-新教材高中化学课时检测20金属的腐蚀与防护含解析新人教版选择性必修

PAGEPAGE7金属的腐蚀与防护1．化学与生活息息相关，下列说法不正确的是()A．淀粉属于多糖B．天然药物无毒副作用，可以长期服用C．与铜质水龙头连接处的铁质水管更易被腐蚀D．医疗垃圾有多种致病微生物，可用高温焚烧处理解析：选B淀粉、纤维素等属于多糖，故A正确；俗话说“是药三分毒”，天然药物也不能长期服用，故B错误；与铜质水龙头连接处的铁质水管更易被腐蚀，是因为形成铁铜原电池，铁更活泼，铁更易发生氧化反应，故C正确；医疗垃圾有多种致病微生物，可用高温焚烧处理，通过使蛋白质变性杀死微生物，故D正确。2．四块相同的锌片分别放置在下列装置中(烧杯中均盛有0.1mol·L－1NaCl溶液)，则锌片腐蚀最快的是()解析：选CA项，该装置中发生化学腐蚀，腐蚀速率比电化学腐蚀速率慢；B项，根据金属活动性顺序，Mg的金属活动性大于锌，所以该装置中Zn为正极被保护；C项，锌的金属活动性大于Sn，所以该装置中Zn为负极，加速腐蚀；D项，该装置中Zn与电源负极相连为阴极，被保护；综上所述腐蚀最快的是C。3.港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是()A．钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为Fe－3e－=Fe3＋B．防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极，失去电子C．防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除解析：选A钢铁发生吸氧腐蚀时的负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，故A错误；铝和锌的活泼性大于铁，钢铁防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子，为牺牲阳极法，故B正确；防腐涂料可以防水、隔离O2，减少铁与氧气接触，减缓吸氧腐蚀速率，故C正确；钢铁防腐只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除钢铁腐蚀，故D正确。4．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A．通电时，锌环为阳极，发生氧化反应B．通电时，阴极上的电极反应：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．断电时，锌环上的电极反应：Zn2＋＋2e－=ZnD．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀解析：选C通电时，锌环连接电源正极，所以锌环为阳极，发生氧化反应，A正确；通电时，阴极上溶液中由水电离出的氢离子得电子，所以发生的电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，B正确；断电时发生原电池反应，锌环失电子作负极，电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，C错误；断电时锌环作负极被腐蚀，铁帽作正极被保护，属于牺牲阳极法，D正确。5．利用如图装置探究铁的腐蚀与防护，下列说法错误的是()A．装置Ⅰ中铁发生析氢腐蚀B．装置Ⅱ中铁电极上发生还原反应C．装置Ⅰ中石墨电极附近溶液pH上升D．装置Ⅱ模拟了牺牲阳极法解析：选A装置Ⅰ中电解质溶液为中性，活泼金属铁作负极，发生氧化反应，C为正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，称为吸氧腐蚀，故A错误；装置Ⅱ中活泼金属锌作负极，则铁作正极，电极上发生还原反应，故B正确；装置Ⅰ中石墨电极作正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，则附近溶液pH上升，故C正确；装置Ⅱ中锌作负极，发生氧化反应，被腐蚀，铁作正极，没有被腐蚀，模拟了牺牲阳极法，故D正确。6.利用如图装置进行实验，开始时，U形管两边液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()A．左侧发生吸氧腐蚀，右侧发生析氢腐蚀B．一段时间后，左边液面高于右边液面C．a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－=Fe2＋D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小解析：选D左侧电解质溶液呈中性，因此发生吸氧腐蚀，右侧电解质溶液显强酸性，因此发生析氢腐蚀，故A正确；左侧发生吸氧腐蚀，气体压强减小，右侧发生析氢腐蚀，产生气体，气体压强增大，因此左侧的液面高于右侧液面，故B正确；吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－=Fe2＋，故C正确；a处正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，溶液中c(OH－)增大，pH增大，b处消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故D错误。7．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)。①②③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()A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼解析：选D实验②中加入K3[Fe(CN)6]，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。8．下列说法不正确的是()A．氢氧燃料电池是将化学能直接转化为电能的化学电源B．钢铁在弱酸环境中发生析氢腐蚀时会生成铁锈(Fe2O3·nH2O)C．工业电解饱和食盐水时需用阳离子交换膜隔开阴极区和阳极区D．海轮外壳焊接锌块是应用了牺牲阳极法解析：选B氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能直接转化为电能的化学电源，故A正确；钢铁在弱酸环境中发生吸氧腐蚀时会生成铁锈(Fe2O3·nH2O)，故B错误；电解饱和食盐水时为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，所以常使用阳离子交换膜将电解池的阳极区与阴极区隔开，故C正确；海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极法，故D正确。9．在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SOeq\o\al(2－,4)与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法不正确的是()A．正极的电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．SOeq\o\al(2－,4)与H2的反应可表示为4H2＋SOeq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(厌氧细菌))S2－＋4H2OC．钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)2D．在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，即使镀层破损后仍对钢管有保护作用解析：选D根据题意知钢管主要发生厌氧腐蚀，即发生析氢腐蚀，正极上H2O发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，A正确；SOeq\o\al(2－,4)与H2在厌氧细菌的作用下反应生成S2－和H2O，反应的离子方程式为4H2＋SOeq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(厌氧细菌))S2－＋4H2O，B正确；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失电子发生氧化反应生成Fe2＋，Fe2＋与正极周围的S2－和OH－反应分别生成FeS和Fe(OH)2，C正确；在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀，但镀铜的钢管镀层破损后容易形成Fe­Cu原电池，会加速铁的腐蚀，D错误。10．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A．当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B．当6<pH<8时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．当pH>14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓解析：选C在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，正极上电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故A正确；在6<pH<8的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，故B正确；在pH＞14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢的腐蚀速率会减缓，故D正确。11．某研究小组对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是A中铁钉生锈，B中铁钉不生锈，C中铁钉不生锈。①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是___________________________。②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________，正极电极反应式为____________________________。③实验B所用的水要经过________处理；植物油的作用是__________。④实验C中碱石灰的作用是____________。(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_______________________________________，该实验________(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。(3)丙同学为了防止铁钉生锈，想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是________(填字母)。A．锡 B．铜C．锌解析：(1)①对比A和B可知铁生锈需要有氧气(或空气)，对比A和C可知铁生锈需要有水(或电解质溶液)；②水为中性环境，铁发生吸氧腐蚀，正极为氧气得电子生成氢氧根离子的反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；③为保证变量唯一，实验B中的水需要煮沸除去氧气；植物油可以隔绝空气，防止氧气与铁接触；④碱石灰可以吸收水蒸气，保证试管内的干燥环境。(2)铁生锈会消耗氧气，这样会使试管内压强低于大气压，所以液面上升的原因是铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压；该实验不能证明水对铁钉生锈产生影响。(3)铁钉表面镀的金属应比铁活泼，这样发生电化学腐蚀时，铁作正极才能被保护，故选C。答案：(1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)②吸氧腐蚀O2＋4e－＋2H2O=4OH－③煮沸(或除去氧气)隔绝空气(或防止氧气与铁接触)④吸收水蒸气(或干燥、保持试管内干燥环境)(2)铁发生吸氧腐蚀吸收了O2，使试管内气体压强减小不能(3)C12．钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列有关钢铁腐蚀、防护过程中的问题：(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是____________________。(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是________(填字母)。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置如图所示。①A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极上发生的电极反应是____________________________________________________________。②若电镀前铁、铜两电极质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子的物质的量为________mol。③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应。(2)铁被保护的装置：原电池中，铁作正极；电解池中，铁作阴极。(3)①电镀池中，镀层铜作阳极。②根据阳极电极反应：Cu－2e－=Cu2＋，阴极电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu，可知两极相差5.12g时，阳极被氧化的铜和阴极析出的铜质量相等，即2.56g，转移电子的物质的量为eq\f(2.56g,64g·mol－1)×2＝0.08mol。③根据金属活动性：Zn>Fe>Cu，分析形成原电池后何种金属为负极可知其原因。答案：(1)2FeCl3＋Fe=3FeCl2(2)BD(3)①铜Cu2＋＋2e－=Cu②0.08③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速了铁的腐蚀；而锌比铁活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为正极，减慢了铁的腐蚀(其他合理答案也可)13．对金属制品进行抗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：以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________