2020_2021学年高中化学第四章电化学基础4金属的电化学腐蚀与防护课时作业含解析新人教版选修4

2020_2021学年高中化学第四章电化学基础4金属的电化学腐蚀与防护课时作业含解析新人教版选修4

课时作业22　金属的电化学腐蚀与防护 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题5分，共55分)‎ ‎1．有关金属腐蚀的论述，正确的是(　D　)‎ A．金属的腐蚀一定伴有电流的产生 B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀 D．发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子 解析：金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，电子直接转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐蚀是最普通的一种金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。‎ ‎2．下列叙述不正确的是(　B　)‎ A．锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能加快反应速率 B．镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀 C．钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·nH2O D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，电极反应相同的是负极反应 解析：A中锌与CuSO4发生置换反应后，铜附着在锌的表面上，浸泡在稀硫酸中形成铜锌原电池，负极锌被氧化而加速反应，故A正确；B中镀锌铁构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡铁构成原电池时铁作负极，锡作正极，铁失电子加速了铁的腐蚀，故B不正确；C中钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀，其电极反应式为负极(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋；正极(C)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，形成Fe(OH)2。在空气中4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，久置后2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O，所以铁锈的成分是Fe2O3·nH2O，故C也正确；D中钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极反应相同，都是Fe－2e－===Fe2＋，但正极反应不同，分别析出氢气和吸收氧气，D也正确。‎ ‎3．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol电子发生转移，下列说法正确的是(　B　)‎ ‎①有5.6 g金属被腐蚀 ‎②有6.5 g金属被腐蚀 ‎③在标准状况下有2.24 L气体放出 ‎④在标准状况下有1.12 L气体放出 A．①②　　　B．②③　　　C．①④　　　D．③④‎ 解析：镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－===Zn2＋，有0.2 mol电子转移，就有0.1 mol Zn溶解，在正极上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。‎ 7‎ ‎4．如图所示装置中，U形管底部盛有CCl4，分别在U形管a、b两侧慢慢加入饱和食盐水和稀硫酸，并使两端液面相平，然后分别塞上插有生铁丝的塞子，放置一段时间。下列有关叙述错误的是(　D　)‎ A．两端铁丝的腐蚀速率：a只闭合K3>只闭合K2>都断开 D．装置③中当铁制品上析出1.6 g铜时，电源负极输出的电子数为0.025NA 解析：A项，K闭合时，左边Zn电极为负极，则Cl－移向ZnSO4溶液，A项错误。B项，a为阴极，b为阳极，在阴极上发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则a点附近溶液呈碱性，溶液变红，B项正确。C项，只闭合K1铁作阳极，加速腐蚀，只闭合K2铁作阴极，被保护，只闭合K3铁作负极，加速腐蚀，则铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只闭合K1>只闭合K3‎ 7‎ ‎>都断开>只闭合K2，C项错误。D项，根据电子守恒可知，负极输出的电子数为×2NA＝0.05NA，D项错误。‎ ‎8．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(　B　)‎ A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移 B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋‎ 解析：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判断中心区a为原电池的负极，液滴边缘处O2含量较多，是原电池的正极，A中Cl－在电池工作时向负极(a)移动，A项错误；B项显然正确；C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误；D中因Fe比Cu活泼，充当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D项错误。‎ ‎9．我国某大城市某年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　B　)‎ A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀 B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ C．在化学腐蚀过程中有氢气产生 D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎10．下列有关电化学装置完全正确的是(　B　)‎ A B C D 构成铜锌原电池 防止Fe被腐蚀 铁上镀银 铜的精炼 7‎ ‎　解析：在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的阳离子要与电极材料形成的阳离子相同，故A错误；铁连接电源的负极，可防止铁被腐蚀，故B正确；铁上镀银，铁应作阴极，故C错误；电解精炼铜，应让粗铜作阳极，纯铜作阴极，故D错误。‎ ‎11．模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示，下列说法不正确的是(　C　)‎ A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：若X为碳棒，开关K置于A处时，铁为阴极受到保护，可减缓铁的腐蚀，故A正确；若X为锌棒，开关K置于A处时，铁作阴极受到保护，开关K置于B处时，铁作正极受到保护，因此开关K无论置于A还是B，均可减缓铁的腐蚀，故B正确；若X为锌棒，开关K置于B处时，铁为正极，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；若X为碳棒，开关K置于A处时，铁为电解池的阴极，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，故D正确。‎ 二、非选择题(45分)‎ ‎12．(15分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示：‎ ‎(1)A中反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ‎(2)B中Sn极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Sn极附近溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)C中被腐蚀的金属是Zn，总反应的离子方程式是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是B>A>C。‎ 解析：铁在不同的情况下腐蚀的速率不同。作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的正极时受到保护不被腐蚀。‎ 7‎ ‎13．(15分)(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：‎ ‎①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的b(填字母编号)。‎ a．NH3　　　　　　　　　 b．CO2‎ c．NaOH d．HNO3‎ ‎②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极的电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。电解后的铝材需氨洗的目的是中和表面的酸溶液。阳极氧化膜中有微孔，需进行封孔，封孔的操作方法是将铝材放在沸水中浸煮5分钟。‎ ‎(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定。‎ ‎(3)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。‎ 答案：‎ 解析：(1)①铝能和氢氧化钠溶液反应生成氢气，当其表面的氧化膜洗去后，铝就和氢氧化钠溶液反应生成氢气，离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；碱洗的溶液中铝以AlO的形成存在，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，所以应该通入CO2，而不能加入硝酸，答案选b。‎ ‎②电解池中阳极失去电子，因此阳极是铝失去电子，生成氧化铝，电极反应式是2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。由于反应中生成氢离子，所以氨洗的目的是中和表面的酸溶液。微孔存在说明含有气体，因此封孔的方法是将铝材放在沸水中浸煮5分钟。‎ 7‎ ‎(2)镀铜时溶液中镀铜离子在阴极得到电子而析出，所以铜做阳极的目的是补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定，所以不能用石墨做阳极。‎ ‎(3)用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，所以装置图如答案图所示。‎ ‎14．(15分)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、易行的方法：‎ 首先检查制氧装置的气密性，然后按下图连接好装置，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：‎ ‎①直试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 ‎②直试管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀 ‎③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。‎ 试完成下列问题：‎ ‎(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于电化学腐蚀，能表示其原理的反应方程式为负极：2Fe－4e－===2Fe2＋；正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－[也可写总化学方程式：多写Fe(OH)2―→Fe(OH)3的化学方程式也不算错]。‎ ‎(2)仪器A的名称为球形干燥管，其中装的药品可以是碱石灰(或无水CaCl2)，其作用是干燥O2。‎ ‎(3)由此实验可知，该类铁生锈的条件为与O2、H2O接触。决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气浓度。‎ 解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。此实验在直试管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必需前提，直试管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响铁生锈快慢的一个重要因素。‎ 7‎