专题1 第3单元 金属的腐蚀与防护-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第三单元　金属的 腐蚀与防护 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 一、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀 (1)定义：金属或合金与周围环境中的物质发生___________而腐蚀损耗的现象，本质是金属原子________电子被________的过程。 (2)类型 ①化学腐蚀：指金属与其他物质_____________发生___________反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中______电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生_____________反应，使较活泼的金属___________电子被___________而引起的腐蚀。 化学反应 失去 氧化 直接接触 氧化还原 无 原电池 失去 氧化 预习作业 O2 氧气 2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 预习作业 酸性 H2 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 上升 Fe(OH)3 预习作业 二、金属的电化学防护 1．牺牲阳极的阴极保护法 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属作__________被腐蚀，作为_____________的金属被保护。 2．外加电流的阴极保护法(原理如图) 阳极(负极) 阴极(正极) 负极 正极 预习作业 1．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是(　　) A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀 B．在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质 C．在电工操作中，铜导线和铁线不能放在一起使用 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀 解析　纯银久置表面变黑是由于金属银和空气中少量的H2S等发生反应，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。 答案 解析 预习作业 2．为了保护舰艇(主要是合金钢材料)，一般会在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是(　　) A．这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极的阴极保护法 B．金属块R可能是镁或锌 C．海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀 D．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 答案 解析 解析　在舰体表面镶嵌金属块(R)，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块R比铁活泼，可能是镁或锌，R作负极，钢铁作正极，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，A、B正确；钢铁材料在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，C错误；吸氧腐蚀过程中，正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。 预习作业 3．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，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 预习作业 课时作业 (建议用时：40分钟) 解析　金属在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀而变质，A错误；金属的化学腐蚀的实质为M－ne－===Mn＋，是金属直接和氧化剂反应的过程，不产生电流，B错误；金属的化学腐蚀在酸性或碱性环境下均可进行，如金属铝在盐酸或NaOH溶液中均发生化学腐蚀，C错误。 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [归纳总结]　 化学腐蚀与电化学腐蚀相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2．某城市某年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的平均pH为3．2。在这种环境中铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　) A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋ 答案 解析 解析　酸雨作用下，铁制品的腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀，以电化学腐蚀为主，A正确；在酸性环境中铁发生析氢腐蚀，故正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；化学腐蚀过程中铁与氢离子发生置换反应生成氢气，C正确；发生电化学腐蚀时铁是负极，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3．(2023•河南名校联盟高二月考)如图所示为燃气灶 的部件说明图，下列说法正确的是(　　) A．锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生 化学腐蚀 B．炉头易生锈，主要是由于高温下铁发生电化学腐蚀 C．外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼 D．灶脚由螺钉和外层电木(一种耐高温塑料)组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用 答案 解析 解析　锅支架生锈的主要原因是其中含有的铁、碳和盐水形成原电池，发生电化学腐蚀，故A错误；高温下铁被氧气氧化，发生化学腐蚀，故B错误；铝合金材料不易锈蚀是因为铝表面生成的致密氧化膜阻止了铝合金继续与氧气反应，故C错误；电木隔断了螺钉与空气的接触，起到了防止金属腐蚀的作用，故D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　) A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣易产生铜绿 B．钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属 C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫外加电流的阴极保护法 D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬 答案 解析 解析　黄铜是锌和铜的合金，锌比铜的化学性质活泼，铜、锌形成原电池时，锌作负极，铜被保护，所以黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿，A错误；铁锈具有疏松多孔的结构，不能隔绝空气，所以不能保护内层金属，B正确；在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体，叫牺牲阳极的阴极保护法，C错误；不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为其表面可以形成一层致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀，金属铬均匀分布在不锈钢中，而不是镀在不锈钢表面，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5．(2023·河南许昌高二期中)某研究小组向锥形瓶内加入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，如图1所示；用胶头滴管滴入醋酸溶液，同时测量锥形瓶内压强的变化，测量结果如图2所示。下列说法正确的是(　　) A．图2中，0～t1 s内压强增大的原因是铁发生了吸氧腐蚀 B．碳粉表面的电极反应只有2H＋＋2e－===H2↑ C．整个过程中铁粉发生了氧化反应 D．若将铁粉换为铜粉，锥形瓶内的压强变化仍如图2所示 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 18 解析 解析　0～t1 s内，铁粉、碳粉和醋酸溶液 构成原电池，发生析氢腐蚀生成H2，导致锥形 瓶内压强增大，t1 s后压强减小的原因是溶液酸 性减弱，铁粉发生吸氧腐蚀，O2在正极(碳粉)上 发生得电子的还原反应生成OH－。0～t1 s内压强 增大，说明铁在酸性条件下发生了析氢腐蚀，故A错误；该装置中铁粉为负极，碳粉为正极，发生析氢腐蚀时，H＋在正极上发生得电子的还原反应生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，发生吸氧腐蚀时，O2在正极上发生得电子的还原反应生成OH－，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故B错误；若将铁粉换为铜粉，锥形瓶中只发生吸氧腐蚀，锥形瓶内的压强逐渐减小，故D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　) A．图甲，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈 B．图乙，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀 C．图乙，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀 D．图丙，若金属M比Fe活泼，可防止输水管腐蚀 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　形成原电池需要电解质溶液，所以干燥空气中不易形成原电池，则铁钉不易生锈，A正确；中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀，所以断开电源时钢闸门会发生吸氧腐蚀，B正确；与电源的正极相连的电极作阳极，活泼金属作阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，不能防止钢闸门腐蚀，C错误；较活泼的金属作负极，若金属M比Fe活泼，则金属M失电子作负极，Fe被保护，D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7．研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中 发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。如 图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理 示意图，下列说法不正确的是(　　) A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成 C．若生成0．2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4．48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子，Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A正确；潮湿环境中的Cl－与正极生成物氢氧根离子和负极生成物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8．