4.3 金属的腐蚀与防护-【题型分类归纳】2023-2024学年高二化学同步讲与练(人教2019选择性必修1)

第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 『知识梳理』 一、金属的腐蚀 〖金属的腐蚀〗 ◆金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 ◆分类 ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀：当不纯金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而发生的腐蚀。 〖析氢腐蚀和吸氧腐蚀〗 类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜呈弱酸性或中性 水膜呈酸性 正极反应 O2+2H2O+4e-===40H⁻ 2H++2e-===H2↑ 负极反应 Fe-2e-=Fe2+ Fe-2e-==Fe2+ 电子如何流动形成电通路 Fe失去电子成为Fe2+进入溶液,电子流入C极,O2在C极获得电子成为OH⁻进入溶液 Fe失电子成为Fe2+进入溶液，电子流入C极,H+趋向于C极与电子结合成H2析出 最终腐蚀产物 铁锈(Fe2O3·xH2O) 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 其他反应 Fe2++2OH-===Fe(OH)₂ 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 二、金属的保护 〖金属的防护〗 ◆根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金，以防止腐蚀。 ◆采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离，以防止腐蚀。 ◆采用电化学保护法防止金属腐蚀等。 ①牺牲阳极法 在被保护的金属设备上装上较活泼的金属，在发生腐蚀时，活泼金属被腐蚀而被保护的金属不受腐蚀，即牺牲负极保护正极的方法，习惯上称为牺牲阳极法。 ②外加电流法：把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放到电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压使电子强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近于零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 〖金属腐蚀的快慢及判断方法〗 ◆不同情况下，金属腐蚀的快慢情况 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 ◆同一种金属腐蚀的快慢取决于它所接触的物质：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 ◆活泼性不同的两种金属形成原电池而造成的腐蚀：两金属活泼性差异越大，较活泼的金属被腐蚀得越快。 ◆对同一种电解质溶液来说：电解质溶液浓度越大，金属腐蚀得越快。 ◆析氢腐蚀速率大于吸氧腐蚀速率。 『题型分析』 『题型一』金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 〖典例1〗下列有关电化学装置的叙述中错误的是（ ） A．①装置盐桥中的移向锌电极 B．②装置正极反应式为： C．③装置在充电的时候，Pb电极应与电源的负极相连 D．④装置连接电源的作用是能阻止钢闸门发生吸氧腐蚀 【答案】B 【详解】A．锌为负极，铜为正极，根据原电池“同性相吸”，则①装置盐桥中的移向锌电极，故A正确；B．②装置环境为KOH溶液，则正极反应式为：，故B错误；C．放电时，Pb为负极，因此③装置在充电的时候，Pb电极应与电源的负极相连，故C正确；D．④装置连接电源的作用是能阻止钢闸门发生吸氧腐蚀，该装置是外接电流的阴极保护法，故D正确。综上所述，答案为B。 〖变式1-1〗化学与生产、生活密切相关。下列说法错误的是（ ） A．ClO2可作自来水消毒剂 B．SO2常用作葡萄酒的杀菌剂和抗氧化剂 C．在弱酸性环境中，钢铁一定发生析氢腐蚀 D．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置 【答案】C 【详解】A．ClO2能杀菌消毒，可作自来水消毒剂，A正确；B．SO2能杀菌且具有还原性，常用作葡萄酒的杀菌剂和抗氧化剂，B正确；C．在酸性较强环境中，钢铁发生析氢腐蚀；弱酸性或碱性环境中钢铁发生吸氧腐蚀，C错误；D．燃料电池放电效率高，是一种高效、环境友好的发电装置，D正确；故选C。 〖变式1-2〗下列做法或措施与反应速率无关的是（ ） A．船体上镶嵌锌块，避免船体遭受腐蚀 B．肉制品制作过程中添加适量的防腐剂 C．实验室利用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气 D．侯氏制碱法：向饱和食盐水中先通氨气，再通二氧化碳 【答案】D 【详解】A．牺牲船体上镶嵌的锌块，是利用锌的活泼性强于铁，铁作正极，被保护，减慢了船体的腐蚀速率，A项不符合题意；B．肉制品制作过程中添加适量的防腐剂，能延长肉制品保质期，与速率有关，B项不符合题意；C．二氧化锰可作为氯酸钾分解制取氧气的催化剂，加快了反应速率，C项不符合题意；D．侯氏制碱法中，向饱和食盐水中先通氨气，再通二氧化碳，是为了提高碳酸氢钠的浓度，与速率无关，D项符合题意。答案选D。 〖变式1-3〗化学与生产、生活及社会发展密切相关。下列说法正确的是（ ） A．