高中化学 4_4金属的电化学腐蚀与防护练习 新人教版选修4

高中化学 4_4金属的电化学腐蚀与防护练习 新人教版选修4

‎4.4金属的电化学腐蚀与防护 ‎1．下列各变化中，属于原电池反应的是(　　)‎ A．在空气中，金属铝表面迅速氧化形成保护层 B．白铁(镀锌)表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C．红热的铁丝与水接触，表面形成蓝黑色的保护层 D．在空气中，金属银表面生成一层黑色物质 ‎【解析】　镀锌铁表面划损时，锌作原电池负极被氧化。A、C、D属于化学腐蚀。‎ ‎【答案】　B ‎2．下列关于钢铁锈蚀的叙述中，不正确的是 (　　)‎ A．钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3＋，而后生成Fe(OH)3，再部分脱水成为氧化铁的水合物 B．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀 C．铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，为保护海轮的船壳，常在船壳上镶入锌块 D．酸雨能使钢铁更容易发生析氢腐蚀 ‎【解析】　钢铁锈蚀时铁作负极，失电子生成Fe2＋，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，而后Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水成为氧化铁的水合物，A项错误；铁比银活泼，镀银铁制品破损后形成的原电池中铁为负极，腐蚀加快，B项正确；锌比铁活泼，形成原电池时锌为负极被腐蚀，保护铁，C项正确；酸性条件下钢铁易于发生析氢腐蚀，D项正确。‎ ‎【答案】　A ‎3．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．正极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑‎ B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3‎ C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe移向Cu ‎【解析】　该图表示为吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铜板作正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，当形成Fe(OH)2后，还有4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3这个反应，故A项错误，B、C、D三项均正确。‎ ‎【答案】　A ‎4．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为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。‎ ‎【答案】　B ‎5．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是(　　)‎ A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 ‎ D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极 ‎【解析】　A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极。‎ ‎【答案】　C ‎6．下列关于金属的防护方法的说法不正确的是 (　　)‎ A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 ‎【解析】　A项中搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护；B项中利用的是外加电流的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C项是牺牲阳极的阴极保护法；D项是用沥青作涂层的涂层保护法。‎ ‎【答案】　A ‎7．有关金属腐蚀的叙述，正确的是 (　　)‎ A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 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遍的金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。‎ ‎【答案】　D ‎8．下列叙述不正确的是 (　　)‎ A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应；O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎【解析】　本题考查电化学知识的应用。选项A，在铁表面镀锌时，应该锌作阳极，含Zn2＋的溶液作电解液；选项B，Zn的活动性比Fe强，Zn失去电子而保护了船体；选项C，钢铁吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子；选项D，Cl－失电子能力大于OH－，电解饱和食盐水时，Cl－在阳极失去电子变为Cl2。‎ ‎【答案】　A ‎9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材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，该腐蚀过程中的电极反应式为___________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填写字母序号)。‎ A．铜　　　　B．钠　　　　C．锌　　　　D．石墨 ‎(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。‎ ‎【解析】　(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属，如锌，则锌失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。‎ ‎【答案】　(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，‎ 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)C　(3)负 ‎10．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(　　)‎ 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】　由图可知外围腐蚀速率大于中心腐蚀速率，腐蚀区将逐渐变小，铁锈环逐渐向中心扩展，当水蒸发完时电化学腐蚀结束。所以液滴中Na＋、Cl－都是随着腐蚀区的减小由b区向a区移动，故A错；Fe被腐蚀时发生氧化反应，所以C错；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，铁仍为负极而被腐蚀，D错。‎ ‎【答案】　B ‎11．根据下图，下列判断中正确的是(　　)‎ A．烧杯a中的溶液pH升高 B．烧杯a中发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ C．烧杯b中发生还原反应 D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎【解析】　根据图中电子移动的方向判断，烧杯a为正极区，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，pH升高，故A正确，B错误；烧杯b为负极区，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，为氧化反应，故C、D错误。‎ ‎【答案】　A ‎12．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B．装置②的总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀 ‎【解析】　A项，根据电流方向，a为阳极，b为阴极，粗铜作阳极。B项，装置②的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，错误。C项，被保护的金属应作阴极。D项，‎ 铁钉所处的环境干燥不被腐蚀。‎ ‎【答案】　B ‎13．(2012·海南高考)下列叙述错误的是(　　)‎ A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 ‎【解析】　A、B选项，都是原电池原理，铁做负极，使铁更易腐蚀；D是牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎【答案】　C ‎14．钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。‎ ‎(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，可能发生的化合反应的化学方程式为______________________________________________________。‎ ‎(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。‎ ‎②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 ‎_____________________________________________________。‎ ‎(3)上图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加‎3.2 g时，X电极溶解的铜的质量________‎3.2 g(填“<”、“>”或“＝”)。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：___________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，与盐酸反应生成Fe3＋，Fe3＋会与Fe反应生成Fe2＋。‎ ‎(2)若X为碳棒，则需将铁件接电源的负极，即开关K置于N处。若X为Zn，则Zn—Fe—海水构成原电池，其中Zn作负极，Fe作正极。此方法称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎(3)粗铜中含有杂质，转移电子共×2＝0.1 mol。故X电极溶解Cu的质量小于‎3.2 g。若镀层破损，Cu和Fe在电解质溶液中构成原电池，其中Fe作负极，会加快Fe的腐蚀。‎ ‎【答案】　(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2‎ ‎(2)①N　②牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)‎ ‎(3)<　在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀 ‎15．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示：‎ ‎(1)A中反应的离子方程式是__________________________________________________________。‎ ‎(2)B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)C中被腐蚀的金属是________________________，总反应离子方程式是__________________________，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________________________________。‎ ‎【解析】　(1)A中发生Fe与稀硫酸间的置换反应。‎ ‎(2)B中Sn为正极，H＋放电生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，导致Sn附近溶液中c(H＋)减小，pH增大。‎ ‎(3)C中Zn为负极被腐蚀。‎ ‎【答案】　(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　增大 ‎(3)Zn　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B>A>C ‎16．对金属制品进行腐蚀处理，可延长其使用寿命。‎ ‎(1)以下为铝材表面处理的一种方法：‎ ‎①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，‎ 原因是______________________(用离子方程式表示)。为将碱洗后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______________。‎ 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___________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是____________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(3)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。‎ ‎【解析】　(1)①铝与碱反应产生H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；通CO2气体，可以让溶液中的[Al(OH)4]－全部转化为Al(OH)3沉淀。‎ ‎②阳极材料是铝，属于活泼金属电极，电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al2O3。电解质溶液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al＋3H3O－6e－===Al2O3＋6H＋。‎ ‎(2)电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，镀层金属的盐溶液做电解液。‎ ‎(3)X为碳棒时，接M时，Fe做负极，被腐蚀；接N时，Fe做阴极，被保护。‎ ‎【答案】　(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　b ‎②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋‎ ‎(2)补充溶液中的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋的浓度恒定 ‎(3)N ‎