2024-2025学年新教材高中化学第4章化学反应与电能第3节金属的腐蚀与防护课堂达标含解析新人教版选择性必修第一册

PAGE3-第3节金属的腐蚀与防护1．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发觉起先时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是(D)A．起先时发生的是析氢腐蚀B．一段时间后发生的是吸氧腐蚀C．两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe－2e－=Fe2＋D．析氢腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2解析：在酸性条件下发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－=H2↑，产生的氢气使试管内压强增大，造成U形管左端红墨水水柱下降，A项正确；发生析氢腐蚀一段时间后，溶液中的c(H＋)渐渐减小，在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，反应中消耗氧气使试管内压强减小，造成U形管左端红墨水水柱上升，B项正确；无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极都是铁失去电子，即Fe－2e－=Fe2＋，C项正确；析氢腐蚀，负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极：2H＋＋2e－=H2↑，总反应式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，D项错误。2．有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是(D)A．可在船壳外刷油漆进行爱护B．可将船壳与电源的负极相连进行爱护C．可在船底安装锌块进行爱护D．在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀解析：在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触，所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行爱护，故A正确；将船壳与电源的负极相连，即船壳为阴极，阴极材料不易被腐蚀，电解池的阴极金属被爱护，故B正确；在船底安装锌块，形成原电池，金属锌是负极，被腐蚀，正极材料Fe被爱护，故C正确；海水是中性环境，金属会发生吸氧腐蚀，即在海上航行时，船壳主要发生吸氧腐蚀，故D错误。3．某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了试验。一周后视察：(1)铁钉被腐蚀程度最大的是__④__(填试验序号)。(2)试验③中主要发生的是__电化学腐蚀__(填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)。(3)烧过菜的铁锅未刚好洗净(含氯化钠的残留液)，其次天便出现红棕色锈斑，试写出有关的电极反应式：负极__Fe－2e－=Fe2＋__。(4)依据上述试验，你认为铁发生电化学腐蚀的条件是__接触水和空气__。(5)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防护金属被腐蚀可实行的措施有__①②③__(填序号)。①健身器材刷油漆②自行车钢圈镀铬③将钢管用导线与镁条连接④将钢管用导线与碳棒连接解析：(1)①在干燥空气中难以腐蚀，②隔绝空气也难以腐蚀，③④发生电化学腐蚀，但④中电解质溶液离子浓度大，导电性强，电化学腐蚀速率快，故选④。(2)③中蒸馏水溶解氧气，能发生电化学腐蚀。(3)反应中铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2＋，负极为Fe－2e－=Fe2＋。(4)电化学腐蚀发生了原电池反应，从原电池的形成条件来推断：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，金属腐蚀时还要有空气，总之，电化学腐蚀的条件是铁接触空气和电解质溶液(铁与潮湿空气接触)。(5)①健身器材刷油漆，外加防护膜的爱护法，可以隔绝空气；②自行车钢圈镀铬，为外加防护膜的爱护法，可以隔绝空气；③将钢管用导线与镁条连接，金属镁比铁活泼，属于牺牲阳极的爱护法；④将钢管用导线与碳棒连接，铁作负极，加快了金属的腐蚀，故选①②③。4．《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的爱好。“修旧如旧”是文物爱护的主旨。(1)查阅中学教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。(2)接着查阅中国知网，了解到铜锈的成分特别困难，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请说明缘由。(3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图，①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。②若生成2.145gCu2(OH)3Cl，计算理论上消耗标准状况氧气体积。③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)：写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。(4)BTA爱护法是青铜器的修复最常用的方法之一，原理如图所示：请分析BTA爱护法可能的优点。答案：(1)Cu2(OH)2CO3＋4HCl=2CuCl2＋3H2O＋CO2↑(2)结合图像可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，可以阻挡潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。(3)①O2＋4e－＋2H2O=4OH－②0.224L③Cu－e－＋Cl－=Cucl①正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－。②n[Cu2(OH)3Cl]＝2.145g÷214.5g·mol－1＝0.01mol，依据转移电子相等可得n(O2)＝0.01mol×2×2/4＝0.01mol，故在标准状况体积为V＝0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L。③结合