下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是(　　) 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路 B．①中变红是因为发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．②中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红 D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M－2e－===M2＋(M代表锌或铁) 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　构成原电池的条件之一是形成闭合回路，①和②实验中，NaCl的琼脂水溶液作用是形成闭合回路，即NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路，故A正确；中性或碱性条件下，①中Zn、Fe和热的NaCl的琼脂水溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以铁钉裸露在外的附近区域变红，故B错误；②中NaCl的琼脂水溶液、Cu、Fe构成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以铁钉裸露在外的附近区域Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜丝附近区域酚酞遇到碱变红，故C正确；①中Zn和②中Fe作负极，均失去2e－生成＋2价的阳离子(Zn2＋和Fe2＋)，发生氧化反应，所以①和②中发生的氧化反应可表示为M－2e－===M2＋(M代表锌或铁)，故D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析　根据装置图可知，②③装置是原电池，在②中Fe作正极，被保护，在③中Fe作负极，被腐蚀，所以铁的腐蚀速率：③>②；④⑤装置是电解池，④中Fe为阳极，被腐蚀，⑤中Fe为阴极，被保护，所以铁的腐蚀速率：④>⑤。根据电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有原电池防护措施的腐蚀>有电解池防护措施的腐蚀，可知铁腐蚀速率由快到慢的顺序为④③①②⑤。 9．如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(　　) A．①②③④⑤ B．④③②①⑤ C．④③①②⑤ D．④②③①⑤ 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [方法规律]　电化学腐蚀规律 (1)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 (2)一般地对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 (3)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。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　) A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B．装置②中钢闸门应与外接电源的负极相连 C．装置③中总反应是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ D．装置④中铁钉几乎没被腐蚀 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　根据电流的方向可知，a为电解池的阳极，则装置①用来精炼铜时，a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确；装置②为外加电流的阴极保护法，钢闸门与外接电源的负极相连，电源提供电子而防止铁被氧化，故B正确；装置③中铁比铜活泼，为原电池的负极，发生的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故C错误；装置④中浓硫酸具有吸水性，在干燥的环境中铁难以被腐蚀，故D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12．(2022·广东高考)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是(　　) A．加入AgNO3溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C．加入KSCN溶液无红色出现 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　氯化钠溶液中有氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不能说明铁片没有被腐蚀；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可与碘化钾发生反应，故B不能说明铁片没有被腐蚀；KSCN溶液可检测Fe3＋的存在，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不能说明铁片没有被腐蚀；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀出现，说明溶液中没有亚铁离子，故D能说明铁片没有被腐蚀。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 二、非选择题 13．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该电化学腐蚀称为_____________。 (2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。 (3)以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在________处(填字母)。 答案 吸氧腐蚀 B C 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面有广泛的应用。 (1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择______(填序号)。 a．碳棒　　　　b．锌板　　　　c．铜板 用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：_________________________ ________________________________________________________。 (2)图2中，钢闸门C作________极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上发生的电极反应为__________________，检测该电极反应产物的方法是______________________________________________。 答案 b 锌作原电池的负极，因发生 电极反应Zn－2e－===Zn2＋而不断消耗，故需定期拆换 阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 将湿润的淀粉­KI试纸放在阳极附近，试纸变蓝 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　 (1)图1采用牺牲阳极的阴极 保护法，牺牲的金属的活泼性应强于被 保护的金属的活泼性，故材料B可以为锌 板，b正确；若采用锌板，锌作原电池的 负极，失电子，负极上发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋，Zn不断被消耗，故需定期拆换。 (2)图2采用的是外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，C作阴极，则D作阳极，Cl－在阳极失电子生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－=== Cl2↑；可以用湿润的淀粉­KI试纸来检验Cl2，如果试纸变蓝，证明有Cl2产生。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 　　　　　　　　　　　　　 R 2．电化学腐蚀(以钢铁为例) (1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜溶解有________且水膜酸性很弱或呈中性时，________参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(负极：　　　　　　　　　　　　　,正极：　　　　　　　　　　　　　　　,电池反应：　　　　　　　　　　　　　　,最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3·nH2O），,反应如下：　　　　　　　　　　　　　　　　、,2Fe（OH）3===Fe2O3·nH2O＋（3－n）H2O)) (2)析氢腐蚀：钢铁表面的水膜________较强，腐蚀过程中不断有______放出。 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(负极：　　　　　　　　　　,正极：　　　　　　　　　　　,电池反应：　　　　　　　　　　　　)) 随着H2的析出，水膜的pH________，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成________，进而形成铁锈。 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．金属在潮湿的空气中腐蚀的实质：M＋nH2O===M(OH)n＋eq \f(n,2)H2↑ B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，该过程有电流产生 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 11．在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SOeq \o\al(2－,4)与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．正极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B．SOeq \o\al(2－,4)与H2的反应可表示为4H2＋SOeq \o\al(2－,4)eq \o(=====,\s\up17(厌氧),\s\do15(细菌))S2－＋4H2O C．钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)2 D．在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，即使镀层破损仍对钢管有保护作用 解析　正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故A正确；SOeq \o\al(2－,4)与H2在厌氧细菌的作用下反应生成S2－和H2O，离子方程式为4H2＋SOeq \o\al(2－,4)eq \o(=====,\s\up17(厌氧),\s\do15(细菌))S2－＋4H2O，故B正确；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，Fe2＋与正极周围的S2－和OH－反应分别生成FeS、Fe(OH)2，故C正确；在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，但镀铜层破损后容易形成Fe­Cu原电池，会加速铁的腐蚀，故D错误。 $$