：現(xiàn)有離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽，電解KI的淀粉溶液制取KOH，一段時(shí)間后Ⅲ區(qū)附近變藍(lán)色，下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．KOH、H2均在Ⅰ區(qū)產(chǎn)生 B．圖中A為陰離子交換膜 C．Ⅲ區(qū)的電極連接電源的正極 D．陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：電解KI淀粉溶液類似電解飽和食鹽水，Ⅲ區(qū)變藍(lán)色，生成I2為陽(yáng)極，連接電源的正極，KOH、H2均在陰極區(qū)產(chǎn)生，A、C正確；Ⅰ區(qū)H＋放電，KOH在此生成，圖中A能讓K＋通過(guò)，為陽(yáng)離子交換膜，B錯(cuò)誤；陰極是H＋放電，發(fā)生2H＋＋2e－===H2↑，D正確。 答案：B 針對(duì)訓(xùn)練2：室溫時(shí)，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋，組成的原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．該原電池的正極反應(yīng)是Zn－2e－===Zn2＋ B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(Cl－)增大 C．一段時(shí)間后，乙池中溶液的紅色逐漸褪去 D．石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) 解析：該電池的總反應(yīng)為Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，A錯(cuò)誤；陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，兩池中c(Cl－)不變，B錯(cuò)誤；由于乙池中的Fe3＋被還原為Fe2＋，所以乙池中溶液的紅色逐漸褪去，C正確；石墨電極為正極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案：C 針對(duì)訓(xùn)練3：加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3)，現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng)：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽(yáng)極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電解過(guò)程中OH－從a極區(qū)通過(guò)離子交換膜c進(jìn)入b極區(qū) B．隨著電解進(jìn)行，KOH溶液濃度會(huì)逐漸減小 C．a(chǎn)電極反應(yīng)式：I－－6e－＋6OH－===IO＋3H2O，a極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3 D．當(dāng)陽(yáng)極有0.1 mol I－放電時(shí)，陰極生成6.72 L H2 解析：與外加電源正極相連的是電解池的陽(yáng)極，即a電極是陽(yáng)極，故b電極是陰極；題意知陽(yáng)極區(qū)的物質(zhì)有：KOH、KI、KIO3、H2O，陽(yáng)極將發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，失電子能力：I－>OH－>IO，故發(fā)生反應(yīng)I－－6e－＋6OH－===IO＋3H2O，在陰極上H＋(H2O)放電，6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，電解總反應(yīng)為：I－＋3H2OIO＋3H2↑，故電解時(shí)KOH濃度會(huì)增大；b極區(qū)OH－會(huì)通過(guò)c進(jìn)入a極區(qū)，c應(yīng)為陰離子交換膜。正確的是C。 答案：C 針對(duì)訓(xùn)練4：工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過(guò))，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．陰極材料可以是Fe，含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng) B．該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．通電后，該電解槽陰極附近溶液的pH會(huì)逐漸減小 D．除去雜質(zhì)后，氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出來(lái) 解析：該電解槽中陰離子放電順序OH－>含氧酸根離子，陽(yáng)離子放電順序H＋>K＋，故此電解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電解水，陰極反應(yīng)是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，通電后陰極區(qū)的pH會(huì)增大，陽(yáng)極反應(yīng)是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，電解總反應(yīng)是2H2O2H2↑＋O2↑，陽(yáng)極區(qū)c(OH－)減小，K＋會(huì)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜流向陰極與產(chǎn)生的OH－結(jié)合，以KOH溶液的形式從B口導(dǎo)出。由此可得出A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 答案：C