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2019-2020年高中化學(xué) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)和本章復(fù)習(xí) 人教實(shí)驗(yàn)版 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)和本章復(fù)習(xí) 二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 1. 金屬的電化學(xué)腐蝕及金屬的電化學(xué)防護(hù)是重點(diǎn) 2. 金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學(xué)原理是難點(diǎn) 3. 培養(yǎng)將知識(shí)整合理解的能力 三. 具體內(nèi)容： （一）金屬的電化學(xué)腐蝕 1. 金屬腐蝕的本質(zhì) 2. 金屬腐蝕的類型 （1）化學(xué)腐蝕 （2）電化學(xué)腐蝕 3. 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 （1）吸氧腐蝕 （2）析氫腐蝕 （二）金屬的電化學(xué)防護(hù) 1. 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 2. 外加電流的陰極保護(hù)法 3. 其他防護(hù)方法 （三）本章知識(shí)復(fù)習(xí) 1. 銅鋅原電池 2. 一次電池 3. 二次電池 4. 燃料電池 5. 電解池 6. 電解原理的應(yīng)用 【典型例題】 [例1] 下列各種鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，當(dāng)鍍層破損時(shí)相同的普通環(huán)境中，最易被腐蝕的是（ ） A. 鍍鋅鐵（白鐵） B. 鍍錫鐵（馬口鐵） C. 鍍銅鐵 D. 鍍銀鐵 答案：D 解析：考察金屬保護(hù)的原理判斷。 [例2] Zn－Ag原電池常用作電子表的電源，其工作原理為：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋ Zn（OH）2，下列說法正確的為（ ） A. 電解質(zhì)溶液PH變小 B. OH－向負(fù)極作定向移動(dòng) C. 正極的氧化產(chǎn)物為Ag D. 電解質(zhì)溶液質(zhì)量增大 答案：B 解析：考察基本的化學(xué)電源的判斷。 [例3] 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是（ ） A. 4Fe（OH）2+2H2O+O2＝4Fe（OH）3↓ B. 2Fe+2H2O+O2＝2Fe（OH）２↓ C. 2H2O+O2+4e―＝４OH－ D. Fe－3e―＝Fe3+ 答案：D 解析：考察鋼鐵吸氧腐蝕的原理。 [例4] 鋰電池一種是常用的電池（鋰是一種堿金屬元素，其相對(duì)原子質(zhì)量為7），由于它的比容量（單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起博器，一般使用時(shí)間可長達(dá)10年。它的負(fù)極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為：Li＋MnO2→LiMnO2 試回答：鋰電池比容量特別大的原因是_______________。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因_______。 最近，又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3（Y：釔）的ZrO2（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ① 電池的正極反應(yīng)式為___________________。 ② 放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2－離子的移動(dòng)方向是向______極移動(dòng)（填正或負(fù)）。 答案：鋰的摩爾質(zhì)量??；2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑；O2+4e—=2O2—；負(fù) 解析：判斷新型電池，結(jié)合已有的金屬化合物知識(shí)。 [例5] 在鋁表面著色，先應(yīng)用電解法使鋁表面附上一層氧化鋁，其方法是將鋁件作陽極，鐵作陰極，用碳酸氫鈉作電解液進(jìn)行電解。其原理是通電后在鋁件與電解液的接觸面上逐漸形成一層Al（OH）3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過，并產(chǎn)生熱量使 Al（OH）3分解，從而在鋁表面形成一層較厚的氧化膜。試回答： （1）鋁表面形成Al（OH）3薄膜的電極反應(yīng)式為______________ （2）電解過程中，必須使電解槽pH保持相對(duì)穩(wěn)定（不能太大，也不能太?。┑脑蚴莀_________________ （3）使用NaHCO3溶液為電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)pH的增大，能說明這一原理的離子反應(yīng)方程式為___________________ 答案：Al—3e－+3OH－=Al（OH）3↓；為氫氧化鋁能溶于堿；因?yàn)樘妓釟涓茈婋x出氫離子。 解析：判斷電解池在金屬使用中的應(yīng)用。 [例6] 銀器的保護(hù)主要是維持它的原貌，對(duì)于輕微腐蝕蒙有硫化銀的銀器，可將其和鋁片一起接觸浸泡在稀NaOH溶液中，經(jīng)一定時(shí)間污跡消失，取出后用水洗干凈，再用軟布或棉團(tuán)擦光。有關(guān)敘述正確的是（ ） A. 溶液中的OH－離子向正極移動(dòng) B. 在銀表面上的反應(yīng)為：Ag2S+2e－=2Ag+S2－ C. 在鋁表面的反應(yīng)為：Al－3e－=Al3+ D. 在鋁表面的反應(yīng)為：Al+4OH—+3e－=AlO2－+2H2O 答案：BD 解析：考察電化學(xué)原理在金屬防護(hù)中的應(yīng)用。 [例7] 近年來，加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀（KIO3），碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液為電解液，在一定條件下電解，反應(yīng)方程式為： 電解 KI + 3H2O KIO3 + 3H2↑。下列有關(guān)說法正確的是（ ） A. 電解時(shí)，石墨作陰極，不銹鋼作陽極 B. 電解時(shí)，陽極反應(yīng)是：I – – 6e – + 3H2O = IO3 – + 6H+ C. 溶液調(diào)節(jié)至強(qiáng)酸性，對(duì)生產(chǎn)有利 D. 電解前后溶液的pH幾乎不變 答案：BD 解析：考察電解原理的應(yīng)用。 [例8] 燃料電池是一種新型電池，它主要是利用燃料在氧化過程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池的基本反應(yīng)是：X極：1/2O2（g）＋H2O（l）＋2e－===2OH－ Y極：H2（g）＋2OH－===2H2O（l）＋2e－ 下列判斷正確的是（ ） A. 兩電極的電極材料不能相同 B. 該電池工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色火焰 C. 工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液pH增大 D. 工作時(shí)負(fù)極區(qū)附近pH變小 答案：D 解析：考察燃料電池的判斷和區(qū)分其與燃料燃燒的區(qū)別。 【模擬試題】（答題時(shí)間：40分鐘） 1. 鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為硫酸溶液，工作時(shí)的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，下列結(jié)論正確的是（ ） A. Pb為正極被氧化 B. 溶液的PH值不斷減小 C. SO42－只向PbO2處移動(dòng) D. 電解質(zhì)溶液的密度不斷減小 2. 鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后浸入0.01 molL－1的食鹽溶液中，可能發(fā)生（ ） A. 碳棒附近聚集OH－ B. 碳棒上放出Cl2 C. 鐵釘被氧化 D. 碳棒上放出O2 3. 據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應(yīng)為：2Zn＋O2＝2ZnO，原料為鋅粉，電解液和空氣，則下列敘述正確的是（ ） A. 鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B. 負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＝Zn2＋ C. 正極發(fā)生氧化反應(yīng) D. 電解液可能是強(qiáng)酸 4. 已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極：Pb＋SO―2e―＝PbSO4，正極：PbO2＋ 4H＋＋SO＋2e＝PbSO4＋2H2O，當(dāng)鉛蓄電池放電轉(zhuǎn)移的電子能氧化Cl―制得Cl2 22.4L（標(biāo)況）時(shí)，電池內(nèi)消耗的硫酸的物質(zhì)的量至少是（ ） A. 2.5 mol B. 5 mol C. 1 mol D. 2 mol 5. 鋅－錳干電池是普遍使用的化學(xué)電池，其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊狀物。以鋅筒為負(fù)極材料，石墨為正極材料。工作時(shí)反應(yīng)方程式是： Zn＋2MnO２＋2NH４＋＝Zn２＋+Mn２O３＋２NH３＋H２O （1）試寫出干電池放電時(shí)的正、負(fù)電極反應(yīng)式：正極：_____________負(fù)極：_____________；干電池用久了就會(huì)變軟，其原因是_______________。 （2）正極反應(yīng)中，前后經(jīng)歷下列反應(yīng)：2NH4＋＋2e－＝2NH3＋H2；2MnＯ2＋H2＝Mn2O3＋H2O，如果沒有MnO2參與，干電池將難于持續(xù)穩(wěn)定工作。 試說明理由：_____________________________。 6. 某原電池中，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4，分別向負(fù)極通入CO（或CH4、或H2S），向正極通入O2（或Cl2），試完成下列問題： （1）當(dāng)分別通入CH4和O2時(shí)： ① 正極反應(yīng)：__________________；② 負(fù)極反應(yīng)：________________； ③ 電池總反應(yīng)：_______________；④ 電解質(zhì)溶液pH的變化_____。