(新课改省份专版)202x高考化学一轮复习 5.6 化学能与电能(4)电化学原理的综合应用(过综合)

第6课时化学能与电能(4)——电化学原理的综合应用(过综合)

考点一金属的腐蚀与防护

1．金属的腐蚀

(1)金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。

(2)金属腐蚀的类型

①化学腐蚀与电化学腐蚀

铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，

2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O(铁锈)＋(3－x)H2O。

2．金属的防护

(1)改变金属的内部结构

可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。

(2)覆盖保护层

可以通过喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。

(3)电化学防护

牺牲阳极的阴极保护法——原电

池原理

负极比被保护金属活泼的金属

正极被保护的金属设备外加电流的阴极保护法

——电解原理

阴极被保护的金属设备

阳极惰性金属

[考法精析]

考法一金属腐蚀的规律

[典例1] 如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )

A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥

C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥

[解析] ①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢，其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②、③、④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均加快了Fe的腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe­Cu原电池中Fe腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。

[答案] C

[备考方略] 判断金属腐蚀快慢的规律

(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：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，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。

(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，二者形成原电池时，较活泼的金属腐蚀越快。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。

考法二金属腐蚀的类型

[典例2] 一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：

pH246 6.5813.514腐蚀快慢较快慢较快

主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeO－2

下列说法错误的是( )

A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀

B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C．当pH＞14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓

[解析] 当溶液呈较强的碱性时，碳钢主要发生的是吸氧腐蚀，其正极反应为O2＋2H2O ＋4e－===4OH－，C项错误。

[答案] C

考法三金属的防护措施

[典例3] (2018·北京高考)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。

①②③

在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确的是( )

A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

[解析] 实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中

K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。

[答案] D

[综合训练]

1．(2016·浙江10月选考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是( )

A．铁片发生还原反应而被腐蚀

B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域

C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀

解析：选D 负极发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe的化合价升高，发生氧化反应，生成Fe2＋最多的区域，腐蚀最严重，故A、B、C三项均错误。

2．(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电

流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，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

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

解析：选C 依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，铁不容易失去电子，故钢管桩表面腐蚀电流(指铁失去电子形成的电流)，接近于0，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海