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- 2021-07-02 发布
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第九章 电化学基础学案
第三节 金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1.化学腐蚀与电化腐蚀
⑴化学腐蚀
①条件:金属与 或 直接接触。
②特点: (有、无)电流产生。
③本质: 。
⑵电化腐蚀
①条件: 金属或合金跟 接触。
②特点: (有、无)电流产生。
③本质: 。
④分类: 。
⑶化学腐蚀与电化腐蚀的关系:两种腐蚀往往同时发生,但 腐蚀更普遍。
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀
⑴析氢腐蚀
①条件:金属与 接触。
②电极反应:负极(Fe): ,正极;(C): 。
③特点:存在情况相对较 ,腐蚀速率一般较 。
⑵吸氧腐蚀
①条件:金属与 接触。
②电极反应:负极(Fe): ,正极;(C): 。
③特点:存在情况相对 ,腐蚀速率一般较 。
⑶析氢腐蚀与吸氧腐蚀的关系:两种腐蚀均属于 ,其中以 腐蚀为主。
3.铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的反应过程
⑴电化腐蚀反应过程,负极: ,正极: ;
总反应: ;
⑵再氧化反应过程: 。
⑶脱水反应过程: 。
二、金属的防护
1.电化学防护
⑴原电池原理——牺牲负极的正极保护法(也叫牺牲阳极阴极保护法)
①做法:在金属设备外 。
②原理: ,从而保护金属设备。
③代价: 。
⑵电解池原理——外加电流阴极保护法
①做法:把金属设备 。
②原理: ,从而保护金属设备。
③代价: 。
2.加防护层。如在金属表面涂油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
3.改变内部结构。如制合金如不锈钢,添加缓蚀剂等。
1.右图装置中,U型管内为红墨水a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是: Fe-2e-=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
2.下图各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀,腐蚀的速率由快到慢的顺序为( )
A.⑤②①③④ B.④③①②⑤ C.⑤④②①③ D.③②④①⑤
3.下列说法不正确的是( )
A.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。
B.化学腐蚀与电化学腐蚀区别在于有无微弱电流产生
C.只有酸性条件发生析氢腐蚀,中性或碱性发生吸氧腐蚀
D.金属防腐蚀可利用原电池原理、电解原理、改变金属的内部结构、加防护层等
4.关于右图装置说法正确的是 ( )
A.装置中电子移动的途径是:负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B.若 M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能有NaClO
C.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁
D.若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
5.下列说法不正确的是( )
A.氯碱工业的原料食盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子对生产有影响,故必须进行精制。
B.电解MgCl2溶液,总反应离子方程式为:2Cl-+2H2O = Cl2↑+H2↑+2OH-。
C.电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极;含镀层金属离子的电解质溶液成分基本不变。
D.电解精炼粗铜时,阳极材料是粗铜,阴极材料是精铜,用CuSO4溶液。电解质溶液必须补充。
6.如右图所示,下列实验现象的描述正确的是 ( )
a电极
b电极
x溶液
实 验 现 象
A
石墨
石墨
CuCl2
a极质量增加,b极放出无色气体
B
Fe
石墨
KNO3
a极质量增加,b极放出无色气体
C
Fe
Cu
CuSO4
a极质量增加,b极质量减少
D
石墨
石墨
HCl
a极放出无色气体,b极放出无色气体
7.用石墨做电极电解1 mol/L CuSO4溶液,当c(Cu2+)为0.5 mol/L时,停止电解,向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来的状态( )
A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO4·5H2O
8.已知在pH为4~5的溶液中,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH=3.8酸化的、含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末X,充分搅拌后将滤液用下图所示装置电解,其中某电极增重a g,另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是( )
A.铜电极连接电源正极
B.黑色粉末X是铁粉
C.铜的相对原子质量的计算式是
D.石墨电极上发生的反应是4OH--4e-=O2↑+2H2O
9.电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH— == IO3—+5I—+3H2O下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极方程式:2H2O+2e— == H2↑+2OH—
B.电解结束时,右侧溶液中含有IO3—
C.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内的总化学方程式不变
D.电解槽内发生反应的总化学方程KI+3H2O ==KIO3+3H2↑
10.下图为某化工厂用石墨电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7的模拟装置,下列有关说法错误的是( )
A.溶液中OH-由阴极区流向阳极区
B.阳极区产生的气体与阴极区产生的气体在相同状况下体积之比为1:2
C.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+
D.Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式为:2CrO+2H+= Cr2O+H2O
11.用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,则下列有关说法中正确的是( )
A.X为直流电源的正极,Y为直流电源的负极
B.阳极区pH减小
C.图中的b<a
D.阴极的电极反应为HSO3--2e-+H2O═SO42-+3H+和SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+
12.电镀在工业上有着广泛的应用,可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌,即在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法中正确的是( )
A.通电后,Ag+向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-Ag
D.当电镀一段时间后,将电源反接,铜牌可恢复如初
13.两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时,(设电解过程中阴极没有H2放出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)电极上析出银的质量最大为( )
A.27 mg B.54 mg C.106 mg D.216 mg
14.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3—)=6.0 mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中n(K+)为2 mol B.上述电解过程中共转移4 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(OH—)为2 mol/L
15.按图甲装置进行实验,实验结果如图乙所示。乙中横坐标x表示电路中通过电子的物质的量,纵坐标y表示反应物或生成物的物质的量,下列叙述不正确的是( )
A.E表示反应生成铜的物质的量 B.E表示反应消耗水的物质的量
C.F表示反应生成氧气的物质的量 D.F表示反应生成硫酸的物质的量
16.用石墨作电极电解AlCl3溶液时,下图中的电解过程变化曲线合理的是( )
17.下图中,甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池,其电极均为Pt电极。装置乙中,C、D电极为Pb电极,其表面均覆盖着PbSO4,其电解液为稀H2SO4溶液。
⑴写出A极的电极反应式 。
⑵写出乙装置中C极的电极反应式 。
⑶当有23克甲醚参加反应时,D电极的质量变化为 克。
参考答案:
【基础落实】
一、金属的腐蚀
1. ⑴干燥气体 非电解质 无 金属失电子被氧化(M—ne-==Mn+)
⑵不纯 电解质溶液 有 较活泼金属失电子被氧化 析氢腐蚀与吸氧腐蚀
⑶电化学
2. ⑴较强的酸性溶液 Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ 少 快
⑵弱酸性、中性、碱性溶液 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- 普遍 慢
⑶电化腐蚀 吸氧
3.2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O[或2Fe(OH)3=Fe2O3·n H2O+(3-n)H2O]
二、金属的防护
1. ⑴连接一种更活泼的金属 更活泼金属作负极被腐蚀 牺牲更活泼的金属
⑵连接在直流电源的负极 金属设备处于还原环境中 会消耗一定的电能
【对点训练】
1. B 2. C 3.C 4.B 5. B 6. C 7. B 8. D 9. C 10. A 11. B 12. C 13.B 14. B 15. D 16. D
17. ⑴CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO32-+11H2O
⑵.PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
⑶288
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