2019-2020年高中化学 金属的电化学腐蚀与防护和本章复习 人教实验版.doc

2019-2020年高中化学 金属的电化学腐蚀与防护和本章复习 人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容： 金属的电化学腐蚀与防护和本章复习二. 重点、难点：1. 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护是重点2. 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理是难点3. 培养将知识整合理解的能力三. 具体内容：（一）金属的电化学腐蚀1. 金属腐蚀的本质2. 金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀（2）电化学腐蚀3. 钢铁的电化学腐蚀（1）吸氧腐蚀（2）析氢腐蚀（二）金属的电化学防护1. 牺牲阳极的阴极保护法2. 外加电流的阴极保护法3. 其他防护方法（三）本章知识复习1. 铜锌原电池2. 一次电池3. 二次电池4. 燃料电池5. 电解池6. 电解原理的应用【典型例题】例1 下列各种镀有金属保护层的铁板，当镀层破损时相同的普通环境中，最易被腐蚀的是（ ）A. 镀锌铁（白铁） B. 镀锡铁（马口铁） C. 镀铜铁 D. 镀银铁答案：D 解析：考察金属保护的原理判断。例2 ZnAg原电池常用作电子表的电源，其工作原理为：ZnAg2OH2O2AgZn（OH）2，下列说法正确的为（ ）A. 电解质溶液PH变小 B. OH向负极作定向移动C. 正极的氧化产物为Ag D. 电解质溶液质量增大答案：B解析：考察基本的化学电源的判断。例3 家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）A. 4Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）3 B. 2Fe+2H2O+O22Fe（OH）C. 2H2O+O2+4eOH D. Fe3eFe3+答案：D 解析：考察钢铁吸氧腐蚀的原理。 例4 锂电池一种是常用的电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起博器，一般使用时间可长达10年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：LiMnO2LiMnO2 试回答：锂电池比容量特别大的原因是_。锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因_。 最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O2离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。 电池的正极反应式为_。 放电时固体电解质里的O2离子的移动方向是向_极移动（填正或负）。 答案：锂的摩尔质量小；2Li + 2H2O = 2LiOH + H2；O2+4e=2O2；负 解析：判断新型电池，结合已有的金属化合物知识。 例5 在铝表面着色，先应用电解法使铝表面附上一层氧化铝，其方法是将铝件作阳极，铁作阴极，用碳酸氢钠作电解液进行电解。其原理是通电后在铝件与电解液的接触面上逐渐形成一层Al（OH）3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过，并产生热量使Al（OH）3分解，从而在铝表面形成一层较厚的氧化膜。试回答：（1）铝表面形成Al（OH）3薄膜的电极反应式为_（2）电解过程中，必须使电解槽pH保持相对稳定（不能太大，也不能太小）的原因是_（3）使用NaHCO3溶液为电解液，会减缓阴极区pH的增大，能说明这一原理的离子反应方程式为_答案：Al3e+3OH=Al（OH）3；为氢氧化铝能溶于碱；因为碳酸氢根能电离出氢离子。解析：判断电解池在金属使用中的应用。 例6 银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片一起接触浸泡在稀NaOH溶液中，经一定时间污迹消失，取出后用水洗干净，再用软布或棉团擦光。有关叙述正确的是（ ）A. 溶液中的OH离子向正极移动 B. 在银表面上的反应为：Ag2S+2e=2Ag+S2 C. 在铝表面的反应为：Al3e=Al3+ D. 在铝表面的反应为：Al+4OH+3e=AlO2+2H2O 答案：BD 解析：考察电化学原理在金属防护中的应用。 例7 近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾（KIO3），碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：电解KI + 3H2O KIO3 + 3H2。下列有关说法正确的是（ ）A. 电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极 B. 电解时，阳极反应是：I 6e + 3H2O = IO3 + 6H+ C. 溶液调节至强酸性，对生产有利D. 电解前后溶液的pH几乎不变 答案：BD 解析：考察电解原理的应用。例8 燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在氧化过程中把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是：X极：1/2O2（g）H2O（l）2e=2OHY极：H2（g）2OH=2H2O（l）2e 下列判断正确的是（ ）A. 两电极的电极材料不能相同 B. 该电池工作时会产生蓝色火焰C. 工作一段时间后电解质溶液pH增大 D. 工作时负极区附近pH变小答案：D 解析：考察燃料电池的判断和区分其与燃料燃烧的区别。【模拟试题】（答题时间：40分钟）1. 铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸溶液，工作时的反应为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，下列结论正确的是（ ） A. Pb为正极被氧化 B. 