高中化学 4-4金属的电化学腐蚀与防护课时达标作业 新人教版选修4

【成才之路】-学年高中化学4-4金属的电化学腐蚀与防护课时达标作业新人教版选修4一、选择题1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O=M(OH)n＋eq\f(n,2)H2↑B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀解析：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相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M－ne－=Mn＋；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe－2e－=Fe2＋，铁先被腐蚀。常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。答案：C2．钢铁发生腐蚀时，正极上发生的反应是()A．2Fe－2e－=2Fe2＋B．2Fe2＋＋4e－=2FeC．2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．Fe3＋＋e－=Fe2＋解析：钢铁发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀，其正极氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－=4OH－答案：C3．下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()A．4>2>1>3>5>6 B．4>6>2>1>3>5C．5>4>2>3>1>6 D．6>3>5>2>4>1解析：铁被腐蚀由快到慢顺序：电解池的阳极(4)>原电池的负极(2与6，金属活泼性相差越大，负极腐蚀速率越快，则6>2)>吸氧腐蚀(1)>原电池的正极(3)>电解池的阴极(5)，故选B。答案：B4．观察如图装置，下列说法正确的是()A．虚线框中接灵敏电流计，该装置可将化学能转化为电能B．虚线框中无论是接灵敏电流计还是接电源，铁都会被腐蚀C．虚线框中接直流电源，铁极发生反应：Fe－2e－,Fe2＋D．铁接直流电源的负极是牺牲阳极的阴极保护法解析：A选项，虚线框中接灵敏电流计，形成原电池，该装置可将化学能转化为电能，A正确；B选项，虚线框中接电源，形成电解池，当铁接直流电源的负极时，铁被保护，不发生反应，这是外加电流的阴极保护法，但当铁接直流电源的正极时，铁被腐蚀，铁极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，B、C、D错误。答案：A5．下列有关金属腐蚀的说法正确的是()A．金属腐蚀是指不纯金属接触电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀是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，负极吸收氧气最终转化为铁锈D．电化学腐蚀伴有电流产生解析：金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是指直接发生化学反应的腐蚀，电化学腐蚀是指形成原电池的腐蚀，不需要外加电流，故A、B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气形成氢氧根离子，C错误。答案：D6．下列说法正确的是()A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C．钢铁的电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的负极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化解析：很多合金都比较耐腐蚀，A错误；可以利用原电池反应来减缓金属的腐蚀，如牺牲阳极的阴极保护法，B错误；钢铁的电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同，C错误。答案：D7．(·北京海淀)下列说法中，正确的是()①镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀②钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·nH2O③锌和铁构成原电池时，铁作负极④铅蓄电池中铅作负极，PbO2作正极，两极浸到稀H2SO4中A．②④ B．①③C．①②③ D．①②③④解析：镀层破损后，白铁形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失电子，从而保护了铁，而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以在镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀，①说法错误。钢铁无论发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，铁都是失电子变成Fe2＋，吸氧腐蚀更普遍，O2得电子变成OH－，与Fe2＋结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中很易被氧化成Fe(OH)3，因此铁锈的成分常用Fe2O3·nH2O表示，②说法正确。锌和铁构成原电池时，锌比铁活泼，应该是锌作负极，③说法不正确。④说法正确。故A为正确选项。答案：A8．(·潍坊模拟)下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是()A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－,H2↑解析：A选项，若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，正确；B选项，若X为锌棒，开关K置于A处时形成电解池，Fe作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，B、C选项正确；若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为Fe－2e－,Fe2＋，D错误。答案：D9．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2O。下列说法正确的是()A．反应①②中电子转移数目相等B．反应①中氧化剂是氧气和水C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀解析：反应①中水既不是氧化剂，也不是还原剂，B项错。选项C中钢质(主要成分是Fe)水管与铜质(主要成分是Cu)水龙头构成原电池，较活泼的钢质水管腐蚀速率加快，C项错。钢铁可认为是铁碳合金，在潮湿的空气中构成了原电池，易发生电化学腐蚀而使铁生锈。答案：A10．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是()A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀解析：Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左端液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左端下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。答案：B二、非选择题11．(·南京质检)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，设计了如下图所示的快速、易行的方法：首先检查制氧装置的气密性，然后按上图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3min左右后，观察到的实验现象为：①直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；②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；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答下列问题：(1)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_____________________。能表示其原理的电极反应方程式为_____________________。(2)仪器A的名称为________，其中装的药品可以是________，其作用是_____________________。(3)由实验可知，铁生锈的条件为_____________________。决定铁生锈快慢的一个重要因素是_____________________。答案：(1)电化学腐蚀负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2(3)与O2和水接触氧气浓度12．(1)钢铁容易生锈的主要原因是钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，该原电池的负极是________，负极反应式为________________________；正极是________，正极反应式为________________________。(2)下列装置中，能对Fe片腐蚀起防护作用的有________(填序号)。解析：(1)在空气酸度不大的环境中，钢铁发生吸氧腐蚀，负极是铁，发生反应Fe－2e－,Fe2＋，正极是C，发生反应O2＋2H2O＋4e－,4OH－，(2)c是牺牲阳极的阴极保护法，d是外加电流的阴极保护法。答案：(1)FeFe－2e－,Fe2＋CO2＋2H2O＋4e－,4OH－(2)cd13．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是________；正极反应是________；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有：_____________________；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________(答两种方法)。解析：(1)不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，3、4、5、6发生了电化学腐蚀。负极反应Fe－2e－=Fe2＋，正极反应O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(2)1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质溶液的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。答案：(1)3、4、5、6Fe－2e－=Fe2＋(或2Fe－4e－=2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液存在(3)电镀、喷油漆等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等14．(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。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的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。a.NH3 b．CO2c.NaOH d．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材料的原因是_____________________。(3)利用下图装置，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冒气泡的原因是Al与NaOH发生反应，离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑；使AlOeq\o\al(－,2)转变成Al(OH)3沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3沉淀容易溶解。②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋。(3)铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：①2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑b②2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋，使电解质溶液中的Cu2＋保持不变(3)N牺牲阳极的阴极保护法15．金属由于其优良的物理化学性能，在工农业生产以及国防中大量使用。钢铁是应用最广的金属材料，但是钢铁材料的腐蚀也使我们损失惨重。因此对其的防护是十分必要的。防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法：如制成耐腐蚀合金，表面“烤蓝”，电镀另一种金属以及电化学保护等方法。(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀，请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应：负极：_____________________；正极：_____________________。(2)合金的性能各种各样，人们根据需要生产出种类繁多的合金材料。请回答：①作为建筑材料的铝合金利用了该合金的哪些特性(至少回答两点)?_______________________________________________________________。②由于人体摄入较多的Al，对人的健康有害，所以现在不主张使用铝制炊具。你认为生产炊具的材料最好是________，理由是_____________________。(3)钢铁表面常电镀一层Cr而达到防腐蚀的目的，这是由于Cr具有优良的抗腐蚀性能。请回答：电镀过程中，阴极是________，电解质一定含有________离子，阳极材料是________；电镀Cr时，不能使用CrOeq\o\al(2－,4)或Cr2Oeq\o\al(2－,7)作为镀液，请说明原因：_____________________。解析：根据原电池反应原理，不难回答问题(1)，对于(2)注意联系日常生活接触到的铝和不锈钢知识。