2021届（鲁科版）高考化学一轮复习金属的腐蚀与防护作业

2021届（鲁科版）高考化学一轮复习金属的腐蚀与防护作业

金属的腐蚀与防护 一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)‎ ‎1.(2019·榆林模拟)如图是自来水表的常见安装方式。下列有关说法不正确的是 (　　)‎ A.发生腐蚀过程中,电子从接头流向水表 B.腐蚀时,铁接头发生的是还原反应 C.腐蚀时铜质水表发生的电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-‎ D.腐蚀过程还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3‎ ‎【解析】选B。构成原电池,腐蚀铁,保护铜,电子从接头流向水表,故A正确;腐蚀时,铁接头是负极,发生的是氧化反应,故B错误;水表发生了吸氧腐蚀,氧气在水表的表面得电子,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,故C正确;负极放电产生的Fe2+与正极产生OH-结合成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,所以腐蚀过程还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,故D正确。‎ ‎2.(2020·太原模拟)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.铁管道发生的是吸氧腐蚀 B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀 C.这种情况下,土壤的pH增大 D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀 ‎【解析】选C。由图可知,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-。铁管道的腐蚀过程中,氧气并未参与反应,所以不是吸氧腐蚀,故A错误;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化效率,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B错误;由正负极的电极反应可知,铁管道腐蚀过程中,OH-浓度增大,土壤pH增大,故C正确;管道上刷富铜油漆,形成Cu-Fe原电池,Fe作负极,可以加快管道的腐蚀,故D错误。‎ ‎3.据了解,铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧,并不断扩散),结构如图所示。 ‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.Cu2(OH)3Cl属于有害锈 B.Cu2(OH)2CO3属于复盐 C.青铜器表面刷一层食盐水可以作保护层 D.用NaOH溶液法除锈可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”‎ ‎【解析】选A。从图中可知Cu2(OH)3Cl没有阻止潮湿的空气和Cu接触,可以加快Cu的腐蚀,因此属于有害锈,A正确;Cu2(OH)2CO3中只有氢氧根、一种酸根离子和一种阳离子,因此只属于碱式盐,不属于复盐,B错误;食盐水能够导电,所以在青铜器表面刷一层食盐水,会在金属表面形成原电池,会发生吸氧腐蚀,‎ 因此不可以作保护层,C错误;有害锈的形成过程中会产生难溶性的CuCl,用NaOH溶液浸泡,会产生Cu2(OH)3Cl,不能阻止空气进入内部进一步腐蚀铜,因此不能做到保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2020·北京海淀高三模拟)家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是 (　　)‎ A.在暖气片表面镀锡 B.在暖气片表面涂漆 C.在暖气片表面涂铝粉 D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水 ‎【解析】选A。根据金属活动性顺序表,铁比锡活泼,一旦破损后构成原电池,铁作负极,加速铁的腐蚀,存在安全隐患,故A符合题意;表面涂漆,避免铁与空气接触,可以防止铁生锈,不存在安全隐患,故B不符合题意;铝比铁活泼,保护铁不生锈,对铁起保护作用,不存在安全隐患,故C不符合题意;充满弱碱性的无氧水,避免构成原电池,保护铁不生锈,不存在安全隐患,故D不符合题意。‎ ‎4.全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B.金属棒X的材料应该是比镁活泼的金属 C.金属棒X上发生反应:M-ne-Mn+‎ D.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 ‎【解析】选B。钢铁在潮湿的酸性土壤中能形成原电池因而易发生电化学腐蚀,金属铁是负极,易被腐蚀,A正确;金属棒X的材料若是比镁活泼的金属钾、钙、钠时,能和水之间发生剧烈的反应,它们不能作电极材料,B错误;金属棒X极的活泼性强于金属铁,作负极,发生失电子的氧化反应,C正确;原电池的负极被腐蚀,正极被保护的方法称为牺牲阳极的阴极保护法,D正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。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】选D。A项,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,正确;B项,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-,正确;C项,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,‎ 正确;D项,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-,错误。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共26分)‎ ‎5.