金属的腐蚀与防护 同步练习题 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.3金属的腐蚀与防护同步练习题一、选择题1．下列关于电化学原理及其应用的说法正确的是A．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液升高B．通过电解溶液可以实现镁的再生C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法D．电解精炼铜时，粗铜做阴极，精铜作阳极2．下列各变化中属于原电池反应的是A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B．镀锌铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层D．锌与稀硫酸反应时，用锌粉代替锌块可使反应加快3．下列对文物修复和保护方法正确的是ABCD在铁质沉船的船体连接锌块用热NaOH溶液清洗玛瑙表面的油污用稀盐酸清洗陶兵马俑表面污泥用硝酸清洗生锈的铜钱A．A B．B C．C D．D4．化学实验操作是进行科学实验的基础，下列关于实验操作、仪器选择及相关叙述正确的是A．图1表示碱式滴定管排气泡B．图2表示测定中和热C．图3表示用硝酸铝溶液直接蒸发结晶获得无水硝酸铝D．图4表示闸门应与外接电源的负极相连被保护该方法叫做牺牲阳极的阴极保护法5．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na﹣CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是A．充电时，向镍网一极移动B．放电时，正极反应为：3CO2+4e﹣═2+CC．放电时，钠失去的电子通过电解液移向正极，构成闭合回路D．充电时，负极反应为：Na++e﹣═Na6．以石墨电极电解200mLCuSO4溶液，电解过程中电子转移物质的量n(e-)与产生气体体积V(g)(标准状况)的关系如图所示。当转移0.8mole-时停止电解。下列说法中正确的是A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol/LB．电解后所得溶液中c(H+)=1mol/LC．当n(e-)=0.6mol时，V(H2)：V(O2)=2：3D．向电解后的溶液中加入16gCuO，则溶液可恢复为电解前的浓度7．下列应用不涉及氧化还原反应的是A．为预防新冠肺炎用ClO2对环境消毒B．工业上利用合成氨实现人工固氮C．工业上将NH3和CO2通入饱和食盐水制备小苏打D．为防止钢铁锈蚀在铁上镀锌8．下列各图所示装置能达到实验目的的是A．图甲装置用于验证钢铁的吸氧腐蚀B．图乙装置用于电解精炼铜C．图丙装置用于在铁制品表面镀锌D．图丁装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护二、填空题9．通过控制开关可使同一装置发生不同的化学反应。(1)研究模拟钢铁的电化学防护装置如图所示：①若X为Zn，开关K置于a处，一段时间后，取适量Fe电极周围的溶液于试管中，滴加_______(填化学式)溶液未出现蓝色沉淀，证明铁未被腐蚀。②若X为石墨，开关K置于b处，一段时间后，Fe电极周围溶液的pH_______(填“变大”或"变小”)；该电化学防护法称为_______。(2)模拟氯碱工业的电化学装置如图(II)所示：①开关K置于a处时，两极试管内均有气泡产生，则Fe电极为_______(填“阴”或“阳”)极。②一段时间后，使开关K与a断开，再将K置于b处时，观察到两极试管内的气体逐渐减少，此时的装置称为_______(填“电解池”或“原电池”)，Fe电极上的电极反应式为_______。(3)利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢的工作原理如图所示，通过控制开关连接a或b，可交替得到和。①制时，K置于_______处(填“a”或“b”)。②制时，电极3的电极反应式为_______。10．如图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞的滤纸，C、D为电解槽，其电极材料及电解质溶液如图所示。(1)闭合K1，断开K2，通电后，d端显红色，则电源a端为______极，若c、d为惰性电极，c端的电极反应是______；检验c端产物的方法______。(2)已知C装置中溶液的溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均为0.lmol，断开K1，闭合K2通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是______。(3)D装置中反应的化学方程式______。11．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。(1)A中反应的离子方程式为___________。(2)B中Sn极为___________极，电极反应式为___________；Sn极附近溶液的酸性___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。B中Fe极为___________极，电极反应式为___________。(3)C中被腐蚀的金属是___________，总反应式为___________；比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是___________。12．能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一。