高二化学反应原理课时作业13：1.3.3金属的腐蚀与防护

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1第3课时金属的腐蚀与防护[基础过关]一、金属的腐蚀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]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.下列事实与电化学腐蚀无关的是()A.光亮的自行车钢圈不易生锈B.黄铜(Cu－Zn合金)制的铜锣不易生锈C.铜、铝电线一般不连接起来作导线D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈[解析]B、C、D项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。[答案]A3.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]锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点都低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度都大，A正确；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程，D错。[答案]D二、铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀4.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A.正极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑B.此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C.此过程中铜并不被腐蚀D.此过程中电子从Fe移向Cu[解析]该图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，铜板做正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。[答案]A5.为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同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内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是()A.实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定下降B.实验结束时，装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低C.实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D.实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀[解析]装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被浸蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池也会加速铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左测液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被浸蚀。[答案]B6.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是()A.负极发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋B.正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e－=4OH－C.原电池是将电能转变为化学能的装置D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀[答案]A7.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[答案]B三、金属的防护方法8.下列事实不能用电化学原理解释的是()A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B.铝片不用特殊方法保护C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大D.镀锌铁比镀锡铁耐用[解析]选项A是通过构成Zn－Fe原电池，在船壳上加锌块作原电池的负极，从而保护正极铁不受腐蚀。选项B可形成氧化膜保护铝。选项C中由于发生Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的铜附在锌表面构成了原电池，从而增大了反应速率。选项D中一旦金属镀层受损后，分别形成Zn－Fe原电池和Fe－Sn原电池，前者Zn被腐蚀从而保护了铁，而后者Fe首先被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁耐用。[答案]B9.下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是()A.在钢铁制品表面镀一层金属锌B.将钢铁制品放置在潮湿处C.在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D.将钢铁制品与电源负极相连[答案]B10.研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是()A.d为石墨，铁片腐蚀加快B.d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C.d为锌块，铁片不易被腐蚀D.d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑[解析]由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d为石墨，由于中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，错误。[答案]D[能力提升]11.钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(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，装置示意图如图。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若电镀前铁、铜两片金属质量相同，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为________mol。③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：_____________________________________________________________________。[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，加速铁的腐蚀12.铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。(1)①某原电池装置如上图所示，右侧烧杯中的电极反应式为______________________，左侧烧杯中的c(Cl－)________(填“增大”、“减小”或“不变”)。②已知下图甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)装置丙中，易生锈的是______点(填“a”或“b”)。装置丁中可观察到的实验现象是___________________________________________________________________。[解析](1)①电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl－向负极迁移，故NaCl溶液中[Cl－]增大。②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知，在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(2)装置丙中由于a点既与电解液接触，又与空气接触，故易生锈。装置丁中铁屑发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，生成的离子继续反应：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O，由整个反应来看，最终铁屑表面会生成红棕色的铁锈，由于反应消耗氧气，因此试管内液面上升。[答案](1)①2H＋＋2e－=H2↑增大②甲池中：左——Fe，右——C乙池中：左——Fe，右——C(2)a铁屑表面生成红棕色锈斑，试管内液面上升13.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：首先检查制取氧气的装置的气密性，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[拓展探究]14.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(如上图)，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______________________