考点四 金属腐蚀与防护的“两种比较”、“两种方法”
1．两种比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 | 析氢腐蚀 | 吸氧腐蚀 |
条件王治坪 | 水膜呈酸性 | 水膜呈弱酸性或中性 |
正极 | 2H＋＋2e－ ===H2↑ | O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ |
负极反应 | Fe－2e－===Fe2＋ |
其他 反应 | | Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 |
| | |
(2)腐蚀快慢的比较
①一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；
②对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；
③活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；
④对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
2．两种保护方法
(1)加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。
(2)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：正极为被保护的金属，负极为比被保护的金属活泼的金属；
②外加电流的阴极保护法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。
题组一 两种腐蚀的比较
1．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是( )
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
2．[2014·福建理综，24(1)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。
下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为____________。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。
3．铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是( )
A．因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀
B．若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小
C．铜极上的反应是2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀
题组二 腐蚀类型与防护方法
4．(2015·上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－―→H2↑
5．(2014·安徽理综，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。 (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号 | 实验目的 | 碳粉/g | 山萘酚 铁粉/g | 醋酸/% |
① | 为以下实验作参照 | 0.5 | 2.0 | 90.0 |
② | 醋酸浓度的影响 | 0.5 | | 36.0 |
③ | | 0.2 | 2.0 | 90.0 | 孔庆德生死护送卡尔逊
| | | | |
(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_________________
________________________________________________________________________。
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：____________________________________________；
……
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有贵州开磷设计研究院H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
考点四
题组集训
1．C [根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为
左边 负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
右边 负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
a、b处的pH均增大，C错误。]
2．①吸氧腐蚀 ②B
解析 ①金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。
3．B [根据示意图，铁铆钉发生电化学腐蚀，其电极反应式为
左侧
右侧
B项，若水膜溶解了SO2，酸性增强，所以铁铆钉腐蚀的速率将变大。]
4．D [由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被
氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－―帮忙节目→4OH－，错误。]
5．(1)②2.0 ③碳粉含量的影响
(2)吸氧 还原 2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)资源优化配置
(3)反应放热，温度升高
(4)①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)
解析 (1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。
(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。
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