第一节　合金优质课教案设计

课时训练14 金属的腐蚀与防护

基础夯实

1.古老的铁桥,经常每隔一段时间,就要涂一遍油漆,但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是(

) A.油漆只起美观作用,而与腐蚀无关

B.铁桥生锈主要是铁与空气中的氧气发生了化学腐蚀

C.铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀

D.铁桥腐蚀与外界环境无关,只由金属内部结构决定

解析：铁桥腐蚀主要是Fe与空气中的O2、H2O等发生了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀的结果,而油漆起到了隔绝O2、H2O的作用。

答案：C 2.以下现象与电化学腐蚀无关的是(

) (导学号52200088)

A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈

D.银质奖牌久置后表面变暗

解析：A中黄铜(铜锌合金)可以构成原电池,被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜,所以不会产生铜绿。B中生铁中含有碳,可以构成原电池从而使铁腐蚀生锈。C中铁与铜接触构成原电池,铁比铜活泼,铁被腐蚀生成铁锈。D中银质奖章是由较纯的银制作的,不构成原电池,久置后变暗是跟空气中的物质发生氧化还原反应造成的。

答案：D 3.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(

) A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2O-M(OH)n+H2↑

B.金属的电化学腐蚀的实质是M-neM

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析氢腐蚀

-n+解析：A中金属在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀,金属失去电子,M-neM,B项正确。C+-中金属的化学腐蚀若在酸性较强的条件下进行,则发生析氢腐蚀,正极反应:2H+2eH2↑;--若在弱酸性或中性或碱性条件下则发生吸氧腐蚀,正极反应:2H2O+O2+4e4OH。

答案：B 4.下列五种金属制品的镀层破坏后,金属腐蚀速率最快的是(

) A.镀铝塑料

B.食品罐头盒(镀锡) C.白铁(镀锌)水桶

D.镀银铜质奖章

解析：A项,塑料不被腐蚀。B项,Fe为原电池负极,加速Fe的腐蚀。C项,Zn为原电池负极,Fe被保护。D项,Cu为原电池负极,加速了Cu的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失电子,所以腐蚀最快的为B选项中的铁。

答案：B 5.为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间,下列对实验

1 n+

结束时现象的描述不正确的是(

) (导学号52200089)

A.实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面一定会下降

B.实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面比装置Ⅱ的低

C.实验结束时,装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重

D.实验结束时,装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀

解析：装置Ⅰ中的铁钉处于盐酸的蒸气中,发生析氢腐蚀,使左侧液面下降;装置Ⅱ中的铁钉同样处于盐酸的蒸气中,所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝,由于Fe比Cu活泼,在这种氛围中构成的原电池会加快铁钉的腐蚀而放出更多的H2,使左侧液面下降更多;装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝,但由于浓硫酸有吸水性、无挥发性,使铁钉处于一种较为干燥的空气中,因而在短时间内几乎没有被腐蚀。

答案：B 6.(2016山东枣庄校级模拟)下列关于金属的说法中,正确的是(

) A.篮球架的表面喷涂油漆,主要是为了美观

B.回收金属饮料罐,只是为了减少环境污染

C.银的导电性比铜的好,所以常用银作电线而不用铜

D.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制医疗器械、炊具等

解析：篮球架的表面喷涂油漆能隔绝空气和水,主要是为了防止金属生锈,故A错误;回收金属饮料罐,可以再利用金属,节约金属资源,故B错误;银的导电性比铜的好,但是银的价格较高,所以银一般不用作导线,故C错误;不锈钢是由铁、铬、镍制成的,具有强的抗腐蚀性能,常用于制医疗器械、炊具等,故D正确。

答案：D 7.下列材料保护的措施中不正确的是(

) (导学号52200090) A.将搪瓷快餐杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实,防止杯被腐蚀

B.将自行车的铁链条涂上植物油,防止链条被腐蚀

C.将埋在地下的铁水管缠上废铜丝,防止水管被腐蚀

D.将待埋在地下的木头桩先用火将表面烧焦,防止木材被腐蚀

解析：铁和铜在电解质溶液里构成铁为负极、铜为正极的原电池,加快铁的腐蚀。木材烧焦的部分主要是木炭,木炭的化学性质比较稳定,不易腐烂。

答案：C 8.下列说法正确的是(

) A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀

B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀

C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同,引起的负极反应不同

D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化

解析：金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程,因此D正确。依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理可知,负极反应是相同的,故C不正确。原电池反应既可以加快金属的腐蚀,也可用以防止金属的腐蚀。例如不锈钢、镀锌铁等中的Fe均不易腐蚀,所以A、B不正确。