（填“增大”“減小”或“不變”。下同） （2）當(dāng)分別通入CO和O2時(shí)： ① 正極反應(yīng)：______________；② 負(fù)極反應(yīng)：____________； ③ 電解質(zhì)溶液pH的變化：____________。 （3）當(dāng)分別通入H2S和Cl2時(shí)： ① 正極反應(yīng)：______________；② 負(fù)極反應(yīng)：__________； ③ 電池總反應(yīng)：____________；④ 電解質(zhì)溶液pH的變化：_________。 7. 在Cu－Zn原電池中，200mL H2SO4溶液的濃度為0.125mol/L，若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為_________mol，溶液的pH值為_________。（溶液體積變化忽略不計(jì)，已知lg2=0.3 lg3=0.5 ） 8. 為了保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可使它與（ ） A. 直流電源負(fù)極相連 B. 銅板相連 C. 錫板相連 D. 直流電源正極相連 9. 埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下，被腐蝕速率最慢的是（ ） A. 在含鐵元素較多的酸性土壤中 B. 在潮濕疏松的堿性土壤中 C. 在干燥致密不透氣的土壤中 D. 在含碳粒較多，潮濕透氣的中性土壤中 10. 下列變化中屬于原電池反應(yīng)的是（ 　 ） A. 白鐵（鍍Zn鐵）表面有劃損時(shí)，也能阻止鐵被氧化 B. 在空氣中金屬鋁表面迅速被氧化形成保護(hù)膜 C. 紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)色保護(hù)層 D. 在鐵與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)，加幾滴CuSO4溶液，可加快H2的產(chǎn)生 11. 下列過程需通電后才能進(jìn)行的是（ ） A. 電離 B. 電解 C. 電化腐蝕 D. 電泳 12. 下列關(guān)于金屬腐蝕的說法中不正確的是（ ） A. 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化 B. 金屬腐蝕一般包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 C. 純的金屬一般難以發(fā)生電化學(xué)腐蝕 D. 鋼鐵在酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生吸氫腐蝕【試題答案】 1. D 2. C 3. B 4. D 5.（1）正極：2NH4++2MnO2+2e－=2NH3+Mn2O3+H2O；負(fù)極：Zn－2e－=Zn2+；電池放電過程中有水產(chǎn)生、鋅筒變薄造成干電池變軟；（2）正極反應(yīng)的中間產(chǎn)物H2附著于石墨，增加電池內(nèi)阻。 6.（1）① 正極反應(yīng)：2O2＋8e－＋8H＋＝4H2O；② 負(fù)極反應(yīng)：CH4－8e－＋2H2O＝CO2＋8H＋；③ 電池總反應(yīng)：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O；④ 變大 （2）① 正極反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋＝2H2O；② 負(fù)極反應(yīng)：2CO－4e－＋2H2O＝2CO2＋4H＋；③ 不變 （3）① 正極反應(yīng)：Cl2＋2e－＝2Cl－；② 負(fù)極反應(yīng)：H2S－2e－＝2H＋＋S；③ 電池總反應(yīng)：Cl2＋H2S＋＝2Cl－＋2H＋＋S；④ 變小 7. 0.015；3.2 8. A 9. C 10. AD 11. BD 12. D 【試題解析】 1. A中Pb為負(fù)極，被氧化；因?yàn)榱蛩岜幌?，所以pH變大；D中因?yàn)槿苜|(zhì)硫酸不斷反應(yīng)，所以密度變小。 2. 發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵釘為負(fù)極，碳為正極。 3. 根據(jù)原電池原理，還原劑在負(fù)極反應(yīng)，正極是氧化劑反應(yīng)，發(fā)生還原反應(yīng)，而電解質(zhì)若為酸，則不能生成氧化鋅。 4. 根據(jù)Cl2的體積可以知道其物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，而根據(jù)總反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2mol電子，需2mol硫酸。 5. 根據(jù)題中所給電池的總反應(yīng)，由于負(fù)極反應(yīng)相對(duì)簡單，先寫出負(fù)極反應(yīng)，再用總反應(yīng)減負(fù)極反應(yīng)得正極反應(yīng)。 6. 區(qū)分電解池和原電池，會(huì)判斷其中的電極反應(yīng)。 7. 根據(jù)氣體是氫氣，其體積換算成物質(zhì)的量，而1mol氫氣轉(zhuǎn)移2mol電子，可以計(jì)算出電子數(shù)；再根據(jù)題中所給的硫酸的量—反應(yīng)掉的硫酸的量，計(jì)算出剩余的氫離子，來計(jì)算pH。 8. 采用外加電源的陰極保護(hù)法。 9. A發(fā)生析氫腐蝕，BD發(fā)生吸氧腐蝕。 10. BC為直接化學(xué)反應(yīng)。 12. D是析出氫氣，而不是吸收氫氣。