某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值):时间/min12345氢气体积/mL(标况)100240464576620①哪一段时间内反应速率最大：____min(填“0～1”或“1～2”或“2～3”或“3～4”或“4～5”)。②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。你认为可行的是____(填字母序号)。A．KCl溶液B．浓盐酸C．蒸馏水D．CuSO4溶液(2)如图为原电池装置示意图：①若A为铝，B为镁，电解质为稀硫酸溶液，则负极材料是_______(填“铝片”或“镁片”)。②若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。写出铜电极的电极反应式：____；若该电池反应消耗了0.1molFeCl3，则转移电子的数目为_____。13．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。（1）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图所示。请回答：①A电极对应的金属是___________________(写元素名称)，B电极的电极反应式是_______________。②镀层破损后，镀铜铁和镀锌铁更容易被腐蚀的是___________。（2）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________________（3）利用右图装置可以模拟铁的电化学防护。①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于___________处。假设海水中只有NaCl溶质，写出此时总离子反应方程式：_______________②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_________________，写出铁电极处的电极反应式：_______________【参考答案】一、选择题1．C解析：A．电解饱和食盐水时，阳极附近氯离子放电生成氯气，阴极水放电生成氢气同时生成氢氧根离子，故阴极附近溶液升高，A错误；B．通过电解熔融生成镁单质，可以实现镁的再生，B错误；C．锌比铁活泼，海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法，C正确；D．电解精炼铜时，粗铜做阳极发生氧化反应，精铜作阴极发生还原反应，D错误；故选C。2．B解析：A．金属铝为活泼金属，在空气中金属铝表面迅速氧化形成致密氧化薄膜，阻碍内部铝不被氧化，该反应是发生的化学腐蚀，不是原电池反应，故A不符合题意；B．锌比铁活泼，镀锌铁表面破损后形成原电池反应，锌做负极，铁被保护，铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化，故B符合题意；C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层是发生的化学反应，故C不符合题意；D．锌与稀硫酸反应时，锌粉和稀硫酸接触面积大于锌块的接触面积，用锌粉代替锌块可使反应加快，和原电池反应无关，故D不符合题意；答案为B。3．A解析：A．采用“牺牲阳极的阴极保护法”，用比铁活泼的金属锌块连接船体，锌作负极把船体保护起来，A项正确；B．玛瑙的主要成分为二氧化硅，溶液易与玛瑙中的二氧化硅发生反应，从而腐蚀玛瑙，B项错误；C．兵马俑为陶俑，主要成分为硅酸盐，能与稀盐酸发生反应，C项错误；D．铜绿和铜均能被硝酸溶解，D项错误；故选A。4．A解析：A．图1挤压乳胶管斜向上约45°赶走气泡，表示碱式滴定管排气泡，A正确；B．图2测定中和热装置，内外烧杯口应相平，减少热量散失，B错误；C．硝酸铝溶液中存在Al(NO3)3+3H2OAl(OH)3+3HNO3，加热促进水解，硝酸易挥发、分解，因此蒸发结晶无法获得硝酸铝，最终得到氧化铝，C错误；D．图4表示闸门应与外接电源的负极相连被保护该方法叫做外加电流的阴极保护法，D错误；故选A。5．C【分析】根据电池总反应可知放电时Na被氧化，CO2被还原，所以放电时Na为负极，反应式为Na-e-=Na+，Ni为正极吸收CO2，反应式为3CO2+4e-═2+C；充电时Na为阴极，Ni为阳极释放CO2。解析：A．充电时，Ni与正极相连为阳极，阴离子向阳极移动，所以向Ni移动，故A正确；B．放电时为原电池，Na作负极、Ni作正极，正极上CO2得到电子，正极反应式为：3CO2+4e-═2+C，故B正确；C．电子不能通过溶液，钠失去的电子通过导线流向正极，故C错误；D．充电时，负极与外接电源的负极相连，作阴极，阴极上钠离子得电子，电极反应为：Na++e-═Na，故D正确；故选：C。6．C【分析】根据产生的气体可知电解过程中分为两个阶段，开始时阳极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，当n(e－)=0.4mol时，Cu2＋消耗完，之后阴极反应变为2H＋＋2e－=H2↑。解析：A．根据分析可知当n(e－)=0.4mol时，Cu2＋消耗完，因而Cu2＋的物质的量为0.2mol，电解前其浓度为=1mol/L，A错误；B．通过电子由0至0.4mol时间段内电解了0.4molOH－，同时产生了0.4molH+，随后电解的是水，溶液的体积已经不在为200ml，故电解后所得溶液中c(H+)无法计算，B错误；C．当n(e－)=0.6mol时，得到0.15molO2，而H2只在第二阶段产生，该阶段电子转移0.2mol，得到0.1molH2，所以V(H2)：V(O2)=2：3，C正确；D．电解过程除了有铜及氧气析出外，还电解了水，故单纯的向电解后的溶液中加入16gCuO，并不能使溶液恢复为电解前的浓度，D错误；综上所述答案为C。7．C解析：A．ClO2杀菌消毒，利用了其强氧化性，故涉及氧化还原反应，A不符合题意；B．