2019年高中化学第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护练习（含解析）新人教版选修4.docx

第四节金属的电化学腐蚀与防护选题表知识点基础过关能力提升金属的腐蚀1,2,411金属的防护5,612综合应用3,7,8,9,1013,14基础过关(20分钟)1.下列各装置中都盛有0.1 molL-1的NaCl溶液,放置一定时间后,纯锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是(A)A.B.C.D.解析:中纯锌片为原电池的负极,中纯锌片为电解池的阳极,故中纯锌片腐蚀的速率最快,且;中纯锌片为电解池的阴极,受到保护,腐蚀速率最慢,故腐蚀速率由快到慢的顺序为。2.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(B)A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-F解析:对钢铁制品进行电化学防护时,需接电源的负极,接正极会加快腐蚀,A项错误;铁钝化的两个前提是常温、浓硝酸或浓硫酸,钝化的结果是表面形成致密氧化膜,B项正确;钢管与铜管露天堆放在一起,当形成原电池时,钢管作负极,腐蚀加快,C项错误;钢铁发生析氢腐蚀时,Fe只能失去2个电子生成Fe2+:Fe-2e-Fe2+,D项错误。3.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3Fe下列说法不正确的是(C)A.在pH6溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀C.在pH14溶液中,碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H+4e-2H2OD.在煮沸除氧气的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓解析:pH6的溶液,氧气得电子,发生吸氧腐蚀,B正确;pH14的溶液,氧气与水反应得电子:O2+2H2O+4e-4OH-,C错误;煮沸后除去了氧气,碳钢的腐蚀速率会减缓,D正确。4.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置。下列有关说法错误的是(D)A.正极的电极反应方程式为O2+2H2O+4e-4OH-B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2,前者铁锈出现得快解析:铁是负极,失电子被氧化成Fe2+,在正极O2得电子发生还原反应生成OH-,故将O2吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极的快;向自来水中加入NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增强,加快腐蚀速率;但若将石墨电极换成Mg电极,则负极为Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈。5.用如图装置研究电化学原理,下列分析中错误的是(D)选项连接电极材料分析AK1、K2ab模拟铁的吸氧腐蚀石墨铁BK1、K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法CK1、K3石墨铁模拟电解饱和食盐水DK1、K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法解析:A项,在中性条件下,铁作负极失电子,石墨作正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,则Fe发生吸氧腐蚀,正确;B项,Zn、Fe形成原电池,Zn作负极被腐蚀,Fe作正极被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法,正确;C项,Fe作阴极,阴极上氢离子得电子,石墨作阳极,阳极上氯离子失电子,电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,正确;D项,Fe与正极相连,Fe作阳极,Fe失电子,被腐蚀,Fe不能被保护,错误。6.(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(C)A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析:支撑海港码头基础的钢管桩应用电解原理防腐,钢管桩作为电解池的阴极被保护,高硅铸铁作为惰性辅助阳极起传递电流的作用。通电后,外电路电子从阳极高硅铸铁流出,流入直流电源的正极,从直流电源的负极流出,流入阴极钢管桩,通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零,通入的保护电流根据环境条件变化进行调整。表述不正确的是C选项。7.下列有关电化学装置完全正确的是(C)ABCD铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成铜锌原电池解析:电解精炼铜时,应该用粗铜作阳极,纯铜作阴极,A项错误;铁上镀银时,应该用银作阳极,铁作阴极,B项错误;C项是外加电流的阴极保护法,正确;铜锌原电池中,锌应插入硫酸锌溶液中,铜应插入硫酸铜溶液中,D项错误。8.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是(B)A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生解析:a中形成FeCu原电池,Fe为负极,Cu为正极,发生还原反应,O2+2H2O+4e-4OH-,Cu极附近呈红色,b中形成FeAl原电池,Al为负极,Fe为正极,发生还原反应,在铁钉附近有气泡产生。9.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(D)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:d为石墨,则铁、碳和海水通过吸氧腐蚀形成原电池,加快铁片腐蚀,A项正确;d为石墨是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,B项正确;d为锌块,则由Zn、Fe和海水构成原电池,由于活泼性:ZnFe,则锌作负极,铁片不易被腐蚀,C项正确;d为锌块时,铁片是正极,反应为O2+2H2O+4e-4OH-,D项错误。10.(1)军舰的外壳多为铁合金,在使用过程中易发生电化学腐蚀,写出负极的反应式: 。某研究性学习小组在实验室模拟该过程,设计装置如图所示,可以观察到的实验现象是 。若采用电化学措施防腐宜使用的是 (填编号)。A.牺牲阳极的阴极保护法B.外加电流的阴极保护法(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。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为 。解析:(1)铁合金在使用过程中易发生电化学腐蚀,Fe为负极,其电极反应式为Fe-2e-Fe2+。