問題詳情:
.隨着現代科學技術的快速發展,防腐蝕技術也在不斷提高。
Ⅰ.金屬的腐蝕原理
(1)中*環境中多為吸氧腐蝕,其正極的電極反應為________。
(2)析*腐蝕和吸氧腐蝕的均會導致體系中c(OH-)________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)不同**介質中,金屬腐蝕原理並不相同。下圖是密閉容器中,生鐵在pH=2和pH=4的鹽*中壓強隨時間的變化過程。
圖中代表pH=2的曲線是________(填“a”或“b”)。
Ⅱ.金屬的電化學防護
(1) 富鋅塗料是使用廣泛的防鏽底漆,塗層中鋅對鋼鐵保護的原理是________。
(2) 緩蝕劑是能明顯減緩或阻止金屬腐蝕的物質,鉬**(Na2MoO4)和**二*鋅[Zn(H2PO4)]2是常用自來水(pH範圍6.5~8.8)介質碳鋼緩蝕劑。
①鉬**(Na2MoO4)在電極表面被還原為MoO2形成保護膜,減緩腐蝕,該電極反應為______;同時,MoO42-能與Fe2+反應生成難溶的Fe2O3和MoO2,沉積在碳鋼表面減緩腐蝕。寫出MoO42-與Fe2+反應的離子反應方程式:_______。
②電化學反應可使緩蝕劑成分中的Zn(H2PO4)2轉化為難溶*的Zn3(PO4)2,形成保護膜,減緩腐蝕。用平衡移動原理解釋發生轉化原因________。
【回答】
【*】 (1). O2+2H2O+4e-=4OH- (2). 增大 (3). a (4). 形成原電池,鋅失去電子作負極,鐵為正極,被保護 (5). MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH- (6). MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O (7). 正極反應使c(OH-)增大, 使平衡H2PO4-HPO42-+H+ HPO42-PO43-+H+正向移動,有利於2PO43-+3Zn2+Zn3(PO4)2↓生成。
【解析】
【分析】
I.(1)中*環境中金屬發生的腐蝕為吸氧腐蝕,在正極上溶解在溶液中的氧氣獲得電子,變為OH-;
(2)析*腐蝕是在強**溶液中,H+獲得電子變為H2逸出,吸氧腐蝕是溶解在溶液中的氧氣獲得電子,變為OH-,結合溶液中Kw不變分析體系中c(OH-)變化;
(3)氣體增多導致體系的壓強增大;氣體減少,導致體系的壓強減小,結合溶液的pH大小分析判斷;
II.(1)根據金屬活動*Zn>Fe,依據原電池反應原理分析;
(2)①根據元素的化合價變化,判斷電極反應;根據電子得失數目相等,書寫離子方程式;
②Zn(H2PO4)2在溶液中電離產生Zn2+和H2PO4-,根據H2PO4-的電離平衡移動分析產生難溶*的Zn3(PO4)2。
【詳解】I.(1)中*環境中,溶液中H+濃度較小,金屬發生的腐蝕為吸氧腐蝕,在正極上溶解在溶液中的氧氣獲得電子,變為OH-,所以正極的電極反應式為:O2+2H2O+4e-=4OH-;
(2)析*腐蝕是在強**溶液中,溶液中c(H+)較大,溶液中的H+獲得電子變為H2逸出,H+放電使溶液中c(H+)降低,由於在溶液中存在水的電離平衡,温度不變,Kw=c(H+)·c(OH-)不變,c(H+)降低,則溶液中c(OH-)增大;而金屬發生吸氧腐蝕時,是溶解在溶液中的氧氣獲得電子,變為OH-,使體系中c(OH-)增大。因此無論是析*腐蝕還是吸氧腐蝕在,最終都導致溶液中c(OH-)增大;
(3)溶液的pH=2時是強**環境,發生的為析*腐蝕,產生氣體,使體系的氣體壓強增大。根據圖示可知:a是隨着反應的進行體系的壓強增大,説明反應產生了氣體,使體系的壓強增大,發生的為析*腐蝕,所以曲線a是在pH=2的強**環境發生的腐蝕;
II.(1)由於金屬活動*Zn>Fe,所以Zn、Fe及周圍的電解質溶液構成原電池,Zn作負極,失去電子被氧化;而Fe作原電池的正極,被保護;
(2)①在鉬**(Na2MoO4)中Mo元素化合價為+6價,在*極上獲得電子變為+4價的MoO2,附着在電極上,在電極表面形成保護膜,電極反應式為:MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH-;
MoO42-能與Fe2+反應生成難溶的Fe2O3和MoO2,根據電子守恆、電荷守恆、原子守恆,可得該反應的離子方程式為:MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O;
②在電化學反應中,在正極上反應產生的OH-使溶液中c(OH-)增大,使平衡H2PO4-HPO42-+H+及HPO42-PO43-+H+的電離平衡正向移動,導致溶液中c(PO43-)增大,有利於發生反應2PO43-+3Zn2+Zn3(PO4)2↓,形成Zn3(PO4)2沉澱。
【點睛】本題考查了金屬的腐蝕與保護的知識。金屬的腐蝕有化學腐蝕和電化學腐蝕,金屬發生的電化學腐蝕要比化學腐蝕普遍,在電化學腐蝕中主要是吸氧腐蝕,只有在強**環境才可能發生析*腐蝕。可結合產生金屬腐蝕的原因,對金屬進行保護。可以採用電化學對金屬進行保護,也可以使金屬發生反應,在金屬表面產生一層緻密的氧化物保護膜或覆蓋保護層,阻止金屬與周圍的物質接觸,也可以通過改變金屬的內部結構,如把鐵變為不鏽鋼等方法對金屬進行保護。
知識點:電化學 膠體
題型:綜合題