.随着现代科学技术的快速发展,防腐蚀技术也在不断提高。Ⅰ.金属的腐蚀原理(1)中*环境中多为吸氧腐蚀,其正极的...
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.随着现代科学技术的快速发展,防腐蚀技术也在不断提高。
Ⅰ.金属的腐蚀原理
(1)中*环境中多为吸氧腐蚀,其正极的电极反应为________。
(2)析*腐蚀和吸氧腐蚀的均会导致体系中c(OH-)________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)不同**介质中,金属腐蚀原理并不相同。下图是密闭容器中,生铁在pH=2和pH=4的盐*中压强随时间的变化过程。
图中代表pH=2的曲线是________(填“a”或“b”)。
Ⅱ.金属的电化学防护
(1) 富锌涂料是使用广泛的防锈底漆,涂层中锌对钢铁保护的原理是________。
(2) 缓蚀剂是能明显减缓或阻止金属腐蚀的物质,钼**(Na2MoO4)和**二*锌[Zn(H2PO4)]2是常用自来水(pH范围6.5~8.8)介质碳钢缓蚀剂。
①钼**(Na2MoO4)在电极表面被还原为MoO2形成保护膜,减缓腐蚀,该电极反应为______;同时,MoO42-能与Fe2+反应生成难溶的Fe2O3和MoO2,沉积在碳钢表面减缓腐蚀。写出MoO42-与Fe2+反应的离子反应方程式:_______。
②电化学反应可使缓蚀剂成分中的Zn(H2PO4)2转化为难溶*的Zn3(PO4)2,形成保护膜,减缓腐蚀。用平衡移动原理解释发生转化原因________。
【回答】
【*】 (1). O2+2H2O+4e-=4OH- (2). 增大 (3). a (4). 形成原电池,锌失去电子作负极,铁为正极,被保护 (5). MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH- (6). MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O (7). 正极反应使c(OH-)增大, 使平衡H2PO4-HPO42-+H+ HPO42-PO43-+H+正向移动,有利于2PO43-+3Zn2+Zn3(PO4)2↓生成。
【解析】
【分析】
I.(1)中*环境中金属发生的腐蚀为吸氧腐蚀,在正极上溶解在溶液中的氧气获得电子,变为OH-;
(2)析*腐蚀是在强**溶液中,H+获得电子变为H2逸出,吸氧腐蚀是溶解在溶液中的氧气获得电子,变为OH-,结合溶液中Kw不变分析体系中c(OH-)变化;
(3)气体增多导致体系的压强增大;气体减少,导致体系的压强减小,结合溶液的pH大小分析判断;
II.(1)根据金属活动*Zn>Fe,依据原电池反应原理分析;
(2)①根据元素的化合价变化,判断电极反应;根据电子得失数目相等,书写离子方程式;
②Zn(H2PO4)2在溶液中电离产生Zn2+和H2PO4-,根据H2PO4-的电离平衡移动分析产生难溶*的Zn3(PO4)2。
【详解】I.(1)中*环境中,溶液中H+浓度较小,金属发生的腐蚀为吸氧腐蚀,在正极上溶解在溶液中的氧气获得电子,变为OH-,所以正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
(2)析*腐蚀是在强**溶液中,溶液中c(H+)较大,溶液中的H+获得电子变为H2逸出,H+放电使溶液中c(H+)降低,由于在溶液中存在水的电离平衡,温度不变,Kw=c(H+)·c(OH-)不变,c(H+)降低,则溶液中c(OH-)增大;而金属发生吸氧腐蚀时,是溶解在溶液中的氧气获得电子,变为OH-,使体系中c(OH-)增大。因此无论是析*腐蚀还是吸氧腐蚀在,最终都导致溶液中c(OH-)增大;
(3)溶液的pH=2时是强**环境,发生的为析*腐蚀,产生气体,使体系的气体压强增大。根据图示可知:a是随着反应的进行体系的压强增大,说明反应产生了气体,使体系的压强增大,发生的为析*腐蚀,所以曲线a是在pH=2的强**环境发生的腐蚀;
II.(1)由于金属活动*Zn>Fe,所以Zn、Fe及周围的电解质溶液构成原电池,Zn作负极,失去电子被氧化;而Fe作原电池的正极,被保护;
(2)①在钼**(Na2MoO4)中Mo元素化合价为+6价,在*极上获得电子变为+4价的MoO2,附着在电极上,在电极表面形成保护膜,电极反应式为:MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH-;
MoO42-能与Fe2+反应生成难溶的Fe2O3和MoO2,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得该反应的离子方程式为:MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O;
②在电化学反应中,在正极上反应产生的OH-使溶液中c(OH-)增大,使平衡H2PO4-HPO42-+H+及HPO42-PO43-+H+的电离平衡正向移动,导致溶液中c(PO43-)增大,有利于发生反应2PO43-+3Zn2+Zn3(PO4)2↓,形成Zn3(PO4)2沉淀。
【点睛】本题考查了金属的腐蚀与保护的知识。金属的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀,金属发生的电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍,在电化学腐蚀中主要是吸氧腐蚀,只有在强**环境才可能发生析*腐蚀。可结合产生金属腐蚀的原因,对金属进行保护。可以采用电化学对金属进行保护,也可以使金属发生反应,在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜或覆盖保护层,阻止金属与周围的物质接触,也可以通过改变金属的内部结构,如把铁变为不锈钢等方法对金属进行保护。
知识点:电化学 胶体
题型:综合题
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