金属电化腐蚀与防护 -大数据建模高考化学

【高考化学·考试大纲】了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

【课程标准·学业要求】能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。

1.判断下列正误：

(1)[18 全国Ⅲ,7]电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,原理是牺牲阳极的阴极保护法。(　)

(2)[18 全国Ⅲ,10]用稀硫酸和锌粒制取H2时,加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。(　)

2.[全国高考]①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少,据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　)

A.①③②④　B.①③④②　C.③④②①　D.③①②④

3.[全国高考Ⅰ]银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是(　)

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S==6Ag+Al2S3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

金属的电化学腐蚀与防护

1.概念

金属腐蚀是指_____或_____与接触到的物质发生化学反应的过程。金属腐蚀一般分为_____腐蚀和______腐蚀两大类。

2.化学腐蚀与电化腐蚀的比较

3.钢铁的腐蚀

(1)吸氧腐蚀:在潮湿的空气中,在钢铁表面吸附一层水膜,溶解了O2,形成无数微小的原电池,使钢铁锈蚀的过程。钢铁腐蚀时,主要发生吸氧腐蚀。

(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较:

4.金属的防护

(1)改变金属的________，例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成_________。

(2)覆盖_____层:①涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。②电镀耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。

(3)电化学保护法:①牺牲阳极的阴极保护法。如在船只的螺旋桨附近的船体上,镶嵌活泼金属_____块。②外加电流阴极保护法,即与电源_____极相连接的保护方式,如水坝的船闸的保护。

【考型1】金属的锈蚀与防护

1-1.[15 重庆,10]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。

(1)腐蚀过程中,负极是(填图中“a”、“b”或“c”)。

(2)环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为____________。

(3)若生成Cu2(OH)3Cl4.29g,则理论上耗氧体积为L(标准状况)。

1-2.[17 全国Ⅰ,11]支持海港码头基础的防腐技术,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如上图所示,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(www.xing528.com)

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

【考型2】原电池与可逆反应

2.判断正误:[16 天津,3]原电池中发生的反应达到平衡时,该电池仍有电流产生。(　)

【考型3】电池原理的其他应用

3.[14 安徽,28]某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。

图1

图2

图3

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):

(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了________腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了_____(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是。

一、金属的腐蚀与防护

1.影响金属电化学腐蚀的因素

形成了原电池,金属的腐蚀速率加快。例如向锌与稀硫酸反应的溶液中,加入硫酸铜,反应速率加快;两种金属接触发生腐蚀;钢铁在潮湿空气中锈蚀。构成两个金属电极材料的活泼性差别越大,活泼金属的腐蚀就越快。电解质溶液中的离子浓度越大,腐蚀速率就越快。

2.金属的电化学保护法

从原理分析,只要提供条件让电子流向被保护的金属,就能起到防护作用。外电源的负极与被防护的金属连接(防护金属作阴极,称为外加电流的阴极保护法)或用更活泼的金属与被防护金属连接,通过耗损更活泼金属而对被防护金属起保护作用(称为牺牲阳极的阴极保护法)。

二、原电池与化学平衡知识的联系

化学平衡:把可逆的氧化还原反应设计成的原电池,反应达到平衡时,线路中的电流计指针会指向0,这时,改变反应条件,化学平衡可以向正反应或逆反应方向进行,当向逆反应方向进行时,电池的极性将会完全颠倒。

在原电池反应中,负极反应物的还原性越弱,正极反应物的氧化性越弱,电池输出的电压就越小,反应也越慢。

三、电池原理的应用

1.比较金属的活动性大小

一般来说,原电池的负极金属比正极金属活动性强。

2.判断金属腐蚀的快慢

(1)电解原理引起的腐蚀(阳极)>原电池原理引起的腐蚀(负极)>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀(阴极或正极)。

(2)原电池中的负极金属比正极金属腐蚀的快。

(3)同种金属,在强电解质溶液中比在弱电解质溶液中腐蚀得快。

3.形成原电池后,反应速率加快

如果反应是以原电池的形式进行,反应速率将大于一般化学反应速率。应用该原理解释:实验室用稀硫酸与锌反应制氢时,可加入少量的硫酸铜,反应形成铜锌原电池以加快反应速率;用稀硫酸溶解镀锌铁皮中的锌时,可通过观察产生气泡的速率显著变慢,以判断锌层完全溶解。