2016_2017学年高中化学第4章电化学基础第4节金属的电化学腐蚀与防护学业分层测评新人教版选修.docx

金属的电化学腐蚀与防护(建议用时：45分钟)学业达标1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 ()A金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【解析】金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有选项D正确。【答案】D2以下现象与电化学腐蚀无关的是()A镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀B纯铁不容易生锈C镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛D输送氯气的钢管易被氯气腐蚀【解析】A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护。B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D项中铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。【答案】D3为探究钢铁的吸氧腐蚀原理，设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是()A正极的电极反应方程式为O22H2O4e=4OHB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断开连接石墨和铁的导线，铁便不会生锈【解析】吸氧腐蚀的正极反应为O24e2H2O=4OH，A正确；若把石墨改为Mg电极，此时Mg作负极，铁不会失电子，不会有铁锈生成，B正确；若向自来水中加入少量NaCl(s)，溶液中离子浓度增大，腐蚀变快，C正确；若断开导线连接，因铁中含有碳，仍会发生腐蚀，D错误。【答案】D4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()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生【解析】a中：铁钉上缠绕铜，铁钉作负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，铜丝作正极，发生还原反应：O24e2H2O=4OH(使酚酞溶液变红)，选项A和C均错；b中：铝条作负极，发生氧化反应：Al3e=Al3，D项错误；铁钉作正极，发生还原反应：O24e2H2O=4OH，B项正确。【答案】B5下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀()【解析】当铁棒作为原电池的正极或作为电解池的阴极时不被腐蚀。【答案】B6为保护地下钢管不受腐蚀，下列属于牺牲阳极的阴极保护法的是()A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连【解析】A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与水、空气构成原电池，氧气得电子，铁失电子，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。【答案】D7下列关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是()A正极就是阳极B负极就是阴极C阳极上发生氧化反应D正极上发生氧化反应【解析】牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。【答案】C8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：2H2e=H2B此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C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Fe2e=Fe2，铜板作正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，当形成Fe(OH)2后，还有4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3这个反应，故A项错误，B、C、D三项均正确。【答案】A9(2016兰州高二检测)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是() 图1 图2 图3 图4A图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的阴极【解析】A项，铁棒越靠近海水液面处腐蚀越严重，因为该处O2浓度最大；B项，铁棒作为电解池的阴极被保护；D项，镁块相当于原电池的阳极(负极)。【答案】C10市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是铁屑、炭粉、木屑与少量氯化钠、水等。它在使用之前需使塑料袋与空气隔绝。使用时启开塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会发出热量来。当使用完后还会发现有铁锈(Fe2O3的结晶水合物)生成，依上述现象回答：(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生了_反应放出热量。(2)炭粉的主要作用是_。(3)加入氯化钠的作用是_。(4)有关的电极反应式：正极_，负极_。【解析】根据题意“热敷袋”使用时必须与空气接触，再从主要成分是铁屑、炭粉、木屑与少量氯化钠、水和使用完后发现有铁锈生成可判断出反应原理为铁的吸氧腐蚀。【答案】(1)氧化(2)作正极(3)作电解质溶液(4)O22H2O4e=4OH2Fe4e=2Fe211.如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液，数天后观察到的现象是_，甲中正极反应式为_，乙中正极反应式为_，试管中残留气体的平均相对分子质量的变化为：甲_，乙_。甲 乙【解析】NaCl溶液为中性溶液，铁钉发生吸氧腐蚀，消耗了氧气，左端气体压强降低，NH4Cl溶液呈酸性，铁钉发生析氢腐蚀，由于产生氢气，右端气体压强增加，所以U形管内的液面左升右降；又因为甲试管中消耗了摩尔质量大的氧气，乙试管中生成了摩尔质量小的氢气，甲、乙两试管中残留气体平均相对分子质量都会减小。【答案】U形管内的液面左升右降O22H2O4e=4OH2H2e=H2减小减小12A、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H2：2H2e=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)Fe2H=Fe2H2(2)2H2e=H2增大(3)ZnZn2H=Zn2H2BAC能力提升13关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()A用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B装置的总反应是：Cu2Fe3=Cu22Fe2C装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D装置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，装置的总反应为Fe2Fe3=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】B14如图所示，液面上浮着一个空心铁球。数天后可观察到的现象是()铁球表面出现红棕色锈斑铁球表面出现黑色锈斑量筒内水位下降量筒内水位上升ABCD【解析】量筒内的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生了吸氧腐蚀，其负极反应是2Fe4e=2Fe2，正极反应是O22H2O4e=4OH；Fe2与OH结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水成为Fe2O3xH2O而在铁球表面出现红棕色锈斑；由于量筒中的O2被吸收，所以量筒内的水位会上升。【答案】B15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：O22H2O4e=4OHC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：Cu2e=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】B16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：首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：直形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；直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题：(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_。能表示其原理的电极反应式为_。(2)仪器A的名称为_，其中装的药品可以是_，其作用