2019高中化学第一章化学反应与能量转化1.3.2金属的腐蚀与防护精练鲁科版

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金属的腐蚀与防护A组1.以下现象与电化学腐蚀无关的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗解析:选项A中黄铜(铜锌合金)可以构成原电池,被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜,所以不会产生铜绿。B中生铁中含有碳,可以构成原电池从而使铁腐蚀生锈。C中铁与铜接触构成原电池,铁比铜活泼,铁被腐蚀生成铁锈。选项D中银质奖牌是由较纯的银制作的,不构成原电池,久置后变暗是与空气中的物质发生氧化还原反应的原因。答案:D2.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　　)解析:A、B、D都形成原电池,铁作负极,腐蚀速率加快;C中铁表面镀铜,铁被保护不易被腐蚀。答案:C3.家用炒菜锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不发生的化学反应是(　　)A.4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3B.2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2C.2H2O+O2+4e-4OH-D.Fe-3e-Fe3+解析:家用铁锅中Fe、C构成原电池的两极。用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑是因为在潮湿的环境中铁发生电化学腐蚀。负极:Fe-2e-Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-,总反应:2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,生成的Fe(OH)2不稳定又被空气中的氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3,反应化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3也能分解生成铁锈。A、B、C正确。答案:D4.电镀可以使物品更加美观,也可以起到保护物品的作用。下列几种电镀制品的镀层损坏后,金属腐蚀的速率最快的是(　　)nA.镀铝塑料B.铁制食品罐头盒(镀锡)C.白铁水桶(镀锌)D.镀银铜质奖章解析:关键是看,镀层损坏后,暴露出的金属与镀层能否形成原电池,暴露出的金属是否作为原电池的负极。A项塑料不会被腐蚀;B项Fe为原电池负极,锡为原电池的正极,加速Fe的腐蚀;C项Zn为原电池的负极,铁为原电池的正极,铁被保护起来;D项Cu为原电池的负极,Ag为原电池的正极,加速了铜的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失去电子,所以腐蚀最快的是B中的铁。答案:B5.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减小,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,酸性锌锰电池在放电时应该是NH4+得电子被还原,D项错误。答案:B6.利用如图装置探究铁在海水中的电化学腐蚀与防护。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,采用了牺牲阳极保护法B.若X为锌棒,开关K置于N处,X极的反应:4OH--4e-O2↑+2H2OC.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,采用了外加电流阴极保护法D.若X为碳棒,开关K置于M处,X极的反应:O2+4e-+2H2O4OH-n解析:X为锌棒,K位于M时,为原电池,锌为负极,被腐蚀,保护了铁,A对;X为锌棒,开关K置于N处,为电解池,锌棒为阳极:Zn-2e-Zn2+,B错;若X为碳棒,开关K置于N处,为电解池,铁棒作阴极,被保护,C对;若X为碳棒,开关K置于M处,为原电池,钢铁的吸氧腐蚀,X极:O2+4e-+2H2O4OH-,D对。答案:B7.镀锌铁在发生析氢腐蚀时,若有0.2mol电子发生转移,下列说法正确的是(　　)①有5.6g金属被腐蚀　②有6.5g金属被腐蚀　③在标准状况下有2.24L气体放出　④在标准状况下有1.12L气体放出A.①②B.②③C.①④D.③④解析:镀锌铁发生析氢腐蚀时,负极反应为Zn-2e-Zn2+,正极反应为2H++2e-H2↑,原电池反应为Zn+2H+Zn2++H2↑。当有0.2mole-发生转移时,被腐蚀的Zn为6.5g,生成0.2molH2,标准状况下H2为2.24L。答案:B8.为了探究金属腐蚀的条件和快慢,某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在下图所示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。下列对实验结果的描述不正确的是(　　)A.实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B.实验结束时,装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧的液面低C.实验结束时,铁钉b腐蚀最严重D.实验结束时,铁钉c几乎没有被腐蚀解析:装置Ⅰ中铁钉a处于盐酸的蒸气中,被腐蚀而释放出H2,使左侧液面下降右侧液面上升;装置Ⅱ中铁钉b同样处于盐酸的蒸气中,所不同的是悬挂铁钉的金属丝是铜丝,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腐蚀,相同时间内会放出更多的H2,使左侧液面下降更多,右侧液面上升更多;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c处于较为干燥的空气中,因而在短时间内几乎没有被腐蚀。答案:B9.解释下列说法。(1)民间有“铁焊铜,糊涂虫”的说法,即铁器损坏后不能用铜焊接: 　。 n(2)镀锌的铁与镀锡的铁比较,一旦镀层损坏,镀锡的铁腐蚀更快: 　。 (3)实验室制取H2常用不纯的锌(含铜、铁等杂质)和稀硫酸反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)铁铜形成原电池,加快了铁的腐蚀(2)锌铁原电池中锌为负极,铁受到保护;而锡铁原电池中铁为负极,所以更容易被腐蚀(3)形成无数微小的原电池,增大了反应速率10.因钢铁的腐蚀,每年都会造成巨大的经济损失,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一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一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一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一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一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一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是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是　　　　　　　　　　　　　(答两种方法)。 解析:本题考查了金属腐蚀的条件,解答此类题目的关键是根据金属腐蚀的原理、分类和条件对题目进行综合分析。