第13讲-高二化学学科素养能力竞赛专题训练-金属的腐蚀与防护(原卷版)

第13讲高二化学学科素养能力竞赛专题训练——金属的腐蚀与防护【题型目录】模块一：易错试题精选模块二：培优试题精选模块三：全国名校竞赛试题精选【典例例题】模块一：易错试题精选1．下图是青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法正确的是A．腐蚀过程中，青铜基体是正极B．若有64gCu被腐蚀，理论上消耗氧气的体积为22.4L(标准状况)C．多孔催化层加速了青铜器的腐蚀，是因为改变了反应的焓变D．青铜器发生的是吸氧腐蚀2．锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是A．0~时，铁可能发生了析氢腐蚀B．~时，铁一定发生了吸氧腐蚀C．负极的电极反应式为D．用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸3．锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法错误的是A．0~t1时，铁可能发生了析氢腐蚀B．t1~t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀C．负极反应为：Fe-3e-=Fe3+D．用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性4．以下现象和电化学腐蚀无关的是A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．银制物品久置表面变暗C．铁质器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D．生铁比纯铁容易生锈5．港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用多种方法防腐。下列分析错误的是A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池C．采用外加电流的阴极保护法时需直接在钢构件上绑上锌块D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀速率6．利用小粒径零价铁()的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。、、等共存物的存在会影响水体修复效果，已知单位时间内释放电子的物质的量为，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为。下列说法正确的是A．反应①②在正极发生，反应③④在负极发生B．单位时间内，三氯乙烯()脱去时C．④的电极反应式为D．增大单位体积水体中小粒径的投入量，不会使增大7．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥8．深埋在潮湿土壤中的铁制管道，在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为)作用下，能被腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A．管道发生了吸氧腐蚀 B．此类腐蚀会使土壤的增大C．酸性条件，管道不易被腐蚀 D．刷富铜油漆可以延缓管道腐蚀9．中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速度比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速度大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置图如图，下列叙述中错误的是A．电子从M电极经导线流向N电极B．N电极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+C．阴极区附近溶液的pH增大D．电路中转移0.01mol电子时，有0.08gO2参与反应10．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO2—下列说法正确的是A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快B．pH<4,发生析氢腐蚀C．pH为14，其负极反应为2H2O+Fe-3e-=FeO2-+4H+D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快11．下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O=M(OH)n＋H2↑B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－=Mn＋，电子直接转移给氧化剂C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀12．研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法正确的是A．d为石墨，铁片不易被腐蚀B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-C．d为锌块，铁片腐蚀加快D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H++2e-=H2↑13．（多选题）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中能保护铁不被腐蚀的是A． B． C． D．14．（多选题）在缺乏氧气的深层潮湿土壤中存在的硫酸盐还原菌，会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，这个过程被称为厌氧腐蚀，其反应原理如图所示，下列说法正确的是A．厌氧腐蚀属于电化学腐蚀B．负极的电极反应式为C．每生成1molFeS，最终转移的电子数为2D．镀锌或铜的钢管破损后均会加快钢管的腐蚀15．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。请写出有关电极反应式：①铁棒上的电极反应式：_______________________碳棒上的电极反应式：_________________________(2)该图所表示的是_________________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为_________棒。16．(1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。①该电化学腐蚀称为__________。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_______(填字母)。(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图防腐示意图，并作相应标注________。(3)航母舰体材料为合金钢。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。17．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：正极__________，负极________。（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用________。A铜

B钠

C锌

D石墨（3）乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。18．研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。(1)图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有_______(填序号)。A．用纯氧气代替具支试管内空气B．用酒精灯加热具支试管提高温度C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐_______(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为_______。时间/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：实验操作实验现象实验结论向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液a点附近溶液出现红色a点电极反应为_______一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液b点周围出现蓝色沉淀b点电极反应为Fe-2e-=Fe2+(4)设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1~t2s之间主要发生_______(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是_______。(5)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应_______。模块二：培优试题精选1．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：实验Ⅰ5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。实验Ⅱ5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。下列说法不正确的是A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：C．实验Ⅰ的现象说明溶液与Fe反应生成了D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色2．有关金属腐蚀的说法中正确的是A．电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍的多，但腐蚀速度要比化学腐蚀慢得多B．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀而逐渐变暗C．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀D．钢铁发生电化学腐蚀时，碳相当于微小原电池的正极3．用下列仪器或装置(夹持装置略)进行相应实验，能达到实验目的的是A．甲装置：完成铁件上镀铜B．乙装置：验证铁的吸氧腐蚀C．丙装置：量取20.00mLNaOH溶液D．丁装置：比较AgCl和溶解度大小4．关于图中各装置的叙述不正确的是A．装置①能验证AgCl沉淀可转化为溶解度更小的Ag2S沉淀B．装置②能测量锌与硫酸的反应速率C．装置③能验证铁的吸氧腐蚀D．装置④在充电时，应将电源的负极连接在Pb电极上5．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（