答案：D 9.为保护地下钢管不受腐蚀,采取的措施错误的是

(

)

2

A.与石墨棒相连

B.与直流电源负极相连

C.在地下钢管外围涂上防腐膜

D.与锌板相连

解析：铁与石墨棒相连,铁作负极,铁易被腐蚀;B、D两选项是保护金属的两种方法,B是外加电源的阴极保护,D是牺牲阳极的阴极保护法。

答案：A 能力提升

1.切过咸菜的钢刀未及时清洗,第二天刀上便出现锈斑,试用有关电极反应式、化学方程式表示Fe(OH)3的生成过程。

(1)负极:

;正极:

。

(2)化学方程式:

。

解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池,发生电化学腐蚀。

-2+--答案：(1)2Fe-4e2Fe

O2+2H2O+4e4OH

(2)2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3

2.将铁棒插入CuSO4溶液中,如图所示。请回答相关问题:

(1)一段时间后,可观察到的实验现象是

,发生反应的离子方程式是

。

(2)要使图中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出,可以设计的实验是

。

(3)要使上图中的铁棒上逐渐析出铜,而且铁棒不消耗,可以设计的实验是

。

解析：(2)将(1)中反应在两极上进行,设计成原电池,且另一电极的活泼性比铁差;(3)设计成原电池,铁的活泼性比另一种金属差。

2+2+答案：(1)铁棒表面有红色固体析出,溶液颜色变浅

Fe+CuFe+Cu (2)找一种比铁不活泼的金属(如Cu)或非金属(如C)与铁棒用导线相连(或直接接触)插入该溶液中构成原电池

(3)找一种比铁活泼的金属(如Al)与铁棒接触(或用导线连接),插入溶液中构成原电池

3.铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。

(1)FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式为

。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。

正极反应式:

;

负极反应式:

。

2+3+2+-1(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu、Fe和Fe的浓度均为0.10 mol·L,请参照下表给出3+2+的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe和Fe的实验步骤

3

。

3+2+2+氢氧化物开氢氧化物沉始

淀

沉淀时的pH 完全时的pH 3.2 9.0 6.7 Fe 1.9 Fe 7.0 Cu 4.7 提供的药品:Cl2

浓硫酸

NaOH溶液 CuO Cu

(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢腐蚀。

有关反应的化学方程式:

,

;劣质不锈钢腐蚀的实验现象:

。

3+2+2+解析：(2)根据氧化还原反应2Fe+Cu2Fe+Cu设计原电池,负极发生氧化反应,Cu失电子作负极,正极选择比Cu活动性弱的金属或碳棒,电解质溶液为FeCl3溶液。

2+2+(3)根据表中的数据知如用直接沉淀法,Cu也被消耗。根据提供的试剂,将Fe氧化为3+Fe,再调节溶液的pH,为了不引入新的杂质离子,选择CuO而不选NaOH溶液。

(4)不锈钢的主要成分是Fe,由题中“劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显”,再根据提供的试剂可知首先要制备出盐溶液,选择硫酸、CuO制备出硫酸铜溶液,再根据Fe和硫酸铜发生置换反应设计出实验。

3+2+2+答案：(1)2Fe+Cu2Fe+Cu

(2)装置如图所示:

2Fe+2e2Fe

Cu-2eCu

2+3+(3)①通入足量氯气将Fe氧化成Fe;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤除去Fe(OH)3

(4)CuO+H2SO4CuSO4+H2O CuSO4+FeFeSO4+Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成

4.铁生锈是比较常见的现象,某实验小组为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的方法:

(导学号52200091) 首先检查制氧装置的气密性,然后按下图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3 min左右,观察到的实验现象为: ①直试管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀。

②直试管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀。

③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。

试完成下列问题: (1)由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于

,能表示其原理的化学方程式为

。

(2)仪器A的名称为

,其中装的药品可以是

,其作用是

。

(3)由此实验可知,该类铁生锈的条件为

。决定铁生锈快慢的一个重要因素是

。

4 3+-2+-2+

解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直试管中的现象说明,潮湿是铁生锈的必需前提,直试管实验与烧杯实验的对比,则说明O2浓度是影响铁生锈快慢的一个重要因素。

答案：(1)电化学腐蚀

负极:2Fe-4e2Fe

--正极:2H2O+O2+4e4OH [也可写总化学方程式,多写Fe(OH)2式也不算错] (2)球形干燥管

碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2

(3)与O2、H2O接触

氧气浓度

-2+Fe(OH)3的化学方程

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