对比几个实验可得结论,金属腐蚀受湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液的影响。电镀、发蓝等表面覆盖保护层、制成不锈钢、牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法等都可以保护金属。答案:(1)3、4、5、6　2Fe-4e-2Fe2+　O2+2H2O+4e-4OH-(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液(3)在表面涂上油漆、搪瓷、沥青等或镀上不易生锈的合金或牺牲阳极保护法(答出其中两种即可)nB组1.用下列装置能达到预期目的的是(　　)A.甲图装置可用于电解精炼铝B.乙图装置可得到持续、稳定的电流C.丙图装置可达到保护钢闸门的目的D.丁图装置可达到保护钢闸门的目的解析:AlCl3溶液中存在Al3+、H+,通电时H+先得电子,故阴极得到的不是铝,而是氢气,A不能达到目的;B中的原电池中,电流会迅速减小,乙装置不能达到目的;丙装置是牺牲阳极的阴极保护法,其中阳极材料应为活泼的金属,故不能达到预期目的。答案:D2.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.用锡焊接的铁制器件,焊接处易生锈C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐溶液为电镀液D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀解析:生铁中含有铁和碳,易构成原电池,故生铁易被腐蚀,A正确;锡铁易构成原电池,铁作负极,易生锈,B正确;C项镀件应作阴极,错;D项为牺牲阳极的阴极保护法,正确。答案:C3.如图所示为钢铁的两种电化学腐蚀:下列说法正确的是(　　)A.碳表面发生氧化反应B.钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC.生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主D.图②中,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-解析:图①中有H2产生,为析氢腐蚀;图②n中吸收氧气,为吸氧腐蚀。无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,均为钢铁里的铁和少量的碳与钢铁表面的电解质溶液薄膜构成的原电池所造成的电化学腐蚀,碳均作正极,发生还原反应,A项错误;钢铁被腐蚀的最终产物为水合氧化铁,B项错误;生活中钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主,C项错误;发生吸氧腐蚀时,正极为O2得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,D项正确。答案:D4.下列有关金属防护的说法中正确的是(　　)A.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.白铁(镀锌铁)镀层破损后,铁皮的腐蚀速率很慢C.轮船的外壳水线以下常焊接一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法解析:A项中搪瓷层破损后,铁直接暴露在空气中,因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用;B项中镀层破损后,由于锌的金属性比铁的强,与铁构成原电池,锌作负极,保护铁不被腐蚀;C项中是利用了牺牲阳极的阴极保护法;D项中是用沥青作涂层的涂层保护法,属于金属的物理防护。答案:B5.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为甲烷燃料电池的结构示意图,电解质溶液为KOH溶液,电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和甲烷分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时,便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题:(1)①图中通过负载的电子流动方向　　　　(填“向左”或“向右”)。 ②写出甲烷燃料电池工作时电极反应式和总反应方程式。正极:　; 负极:　; 总反应:　。 (2)钢铁生锈现象随处可见,钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:①写出石墨电极的电极反应式:　　　　　　　　　。 ②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在如图虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动方向。n③写出修改后石墨电极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析:(1)CH4在负极上被氧化,O2在正极上被还原,电解质溶液为KOH溶液,在书写电极反应式时注意电极产物在溶液中能否存在。(2)在钢铁的电化学腐蚀中,石墨为正极,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。可用外加电流阴极保护法来保护铁,即将铁连接外电源的负极,作为电解池的阴极,石墨接正极,作为电解池的阳极,阳极电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑。答案:(1)①向右　②2H2O+O2+4e-4OH-CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O　CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O(2)①O2+4e-+2H2O4OH-②　③2Cl--2e-Cl2↑6.某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目:方案Ⅰ:有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为　　　　　　　　　　。 方案Ⅱ:有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出电极反应式。正极:　; 负极:　。 方案Ⅲ:结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同) 　, 用离子方程式表示其反应原理: 　。 方案Ⅳ:请运用所给电极材料和电解质溶液并结合原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应式,负极　　　　　　,正极　　　　　　,并在方框内画出实验装置图,标出正、负极。 n解析:方案Ⅰ:铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反应生成H2,而Cu在金属活动性顺序中位于H的后面,不能置换出酸中的氢。方案Ⅱ:利用原电池原理证明金属活动性Fe>Cu,可以把铁片作为原电池的负极,铜片作为原电池的正极,稀硫酸作电解质溶液,按要求组成闭合回路,画出装置图,并写出相应的电极反应式。也可以设计盐桥组成原电池。方案Ⅲ:可以利用金属与盐溶液的置换反应验证金属的活动性。把铁片插入CuSO4溶液中观察现象。方案Ⅳ:利用Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+设计原电池。答案:方案Ⅰ:Fe+2H+Fe2++H2↑方案Ⅱ:或正极:2H++2e-H2↑或Cu2++2e-Cu负极:Fe-2e-Fe2+方案Ⅲ:把一个光洁的铁片插入CuSO4溶液中,观察现象Fe+Cu2+Fe2++Cu方案Ⅳ:Cu-2e-Cu2+　2Fe3++2e-2Fe2+或