根据模拟装置可知发生的是吸氧腐蚀,故红墨水倒吸,若采用电化学措施防腐可采用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法。(2)电镀时若用石墨作阳极,则电解过程中电解液中Cu2+浓度不断减小,导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒,则只能用外加电流的阴极保护法,此时开关K应置于N处。若X为Zn,K置于M处,其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。答案:(1)Fe-2e-Fe2+红墨水倒吸AB(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法能力提升练(15分钟)11.结合下图判断,下列叙述正确的是(A)A.是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B.和中负极反应式均是Fe-2e-Fe2+C.和中正极反应式均是O2+2H2O+4e-4OH-D.和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有蓝色沉淀解析:金属的活泼性:ZnFeCu,故中锌作负极,铁作正极,电解质溶液呈中性,锌发生吸氧腐蚀,铁被保护,负极反应式是Zn-2e-Zn2+,属于牺牲阳极的阴极保护法,A正确;中铁作负极,电解质溶液呈酸性,铁发生析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H+2e-H2,因为中铁被保护,溶液中无Fe2+,故加入少量K3Fe(CN)6溶液,无蓝色沉淀产生,B,C,D错误。12.(2018北京卷)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是(D)A.对比,可以判定Zn保护了FeB.对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼解析:实验中加入K3Fe(CN)6,溶液无明显变化,说明溶液中没有Fe2+;实验中加入K3Fe(CN)6,生成蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,A正确;对比可知,中 K3Fe(CN)6 可能将Fe氧化成Fe2+,Fe2+再与 K3Fe(CN)6 反应生成蓝色沉淀,B正确;由以上分析可知,验证Zn保护Fe时,可以用做对比实验,不能用的方法,C正确; K3Fe(CN)6 可将单质铁氧化为Fe2+,Fe2+与 K3Fe(CN)6 生成蓝色沉淀,附着在Fe表面,无法判断铁比铜活泼,D不正确。13.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。若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。E为该燃料电池的极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为。镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学用语解释其原因: 。(4)乙醛酸()是有机合成的重要中间体,工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸,原理如图4所示,该装置中阴、阳两极为惰性电极,两极室均可产生乙醛酸,其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。 N电极上的电极反应式为 。若有2 mol H+通过质子交换膜,并完全参与反应,则该装置中生成的乙醛酸为mol。解析:本题考查了金属的腐蚀与防护、新型电源反应原理以及电解原理在生产中的应用等,意在考查考生运用电化学知识分析、解决实际问题的能力。(1)图1采用牺牲阳极的阴极保护法,被牺牲的阳极金属的活泼性应强于被保护的金属,材料B可以为锌板。锌板不断被腐蚀,故需定期拆换。(2)图2为外加电流的阴极保护法,被保护的金属应与电源负极相连,作阴极,则D作阳极,Cl-在阳极失电子发生氧化反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉碘化钾试纸或淀粉碘化钾溶液来检验Cl2。(3)镁具有较强的还原性,且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2,发生失电子的氧化反应,故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化性,且由图示可知在F电极(正极)ClO-转化为Cl-,发生得电子的还原反应。镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快),即发生自腐蚀现象。(4)由H+的迁移方向可知N为阴极,发生得电子的还原反应,结合题意“两极室均可产生乙醛酸”,可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。1 mol乙二酸在阴极得到2 mol电子,与2 mol H+反应生成 1 mol 乙醛酸和1 mol H2O,同时在阳极产生的1 mol Cl2能将1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸,两极共产生 2 mol 乙醛酸。答案:(1)b锌等作原电池的负极,失电子,发生反应Zn-2e-Zn2+,故不断遭受腐蚀,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(或取阳极附近溶液滴加淀粉-KI溶液,溶液变蓝)(3)负ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-Mg+2H2OMg(OH)2+H2(4)HOOCCOOH+2e-+2H+HOOCCHO+H2O214.铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。在相同条件下,三组装置中铁电极腐蚀最快的是(填装置序号),该装置中正极反应式为 。(2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePO4+LiLiFePO4,电解质为含Li+的导电固体,且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向(填“正”或“负”)极移动,负极反应为Li-e-Li+,则正极反应式为 。(3)钢铁生锈现象随处可见,钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:写出石墨电极的电极反应式: 。将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在下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。写出修改后石墨电极的电极反应式: 。解析:(1)图、分别为原电池和电解池,金属铁分别为正极和阴极,因此对金属铁起了保护作用;而中铁作原电池的负极,电解质溶液为中性,所以发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。(2