）A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH-C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理6．某同学做了如下实验：装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法中正确的是A．加热铁片Ⅰ所在烧杯，电流表指针会发生偏转B．用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极C．铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀7．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是A．压强增大主要是因为产生了H2B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e-=Fe2+C．pH=4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀D．pH=2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑8．验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼9．下列关于金属防护的说法中正确的是A．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用B．地下输油钢管与外加直流电源的正极相连可保护其不受腐蚀C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬10．（多选题）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环（b），加图所示。下列说法不正确的是A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为：Fe-3e-=Fe3+C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域11．（1）某课外活动小组同学用下图装置进行实验试回答下列问题：①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_____________腐蚀。②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________________。（2）芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如下图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。①该电解槽的阳极反应式为______________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)___________导出。③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：___________________。④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为________，已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36gH2O时，理论上有__________kJ的能量转化为电能。12．Ⅰ．高铁酸盐在能源，环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：（1）该电池放电时正极的电极反应式为_________________；若维持电流强度为1A，电池工作10min，理论消耗Zn______g（已知F＝96500C/mol，计算结果小数点后保留一位数字）。（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______（填“左”或“右”，下同）池移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向______移动。（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线．由此可得出高铁电池的优点有______________。Ⅱ．第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力．降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。（4）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，生成1mol水蒸气放热550kJ；若1g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则辛烷燃烧热的热化学方程式为_____________。（5）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时．乙电极周围溶液的pH______（填“增大”,“减小”或“不变”），该电极的电极反应式为_______________。（6）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的______腐蚀。利用如图装置，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_______。13．用零价铁去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一．还原水体中的反应原理如图1所示．①作负极的物质是______．②正极的电极反应式是______．将足量铁粉投入水体中，经24小时测定的去除率和pH，结果如下：初始pH的去除率接近24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态时，的去除率低．其原因是______．实验发现：在初始的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的可以明显提高的去除率．对的作用提出两种假设：Ⅰ直接还原；Ⅱ破坏氧化层．①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是______．②同位素示踪法证实能与反应生成结合该反应的离子方程式，解释加入提高去除率的原因：______．其他条件与相同，经1小时测定的去除率和pH，结果如表：初始pH的去除率约约1小时pH接近中性接近中性与中数据对比，解释中初始pH不同时，去除率和铁的最终物质形态不同的原因：______．14．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：装置分别进行的操作现象i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。①实验i中的现象是___。②用电极反应式解释实验i中的现象：___。(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是___。(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择______(填字母序号)。a．碳棒

b．铜板

c．锌板

d．石墨块（2）图2中，保护钢闸门C的方法叫_________________________________法。用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则如何检验D电极的产物____________________。（3）以铬酸钾（K2CrO4）和KOH为原料，电化学法制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的实验装置示意图如上。溶液B是_________，产物在______室(填“阴极”或“阳极”)得到。已知：2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O（4）碳酸：H2CO3，Ka1=4.3×10-7，Ka2=5.6×10-11草酸：H2C2O4，Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-50.1mol/LNa2CO3溶液的pH______0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。（选填“大于”“小于”或“等于”）；等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是_____。若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。（选填编号）a．c（H+）>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

b．c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)c．c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)

d．c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(CO32-)（5）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H++HCO3-H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。_____________。模块三：全国名校竞赛试题精选1．（2017·河南·高二竞赛）下图所示的实验，能达到实验目的的是A．图甲：验证化学能转化为电能B．图乙：验证铁发生析氢腐蚀C．图丙：证明温度对平衡移动的影响D．图丁：验证H2CO3的酸性比H2SiO3强2．（2014·浙江·高二竞赛）下列说法正确的是A．浓度均为0.1mol/L的CH3COONa、NaHCO3溶液的pH分别为8.9和8.2，可说明水解能力CH3COO-＞HCOB．元素周期表中同一族金属元素，随着原子序数递增，元素的金属性逐渐增强C．将含有杂质的铜放入稀硫酸中，一段时间后溶液呈蓝色，说明铜发生了析氢腐蚀D．银不能与稀硫酸反应，但可能会与氢硫酸反应生成氢气3．（2013·广东·高二竞赛）生锈会造成钢铁制品或结构的劣化。下列措施中，不利于防止生锈的是A．在不锈钢的表面形成一层致密三氧化二铬表层B．用混凝土包裹钢筋，混凝土使钢筋保存在碱性的环境中C．在汽车上喷上油漆涂料D．用锡箔沾水摩擦生锈的部份做抛光处理4．（2014·广东·高二竞赛）材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中，不正确的是A．用铁罐车运输浓硝酸B．避免不同金属的搭接和铆接C．在铁表面镀锌是一种阳极保护方法D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料5．（2017·广东·高二竞赛）某同学在学习“电化学”后进行了总结：①当镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀；②钢铁制品长期露置于潮湿空气中，表面常易发生电化学腐蚀生成铁锈(Fe2O3·xH2O)；③电镀时，应把镀件置于电解槽的阳极；④电解精炼铜时，将粗铜置于电解槽的阴极；⑤冶炼铝时，将AlCl3加热成为熔融体后电解；⑥锌跟稀硫酸反应制H2时，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率。下列各选项中，正确的叙述与错误的叙述一样多的是A．①②④⑥ B．①③④⑤ C．①③⑤⑥ D．②③④⑤6．（2022·甘肃·武威第七中学高二竞赛）关于下列各装置图的叙述不正确的是A．用装置①精炼铜，则b极为精铜，电解质溶液为CuSO4溶液B．装置②的总反应是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀7．（2009·上海·高二竞赛）