2019高中化学 第四章 电化学基础 4.4 金属的电化学腐蚀与防护同步测试 新人教版选修4.doc

- 1 -第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护基础巩固基础巩固1 1 下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气,产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生答案 D2 2 钢铁发生吸氧腐蚀时,负极的电极反应式是( )A.Fe-3e-Fe3+B.O2+2H2O+4e-4OH-C.Fe-2e-Fe2+D.O2+2H2O-4e-4OH-答案 C3 3 下列做法不能起防锈作用的是( )A.保留铁制品上的铁锈B.在铁制品表面镀锌C.在金属机械上涂油D.在车、船的表面刷油漆答案 A4 4 铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为4Fe+3O2+xH2O2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是( )A.B.C.D.- 2 -答案 C5 5 如图,拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中,可以看到贴近金属条一边的溶液出现粉红色,该金属条可能是( )A.CuB.AlC.ZnD.Mg答案 A6 6 保护地下钢管不受腐蚀,可使它连接( )A.铜板B.石墨C.直流电源负极D.直流电源正极解析若连接铜或石墨,则铁作负极,会加快钢管的腐蚀;可使它连接直流电源的负极,即钢管作电解池的阴极,被保护。答案 C7 7 为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩内保存一星期后,下列对实验结束时的现象描述不正确的是( )A.装置左侧的液面一定会上升B.左侧液面装置比装置的低C.装置中的铁钉腐蚀最严重D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析中铁钉发生吸氧腐蚀,左端液面上升;中盐酸挥发,和铁钉反应生成 H2,腐蚀最严重,中- 3 -左端下降;中浓硫酸吸水,而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。答案 B8 8 下列说法正确的是( )A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化解析金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以 A 项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金属的腐蚀,故 B 项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C 项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故 D 项正确。答案 D9 9 相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是( )解析在 A 中,食醋提供电解质溶液环境,铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极,形成原电池,铁是活泼金属作负极;在 B 中,食盐水提供电解质溶液环境,铁炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极;在 C 中,铜镀层将铁球覆盖、使铁被保护,所以铁不易被腐蚀;在 D 中,酸雨提供电解质溶液环境,铁铆钉和铜板分别作负、正极,形成原电池。答案 C1010 潜艇的金属外壳浸在海水中,在海水和空气的作用下会被腐蚀。(1)若海水呈中性,一艘钢制外壳的潜艇在海水中发生腐蚀的电极反应式为:正极: , 负极: 。 - 4 -(2)为有效地保护潜艇,下列措施中最好的是 。 A.采用纯铁制造潜艇外壳B.采用耐腐蚀的合金制造潜艇外壳C.在潜艇外壳上涂一层油D.在潜艇外壳上装一定数量的锌块解析金属防护的方法很多,可以采取以下措施进行:(1)改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如不锈钢。(2)在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。(3)电化学保护法:外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极。答案(1)O2+2H2O+4e-4OH- 2Fe-4e-2Fe2+ (2)B1111 如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。(1)腐蚀过程中,负极是 (填图中字母“a”或“b”或“c”); (2)环境中的 Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈 Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为 ; (3)若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为 L(标准状况)。 解析(1)在图中铜被腐蚀,由单质变为 Cu2+,可知铜为负极。(2)在铜的吸氧腐蚀中,负极反应产物为 Cu2+,正极反应产物为 OH-,二者与 Cl-反应的离子方程式为 2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl。(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl 的物质的量为nCu2(OH)3Cl=0.02 mol,则铜被腐蚀失去电子的物质的量为n(e-)=2×2×0.02 mol=0.08 mol;根据电子守恒可知,耗氧的物质的量为n(O2)=0.02 mol,则标准状况下V(O2)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L。答案(1)c- 5 -(2)2Cu2+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl(3)0.4481212 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素,某同学做了如下探究实验:序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中 1 个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中 1 小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中 1 个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中 1 小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中 1 小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中 1 小时铁丝表面灰暗程度比实验 5 严重回答以下问题:(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号) ;在电化学腐蚀中,负极反应是 ;正极反应是 ; (2)由该实验可知,可以影响铁锈蚀速率的因素有: ; (3)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是 (答两种方法)。 