N2与H2生成NH3，有元素化合价改变，属于氧化还原反应，B不符合题意；C．饱和NaCl溶液中通NH3与CO2发生如下反应：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，无元素化合价改变，不涉及氧化还原反应，C符合题意；D．钢铁表面镀锌，此时锌失电子被腐蚀，涉及氧化还原反应，D不符合题意；故答案选C。8．A解析：A.图甲装置在中学溶液中通过导管内有一段水柱，说明钢铁的吸氧腐蚀，故A符合题意；B.图乙装置用于电解精炼铜，应该粗铜作阳极，故B不符合题意；C.图丙装置用于在铁制品表面镀锌，电解液应该是硫酸锌溶液，故C不符合题意；D.图丁装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护，叫外加电流的阴极保护法，故D不符合题意。综上所述，答案为A。二、填空题9．(1)变大外加电流法(2)阴原电池(3)a解析：（1）①若X为Zn，开关K置于a处，装置是原电池，Zn电极做负极，Fe电极做正极，铁若被腐蚀，应该做负极，当滴加溶液会出现蓝色沉淀，依此证明铁被腐蚀，若未出现蓝色沉淀，证明铁未被腐蚀；②若X为石墨，开关K置于b处，装置是电解池，Fe电极与电源负极相连做阴极被保护，电极反应为，溶液中周围溶液的pH变大；该电化学防护法称为外加电流法；故答案为：；变大；外加电流法。（2）①开关K置于a处时，装置是电解池，两极试管内均有气泡产生，反应的离子方程式为，则Fe电极发生电极反应：，故Fe电极为阴极；②一段时间后，使开关K与a断开，再将K置于b处时，装置为原电池，观察到两极试管内的气体逐渐减少，则Fe电极上产生的氢气在放电，电极反应式为；故答案为：阴；原电池；。（3）①制时，电极1发生的反应：，则电极1做阴极，和电源负极相连，故K置于a；②制时，电极2发生的反应：，则电极3做阴极，得电子，电极反应式为；故答案为：a；。10．(1)正2Cl－−2e－＝Cl2↑用湿润的淀粉KI试纸靠近，试纸变蓝，说明生成了氯气，反之则无(2)Cu2+＞H+＞X3+(3)Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑解析：根据d处溶液变红，说明此处有氢氧根生成，则氢离子被消耗，氢离子在阴极反应，则d为阴极，b为负极，a为正极。(1)闭合K1，断开K2，通电后，d端显红色，说明d处有大量氢氧根生成即氢离子消耗，氢离子在阴极消耗，b电极为负极，则电源a端为正极，若c、d为惰性电极，c端的电极反应是2Cl－−2e－＝Cl2↑；检验c端产物的方法用湿润的淀粉KI试纸靠近，试纸变蓝，说明生成了氯气，反之则无；故答案为：正；2Cl－−2e－＝Cl2↑；用湿润的淀粉KI试纸靠近，试纸变蓝，说明生成了氯气，反之则无。(2)根据图中信息，转移0.2mol电子说明生成的固体为0.1mol铜，再转移电子，固体质量不变，说明产生氢气，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+＞H+＞X3+；故答案为：Cu2+＞H+＞X3+。(3)D装置中阳极是铜失去电子变为铜离子，阴极是氢离子得到电子变为氢气，其反应的化学方程式Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑；故答案为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。11．正减小负ZnB＞A＞C解析：(1)由图示可知Fe与反应生成和，则A中反应的离子方程式为：，故答案为：；(2)Fe比Sn活泼，所以在装置B中Fe为负极发生氧化反应，Sn为正极发生还原反应，所以Sn为正极；其电极反应式为：，则Sn极附近的酸性减小；Fe为负极，其电极反应式为：，故答案为：正；；负；；(3)由金属活动性顺序可知Zn较Fe活泼，所以在硫酸溶液中Zn与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，则锌与硫酸反应的总反应为：；由图示可知A为Fe的化学腐蚀，B为Fe的电化学腐蚀，C虽然为电化学腐蚀，但Fe为正极被腐蚀的速率最慢，故答案为：Zn；；B＞A＞C。12．2～3AC镁片Cu-2e-=Cu2+0.1NA【分析】(1)①反应速率越快，相同时间内收集的氢气越多；②要降低反应速率，可以采用降低氢离子浓度的方法实现；(2)①将铝片和镁片用导线相连，电解质为稀硫酸溶液，镁比铝活泼，镁作负极；②若A为铜片，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，Cu失电子作负极、石墨作正极，负极上铜失电子生成铜离子、使金属Cu的质量减小，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，结合电极反应式分析转移电子数目。解析：(1)①相同条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多，0～1min收集气体100mL、1～2min收集气体140mL、2～3min收集气体224mL、3～4min收集气体112mL、4～5min收集气体44mL，由此可见在2～3min收集气体体积最多，故2～3min时间内反应速率最大；②A．加入KCl溶液，使溶液中c(H+)降低，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，A符合题意；B．加入浓盐酸溶液，使溶液中c(H+)增大，化学反应速率增大，且氢离子总物质的量增加，使生成氢气总量增大，B不符合题意；C．加入蒸馏水，使溶液中c(H+)减小，反应速率降低，且氢离子总物质的量不变，生成氢气总量不变，C符合题意；D．加入CuSO4溶液，Zn和铜离子发生置换反应生成Cu，Zn与置换产生的Cu及稀盐酸构成了原电池而加快反应速率，D不符合题意；故合理选项是AC；(2)①