溶液的PH值不断减小C. SO42只向PbO2处移动 D. 电解质溶液的密度不断减小2. 铁钉和碳棒用导线连接后浸入0.01 molL1的食盐溶液中，可能发生（ ）A. 碳棒附近聚集OH B. 碳棒上放出Cl2C. 铁钉被氧化 D. 碳棒上放出O23. 据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2ZnO22ZnO，原料为锌粉，电解液和空气，则下列叙述正确的是（ ）A. 锌为正极，空气进入负极反应 B. 负极反应为Zn2eZn2C. 正极发生氧化反应 D. 电解液可能是强酸4. 已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：PbSO2ePbSO4，正极：PbO24HSO2ePbSO42H2O，当铅蓄电池放电转移的电子能氧化Cl制得Cl2 22.4L（标况）时，电池内消耗的硫酸的物质的量至少是（ ）A. 2.5 mol B. 5 mol C. 1 mol D. 2 mol5. 锌锰干电池是普遍使用的化学电池，其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊状物。以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。工作时反应方程式是：Zn2MnO2NHZn+MnONHHO（1）试写出干电池放电时的正、负电极反应式：正极：_负极：_；干电池用久了就会变软，其原因是_。（2）正极反应中，前后经历下列反应：2NH42e2NH3H2；2Mn2H2Mn2O3H2O，如果没有MnO2参与，干电池将难于持续稳定工作。试说明理由：_。6. 某原电池中，电解质溶液为稀H2SO4，分别向负极通入CO（或CH4、或H2S），向正极通入O2（或Cl2），试完成下列问题：（1）当分别通入CH4和O2时： 正极反应：_； 负极反应：_； 电池总反应：_； 电解质溶液pH的变化_。（填“增大”“减小”或“不变”。下同）（2）当分别通入CO和O2时： 正极反应：_； 负极反应：_； 电解质溶液pH的变化：_。（3）当分别通入H2S和Cl2时： 正极反应：_； 负极反应：_； 电池总反应：_； 电解质溶液pH的变化：_。7. 在CuZn原电池中，200mL H2SO4溶液的浓度为0.125mol/L，若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为_mol，溶液的pH值为_。（溶液体积变化忽略不计，已知lg2=0.3 lg3=0.5 ）8. 为了保护地下钢管不受腐蚀，可使它与（ ）A. 直流电源负极相连 B. 铜板相连C. 锡板相连 D. 直流电源正极相连9. 埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是（ ） A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松的碱性土壤中 C. 在干燥致密不透气的土壤中D. 在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中10. 下列变化中属于原电池反应的是（ ）A. 白铁（镀Zn铁）表面有划损时，也能阻止铁被氧化 B. 在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜 C. 红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层 D. 在铁与稀H2SO4反应时，加几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生11. 下列过程需通电后才能进行的是（ ） A. 电离 B. 电解 C. 电化腐蚀 D. 电泳12. 下列关于金属腐蚀的说法中不正确的是（ ）A. 金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化B. 金属腐蚀一般包括化学腐蚀和电化学腐蚀C. 纯的金属一般难以发生电化学腐蚀D. 钢铁在酸性环境中会发生吸氢腐蚀【试题答案】1. D 2. C 3. B 4. D5.（1）正极：2NH4+2MnO2+2e=2NH3+Mn2O3+H2O；负极：Zn2e=Zn2+；电池放电过程中有水产生、锌筒变薄造成干电池变软；（2）正极反应的中间产物H2附着于石墨，增加电池内阻。 6.（1） 正极反应：2O28e8H4H2O； 负极反应：CH48e2H2OCO28H； 电池总反应：CH42O2CO22H2O； 变大 （2） 正极反应：O24e4H2H2O； 负极反应：2CO4e2H2O2CO24H； 不变 （3） 正极反应：Cl22e2Cl； 负极反应：H2S2e2HS； 电池总反应：Cl2H2S2Cl2HS； 变小 7. 0.015；3.2 8. A 9. C 10. AD 11. BD 12. D【试题解析】1. A中Pb为负极，被氧化；因为硫酸被消耗，所以pH变大；D中因为溶质硫酸不断反应，所以密度变小。2. 发生的是吸氧腐蚀，铁钉为负极，碳为正极。3. 根据原电池原理，还原剂在负极反应，正极是氧化剂反应，发生还原反应，而电解质若为酸，则不能生成氧化锌。4. 根据Cl2的体积可以知道其物质的量为1mol，转移电子数为2mol，而根据总反应，转移2mol电子，需2mol硫酸。5. 根据题中所给电池的总反应，由于负极反应相对简单，先写出负极反应，再用总反应减负极反应得正极反应。6. 区分电解池和原电池，会判断其中的电极反应。7. 根据气体是氢气，其体积换算成物质的量，而1mol氢气转移2mol电子，可以计算出电子数；再根据题中所给的硫酸的量反应掉的硫酸的量，计算出剩余的氢离子，来计算pH。8. 采用外加电源的阴极保护法。9. A发生析氢腐蚀，BD发生吸氧腐蚀。10. BC为直接化学反应。12. D是析出氢气，而不是吸收氢气。