人教版高中化学选修4练习：第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护含答案

人教版高中化学选修4练习：第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护含答案

第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 ‎1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(　　 )‎ A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑‎ B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 解析：金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－===Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－===Fe2＋，铁先被腐蚀。常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。‎ 答案：C ‎2．下图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和饱和硫酸氢钠溶液，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、b试管中均发生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极为铁：2Fe－4e－===2Fe2＋，由于吸收O2，a管中气压降低；b管中的电解质溶液是显酸性的硫酸氢钠溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋，由于放出氢气，b管中气压增大，故U形管中的红墨水应是左高右低，B选项错误。‎ 答案：B ‎3．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是(　　 )‎ 解析：A中，食醋作电解质溶液，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；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。‎ 答案：C ‎4．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是(　　 )‎ A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松的碱性土壤中 C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中 解析：钢铁在自然界中的腐蚀以电化学腐蚀为主，C最不易形成原电池，所以腐蚀最慢。‎ 答案：C ‎ ‎5．下列各种镀有金属保护层的铁板，镀层破损后在相同的环境中，铁板最易被腐蚀的是(　　 )‎ A．镀锌铁(白铁) B．镀锡铁(马口铁)‎ C．镀铜铁 D．镀银铁 解析：镀有金属保护层的铁板，在镀层破损时，与周围环境形成原电池。A中镀层破损时，锌作负极，铁作正极受到保护；B、C、D中镀层破损时，铁均作负极而被腐蚀，与正极金属的活动性相差越大，负极被腐蚀的速率越快，所以选D。‎ 答案：D ‎6．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。‎ ‎(1)写出有关电极反应式：‎ ‎①铁棒上的电极反应式：________________________________。‎ ‎②碳棒上的电极反应式：_____________________________。‎ ‎(2)该图所表示的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。‎ ‎(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示_______(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，则可将碳棒改为________棒。‎ 解析：根据析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件先进行判断，再写出电极反应式。‎ 答案：(1)①2Fe－4e－===2Fe2＋‎ ‎②O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)吸氧　(3)析氢　锌(或其他比铁活泼的金属)‎ ‎ (时间：40分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(本题包括6个小题，每小题8分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　 )‎ A．生铁比纯铁易生锈 B．纯银饰品久置表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿 D．与铜管连接的铁管易生锈 解析：B项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关。‎ 答案：B ‎2．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　 )‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 解析：水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气 接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。‎ 答案：A ‎3．钢铁生锈过程发生如下反应：‎ ‎①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；‎ ‎②4Fe(OH) 2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；‎ ‎③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。‎ 下列说法正确的是(　　 )‎ A．反应①、②中电子转移数目相等 B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 解析：①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确，B项错误；铜和钢构成原电池，钢质水管腐蚀速度加快，C项错误；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错误。‎ 答案：A ‎4．(2015·上海卷)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↑‎ 解析：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，A正确。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－，B正确。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，C正确。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－===4OH－，D错误。‎ 答案：D ‎5．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，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象的描述不正确的是(　　 )‎ A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 解析：装置Ⅰ中铁钉处于盐酸蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，‎ 在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。‎ 答案：B ‎6．利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是(　　 )‎ A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 解析：若X为锌棒，开关K置于M处，则Zn、Fe可以形成原电池，首先被腐蚀的是Zn，因此可减缓铁的腐蚀，在Fe上发生的是还原反应，A正确，B错误。若X为碳棒，开关K置于N处，则形成的是电解池，Fe作电解池的阴极而被保护，故可减缓铁的腐蚀，X极是阳极，在阳极上发生氧化反应，C、D正确。‎ 答案：B 二、非选择题(本题包括3个小题，共52分)‎ ‎7．(16分)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。‎ ‎(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的正、负电极反应式分别为_______________________________________________、‎ ‎____________________________。‎ ‎(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。‎ A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 ‎(3)如图乙方案也可降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应连接在直流电源的_____极上。‎ 解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上铁失电子，正极上O2得电子；‎ ‎(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属，如锌，可使锌失电子而保护铁；‎ ‎(3)属于外加电流的阴极保护法。‎ 答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－　　(2)C　　(3)负 ‎8．(18分)根据下图装置，回答下列问题。‎ ‎(1)C中Fe极的电极反应式为_______________________。‎ ‎(2)B中Fe极的电极反应式为_____________________________，‎ Fe极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)__________________________________________________。‎ 比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_________________________________________________________。‎ 解析：(1)装置C中Zn—Fe—稀H2SO4构成原电池，‎ 其中Zn作负极，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋，Fe作正极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)装置B中，Cu—Fe—海水构成原电池，其中负极(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极(Cu)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。该装置本质上是发生的吸氧腐蚀，故Fe极附近c(OH－)增大，pH增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为B＞A＞C。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　(2)2Fe－4e－===2Fe2＋　增大　 B＞A＞C ‎9．(18分)关于铁生锈的机理有人提出如下4步反应：‎ ‎①Fe(s)－2e－===Fe2＋　　 ②H＋＋e－===H ‎③4H＋O2(g)===2H2O　　④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O===2(Fe2O3·xH2O)(s)＋8H＋‎ 根据以上过程，回答下列问题：‎ ‎(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是______。‎ A．以上锈蚀过程是发生的化学腐蚀 B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂 C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化 D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀 ‎(2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有__________。‎ A．给铁件铆上一些锌板 B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青 ‎(3)现有质量为1 ‎000 g的某铁件已在水下生锈，‎ 若测知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为________L，反应后铁件的质量为________g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x值为1)。‎ 解析：(1)根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得：‎ ‎4Fe＋3O2＋2xH2O===2(Fe2O3·xH2O)(s)‎ 可知为吸氧腐蚀。‎ ‎(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法等。‎ ‎(3)由4Fe＋3O2＋2H2O===2(Fe2O3·H2O)得关系式 V(O2)＝＝‎33.6 L。‎ 由差值法得Δm＝＝‎66 g。‎ 反应后铁件质量为：1 ‎000 g＋‎66 g＝1 ‎066 g。‎ 答案：(1)C　　(2)AD　　 (3)33.6　　1 066‎