(16分)(2020·保定模拟)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。‎ ‎(1)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择　　　　(填字母序号)。  ‎ a.碳棒　　　b.锌板　　　c.铜板 用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因:‎ ‎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(2)图2中,钢闸门C作　　　　极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,则D上的电极反应式为　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, ‎ 检测该电极反应产物的方法是　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁-次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。‎ ‎①E电极为该燃料电池的　　　　极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎②镁燃料电池负极容易发生腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学方程式解释其原因:　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　。  ‎ ‎【解析】(1)形成原电池时,Fe作正极被保护,则要选择活泼性比Fe强的金属作负极,所以选锌;锌的活泼性比Fe强作负极,不断遭受腐蚀,需定期拆换。‎ ‎(2)Fe作阴极被保护,则钢闸门C作阴极;电解氯化钠溶液时阳极上氯离子失电子生成氯气,其电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸。‎ ‎(3)①“镁-次氯酸盐”燃料电池中失电子的为负极,则Mg为负极;正极上ClO-得电子生成氯离子,则正极的电极反应式为ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-;‎ ‎②Mg的活泼性较强能与水反应生成氢气,其反应为Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。‎ 答案:(1)b　锌作原电池的负极(失电子,Zn-2e-Zn2+),不断遭受腐蚀,需定期拆换 ‎(2)阴　2Cl--2e-Cl2↑　将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近,试纸变蓝,证明生成氯气 ‎(3)①负　ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-‎ ‎②Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑‎ ‎6.(10分)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”“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)对于“青铜器的腐蚀”,题图中铜为负极,被腐蚀生成Cu2+,正极氧气生成OH-。‎ ‎(2)正极反应产物为OH-,负极反应产物为Cu2+,与Cl-作用生成Cu2(OH)3Cl。‎ ‎(3)n[Cu2(OH)3Cl]==0.02 mol,所以有0.04 mol Cu被氧化,‎ 根据得失电子守恒n(O2)==0.02 mol,标准状况下V(O2)=0.02 mol ‎×22.4 L·mol-1=0.448 L。‎ 答案:(1)c　(2)2C+3OH-+Cl-‎ Cu2(OH)3Cl↓‎ ‎(3)0.448‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)‎ ‎1.利用如图所示装置可以模拟铁的电化学腐蚀。下列说法中,正确的是(　　)‎ A.若X为炭棒,开关K置于M处可以减缓铁的腐蚀 B.若X为铜棒,开关K置于N处可以加快铁的腐蚀 C.若X为炭棒,开关K置于M处,则为牺牲阳极的阴极保护法 D.若X为炭棒,开关K置于N处,则为外加电流的阴极保护法 ‎【解析】选D。K置于M处是原电池,X为炭棒,铁比碳活泼,作负极,铁失去电子,加速铁的腐蚀,A错误;K置于N处是电解池,铁作阴极被保护,可以减缓铁的腐蚀,B错误;K置于M处是原电池,Fe比碳活泼,铁作负极失去电子被腐蚀,这不是牺牲阳极的阴极保护法,若X为比铁活泼的金属,则铁作正极被保护,才是牺牲阳极的阴极保护法,C错误;开关K置于N处是电解池,铁作阴极被保护,这是外加电流的阴极保护法,D正确。‎ ‎2.(2020·襄阳模拟)某同学进行下列实验: ‎ 操作 现象 取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是 (　　)‎ A.生铁片发生吸氧腐蚀 B.中心区:Fe-2e-Fe2+‎ C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-‎ D.交界处:4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+‎ ‎【解析】选D。食盐水呈中性,生铁片在食盐中发生吸氧腐蚀,A正确;中心区域为蓝色,说明有Fe2+生成,则中心区发生的反应为Fe-2e-Fe2+,B正确;边缘处为红色,说明有OH-生成,使酚酞显红色,则边缘处发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;在两色环交界处出现铁锈,则交界处:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成铁锈,D错误。‎ ‎3.某同学做如下实验: ‎ 装 置 现 象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转 下列说法正确的是 (　　)‎ A.