高中化学选修4专题1第三单元金属的腐蚀与防护作业

[基础巩固]1．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易发生腐蚀的主要原因可描述为()A．形成原电池，铝作负极B．形成原电池，铜作负极C．形成原电池时，电流由铝流向铜D．铝质铆钉发生了化学腐蚀解析：选A。金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极，电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜流向铝。2．以下防腐措施中，属于电化学保护法的是()A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B．在金属中加入一些铬或者镍制成合金C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D．在金属表面喷漆解析：选C。在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁­锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。3．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是()A．锡青铜的熔点比纯铜低B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程解析：选D。合金的熔点一般低于成分金属的熔点，A正确；锡比铜活泼，形成原电池时作负极，被腐蚀，从而铜被保护，B正确；金属在潮湿的环境中比在干燥的环境中腐蚀快，C正确；电化学腐蚀的过程中发生原电池反应，属于化学反应，D错误。4．下列叙述中，正确的是()A．钢铁腐蚀的负极反应为Fe－3e－=Fe3＋B．Mg­Al及NaOH溶液构成的原电池中负极材料为MgC．无隔膜电解饱和NaCl溶液所得产物之一是“84”消毒液中的有效成分D．H2­O2燃料电池中的电解液为H2SO4，则正极反应式为O2＋4e－=2O2－解析：选C。钢铁腐蚀中首先是铁失电子生成亚铁离子；Mg­Al及NaOH溶液构成的原电池中，因铝与氢氧化钠溶液反应，负极材料应该是铝；H2­O2燃料电池中，当电解液为H2SO4时，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。5．建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理，使其表面生成一层四氧化三铁，其目的是()A．增加钢材的硬度 B．增强钢材的抗腐蚀能力C．使钢材美观 D．增加钢材的韧性解析：选B。发蓝处理后生成的四氧化三铁具有很强的抗腐蚀能力，如枪炮等。6．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A．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正极解析：选C。A项，水面附近的铁容易腐蚀，因为既有水，又有空气，错误；B项，铁在阴极受保护，不容易腐蚀，错误；C项，高温下铁被氧化，正确；D项，镁块相当于原电池的负极，且一般用锌块，而不用镁块，错误。7．下列有关纯铁的描述正确的是()A．熔点比生铁的低B．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C．比生铁容易被腐蚀D．在冷的浓硫酸中可钝化解析：选D。合金的熔点比其成分金属的都要低，生铁是铁和碳等的合金，A选项错误；与相同浓度的盐酸反应，由于生铁中的铁和碳构成原电池的两极，因此生铁与盐酸反应的速率更快，B选项错误；同理可得C选项错误。8．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：选B。本题考查了电化学腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，解答时注意电解质的酸碱性。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。9．X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气析出；若电解含Y2＋离子和Z2＋离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．X＞Z＞Y＞M B．X＞Y＞Z＞MC．M＞Z＞X＞Y D．X＞Z＞M＞Y解析：选A。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，说明X作负极，金属活动性比Z强；电解含Y2＋离子和Z2＋离子共存的溶液时，Y先析出，说明Y2＋离子得电子的能力比Z2＋离子强，即得知Z的金属活动性比Y强；再由M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子，知Y的金属活动性比M强。故选A。10．如图所示，a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1mol·L－1的稀硫酸。(1)C中Cu极的电极反应式为________________________________________________________________________。(2)B中Zn极的电极反应式为________________________________________________________________________，Fe极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是________________。解析：(1)装置C中Cu­Fe­稀H2SO4构成原电池，其中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。(2)装置B中，Zn­Fe­海水构成原电池，其中负极(Zn)：2Zn－4e－=2Zn2＋；正极(Fe)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故Fe极附近c(OH－)增大，pH增大。(3)经比较铁被腐蚀的快慢顺序为C>A>B。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)Zn－2e－=Zn2＋增大(3)C>A>B11．关于铁生锈的机理有人提出如下4步反应：①Fe(s)－2e－=Fe2＋；②H＋＋e－=H；③4H＋O2(g)=2H2O；④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O=2Fe2O3·xH2O(s)＋8H＋根据以上过程，回答下列问题：(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是________。A．以上锈蚀过程是发生的化学腐蚀B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀(2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有________。A．给铁件铆上一些锌板B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青(3)现有质量为1000g的某铁件已在水下生锈，若测知整个锈蚀过程中有6mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为________L，反应后铁件的质量为________g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x值为1)。解析：(1)根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得：4Fe＋3O2＋2xH2O=2Fe2O3·xH2O，可知为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法等。(3)O2～转移电子～增加质量3×22.4L12mol132gV(O2)6molΔmV(O2)＝eq\f(3×22.4L×6mol,12mol)＝33.6L，由差值法得Δm＝eq\f(6mol×132g,12mol)＝66g。反应后铁件质量：1000g＋66g＝1066g。答案：(1)C(2)AD(3)33.61066[能力提升]12．某研究小组对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了A、B、C三组实验(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铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________；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(如上图)，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。解析：(1)①铁内一般含有碳，Fe、C是铁发生电化学腐蚀的两个电极，若有电解质溶液和氧气即可发生腐蚀。②由于溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，正极的电极反应方程式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。③B中铁钉未被腐蚀，但该体系中有水存在，只能是处于无氧环境中，所以B中的水事先应除去溶解氧，植物油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气进入试管。④C中铁钉未被腐蚀，但该体系中有空气存在，只能是处于干燥环境中，碱石灰用来吸收水蒸气，保持试管内的干燥环境。(2)试管中的液面升高，说明试管内气体的量减少，是由于铁丝发生吸氧腐蚀所致。答案：(1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)②O2＋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)铁的腐蚀要吸收氧气(或氧气参与了反应、消耗了氧气)，使气体体积减少不能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：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．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3②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________________________________________________________________________。(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)利用右图装置，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)①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。碱洗后溶液中含有大量AlOeq\o\al(－,2)，故最好通入CO2气体使AlOeq\o\al(－,2)转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化