答案(1)3、4、5、6 Fe-2e-Fe2+ 2H2O+O2+4e-4OH-(2)湿度、温度、O2的浓度、存在电解质溶液(3)电镀、喷油漆等表面覆盖保护层,牺牲阳极的阴极保护法等能力提升能力提升1 1 在通风橱中进行下列实验:- 6 -步骤现象Fe 表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe 表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu 接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是( )A.中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2B.中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化膜,阻止 Fe 进一步反应C.对比、中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸D.针对中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否被氧化解析 A 项,铁与稀硝酸反应生成无色气体 NO,NO 遇空气被氧化为红棕色气体 NO2,A 正确;B 项,常温下铁在浓硝酸中发生钝化,在铁的表面形成一层致密的氧化膜,从而阻止铁继续与浓硝酸反应,B 正确;C 项,由于钝化后反应停止,因此不能利用钝化比较氧化性,事实上浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,C 错误;D 项,由于在原电池中可以通过电流方向判断正负极,所以在铁和铜之间加电流计,可以判断出电子的流向,从而判断出铁是否被氧化,D 正确。答案 C2 2 如图装置中,U 形管内为红墨水,a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是( )A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e-Fe2+D.a 试管中发生了吸氧腐蚀,b 试管中发生了析氢腐蚀解析 a 试管内盛装食盐水,溶液呈中性,发生的是吸氧腐蚀,负极反应式为 Fe-2e-Fe2+,正极反- 7 -应式为 O2+2H2O+4e-4OH-,显然 a 装置内气体的物质的量减少,压强减小。b 试管内盛装氯化铵,溶液呈酸性,发生的是析氢腐蚀,负极反应式为 Fe-2e-Fe2+,正极反应式为 2H+2e-H2,气体的物质的量增加,压强增大。答案 B3 3 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )A.图 a 中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重B.图 b 中,开关由 M 改置于 N 时,Cu-Zn 合金的腐蚀速率减小C.图 c 中,接通开关时,Zn 腐蚀速率增大,Zn 上放出气体的速率也增大D.图 d 中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2的氧化作用引起的解析图 a 中,烧杯底端的海水中含氧量比较少,故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该较小,A 项错误;图 b 中,当开关置于 N 时,左边的锌与合金形成了原电池,并且合金作正极,合金的腐蚀速率减小,B 项正确;图 c 中,接通开关后,形成原电池,生成氢气的速率增大,但是氢气是在 Pt 电极上放出的,C项错误;图 d 中,在放电时主要是 Zn 与 NH4Cl 水解产生的 H+发生电极反应引起,MnO2主要是吸收H2,D 项错误。答案 B4 4 糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为 Fe-3e-Fe3+C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-D.含有 1.12 g 铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气 336 mL(标准状况)- 8 -解析钢铁的吸氧腐蚀为放热反应,A 错误。脱氧过程,铁为负极,电极反应为 Fe-2e-Fe2+;碳作正极,电极反应为 2H2O+O2+4e-4OH-,B、C 均错误。根据电极反应可得电池反应为 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,Fe(OH)2可继续被氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,因此可得关系式:4Fe3O2,1.12 g Fe 完全反应最多可吸收 O2 336 mL(标准状况),D 正确。答案 D5 5 铁生锈是比较常见的现象,某实验小组为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的实验步骤:首先检查制氧气装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续 3 min 左右,观察到的实验现象为:直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀;直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题:(1)由于接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于 。能表示其原理的反应方程式为 。 (2)仪器 A 的名称为 ,其中装的药品可以是 ,其作用是 。 (3)由实验可知,该类铁生锈的条件为 。决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。 解析钢铁在潮湿环境中形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明,潮湿是铁生锈的前提,而没有潮湿程度对生锈快慢的影响,直形管实验与烧杯实验的对比,则说明 O2浓度是影响铁丝生锈快慢的一个重要因素。答案(1)电化学腐蚀 负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-(2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥 O2(3)与 O2接触、与水接触 氧气浓度