“电流计指针未发生偏转”,说明铁片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蚀 B.用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液,可判断电池的正、负极 C.铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同,二者的腐蚀速率相等 D.铁片Ⅳ的电极反应式为Fe-2e-Fe2+‎ ‎【解析】选B。图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等,因此发生的是普通的电化学腐蚀,且腐蚀速率相等,电流计指针未发生偏转,铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均被腐蚀,A错误;图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等,因此发生的是电化学腐蚀,且负极发生的反应是Fe-2e-Fe2+,可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验亚铁离子的存在,‎ 进而判断电池的正、负极,B正确;铁片Ⅰ、Ⅲ不在同一个原电池中,即使所处的电解质溶液浓度相同,也无法直接判断二者的腐蚀速率是否相等,C错误;图2左侧NaCl溶液浓度大,铁片Ⅲ为负极,铁片Ⅳ为正极,铁片Ⅳ的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D错误。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共32分)‎ ‎4.(16分)Ⅰ.如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图,请分析实验并回答下列问题: ‎ ‎(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越　　　　(填“高”或“低”),钢铁越易腐蚀。 ‎ ‎(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为　　　　　　　　　　。 ‎ Ⅱ.利用化学反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,请你选择合适的电极材料和电解质溶液,设计一个原电池。可供选择的电极材料:铁棒、铜棒、石墨棒。‎ 可供选择的电解质溶液:CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。‎ 请填写下列空白:‎ ‎(1)选择　　　　作正极材料,　　　　作负极材料;选择　　　　作电解质溶液。 ‎ ‎(2)写出有关的电极反应式:‎ 正极:　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　; ‎ 负极:　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　。 ‎ ‎【解析】Ⅰ.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池,铁作负极失电子,碳作正极,氧气得电子被消耗,使试管内压强降低,所以乙中导管中液面上升最高。‎ ‎(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高,越易形成原电池,钢铁越易腐蚀。‎ ‎(3)乙装置形成了原电池,碳作正极,氧气得电子,电极反应式:2H2O+O2+4e-4OH-。‎ Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2拆成两个半反应:2Fe3++2e-2Fe2+(还原反应),是正极的反应式;Cu-2e-Cu2+(氧化反应),是负极的反应式;含Fe3+的溶液作电解液,活泼性不同的金属或非金属作两极,其中铜棒作负极,石墨棒作正极。‎ 答案:Ⅰ.(1)乙　(2)高 ‎(3)2H2O+O2+4e-4OH-‎ Ⅱ.(1)石墨棒　铜棒　FeCl3溶液 ‎(2)2Fe3++2e-2Fe2+　Cu-2e-Cu2+‎ ‎5.(16分)历史上铝制皇冠曾被法国皇帝当作自己富有的象征炫耀过,但现在各种铝制品已走进寻常百姓家,这得益于电解法冶炼铝技术的发明。‎ ‎(1)现代工业在1 273 K的温度下电解熔融氧化铝(熔点2 323 K)与冰晶石(Na3AlF6)的混合物,可得到金属铝与氧气。阴极上的电极反应式为　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　, ‎ 其中冰晶石的作用可能是　　　　　　　　　　　　　。  ‎ a.作催化剂 b.作熔剂以降低氧化铝的熔化温度 c.作电解质增强导电性 ‎(2)为使铝制品经久耐用,现代工业生产中常对铝材进行表面处理,具体过程通常为 ‎①铝材脱脂:先用碱液洗涤,然后水洗,以除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗过程中常有气泡产生,原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (用离子方程式表示)。 ‎ ‎②电解氧化:以铝材为阳极,在稀硫酸中进行电解,铝材表面形成氧化膜,则阳极的电极反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　, 电解过程中必须使电解质溶液的pH保持相对稳定的原因是　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎【解析】(1)因电解温度远低于氧化铝的熔点,故冰晶石的作用就是降低氧化铝的熔化温度;电解过程中Al3+在阴极上得到电子转化为Al。‎ ‎(2)碱洗过程中,有少量的铝单质与碱液反应而生成H2;电解中,铝失去电子转化为Al2O3,由此知有H2O参加电极反应,故还有H+生成。‎ 答案:(1)Al3++3e-Al　b ‎(2)①2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑‎ ‎②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+‎ pH过大或过小均会导致铝、Al2O3溶解