2018-2019學年高中化學 第04章 電化學基礎 專題4.4 金屬的電化學腐蝕與防護（測）新人教版選修4.doc

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4-4 金屬的電化學腐蝕與防護 1．為防止海輪船體被腐蝕，應在船體的水線以下位置嵌上一定數(shù)量的鋅塊。下列說法不正確的是 A．這是利用鋅比鐵活潑采取的犧牲陽極的陰極保護法 B．這是利用電解原理采用的外加電流的陰極保護法 C．因為鋅比鐵活潑，所以在鋅?鐵?海水原電池中，鋅是負極，失電子；而鐵作正極，被保護 D．要定期更換鋅塊才能起到保護作用 【答案】B 2．下列敘述不正確的是 A．鐵遇冷濃硝酸表面被鈍化，可保護內部不被腐蝕 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅做負極，以防止船體被腐蝕 C．當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用 D．電解精煉銅時以純銅作陰極，粗銅做陽極 【答案】C 【解析】A、常溫下，鐵和濃硝酸反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步反應，所以可以保護內部金屬不被腐蝕，故A正確；B、在鋅、鐵原電池中，較活潑的金屬鋅往往做負極，負極金屬易被腐蝕，正極金屬可以被保護，故B正確；C、鐵比錫活潑，當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鐵易被腐蝕，錫層不能對鐵制品起保護作用，故C錯誤；D、電解精煉銅時以純銅作陰極，粗銅做陽極，粗銅中的活潑金屬和銅放電，銅離子在陰極析出，故D正確；故選C。 3．為了防止鋼鐵腐蝕，下列防護方法正確的是 A．在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘 B．在排放海水的鐵閘門上用導線連接一塊石墨，一同浸入海水中 C．在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里 D．在電動輸油管的鑄鐵管上接直流電源的正極 【答案】C 【解析】A項中形成原電池時，鐵作負極，加速鐵的腐蝕；B項中形成原電池時，鐵作負極，加速鐵的腐蝕；D項中鑄鐵管作陽極，加速鐵的腐蝕；C項中鋅比鐵活潑，鐵作正極被保護，故選C項。 4．據(jù)統(tǒng)計，金屬腐蝕造成的損失遠遠超過火災、水災等自然災害的總和，越來越被世界各國所重視，下面金屬的防腐措施中，使用犧牲陽極的陰極保護法的是 A．汽車底盤噴涂油漆 B．摻防腐的金屬制成不銹鋼菜刀 C．鋼閘門連接電源負極 D．地下鋼管連接鋅塊 【答案】D 5．鋼鐵的銹蝕過程中，下列五種變化中可能發(fā)生的是 ①Fe由+2價轉化為+3價 ②O2被還原 ③H+被還原 ④有Fe2O3xH2O生成 ⑤雜質碳被氧化除去 A．①② B．③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 【答案】C 【解析】鋼鐵銹蝕可能發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕，析氫腐蝕中H+得電子被還原成H2；吸氧腐蝕中氧氣得電子與水反應生成OH?被還原，生成的Fe(OH)2再被氧氣進一步氧化成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫去一部分水生成鐵銹Fe2O3xH2O。無論哪一種腐蝕，碳均作正極，僅起導電作用，不參與反應。 6．圖Ⅰ的目的是精煉銅，圖Ⅱ的目的是保護鋼閘門。下列說法正確的是 A．圖Ⅰ中b為純銅，電解過程中質量減輕，發(fā)生的反應為：Cu2＋＋2e－═Cu B．圖Ⅰ中向a極移動，但不放電 C．圖Ⅱ中如果a、b間用導線連接時，鋼閘門作陰極 D．圖Ⅱ中如果a、b間連接直流電源利用外加電流的陰極保護法時，則X必須用鋅 【答案】C 7．下圖表示的是鋼鐵在海水中的銹蝕過程，以下有關說法正確的是 A．該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕 B．正極為C，發(fā)生的反應為氧化反應 C．在酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕 D．正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 【答案】D 【解析】鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕的環(huán)境中構成原電池，鐵作負極，碳作正極；A．從圖中看出，空氣中的氧氣參加反應，所以發(fā)生了吸氧腐蝕，故A錯誤；B．碳作正極，發(fā)生的反應為還原反應，故B錯誤；C．在酸性環(huán)境下，原電池的正極發(fā)生氫離子得電子的還原反應，析出氫氣，即在酸性條件下發(fā)生的是析氫腐蝕，故C錯誤；D．吸氧腐蝕時，氧氣在正極發(fā)生得電子的還原反應：O2+2H2O+4e?=4OH-，故D正確；故選D。 8．埋在地下的鋼管道可以用如圖所示方法進行電化學保護。下列說法正確的是 A． 該方法將電能轉化成化學能 B． 在此裝置中鋼管道作正極 C． 該方法稱為“外加電流的陰極保護法” D． 鎂塊上發(fā)生的電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】B 9．下列事實中，不能用電化學理論解釋的是(　　) A．輪船水線以下的船殼上安裝一定數(shù)量的鋅塊 B．高溫車間中鋼鐵設備的腐蝕 C．純鋅與稀硫酸反應時，滴入少量CuSO4溶液后，反應速率提高 D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用 【答案】B 【解析】高溫車間中鋼鐵設備的腐蝕是發(fā)生了一般的化學反應而被腐蝕的過程。其他選項都涉及原電池反應。 10．如下圖所示裝置中都盛有0．1 molL-1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同的鋅片腐蝕速率由快到慢的正確順序是(　　) A．③①④② B．①②④③ C．①②③④ D．②①④③ 【答案】D 11．根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是( ) A．燒杯a中的溶液pH升高 B．燒杯a中發(fā)生的反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ C．燒杯b中發(fā)生還原反應 D．燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl－－2e－=Cl2↑ 【答案】A 【解析】根據(jù)圖中電子移動的方向判斷，燒杯a為正極區(qū)，電極反應為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，pH升高，故A正確，B錯誤；燒杯b為負極區(qū)，電極反應為：Zn－2e－=Zn2＋，為氧化反應，故C、D錯誤。 12．關于下列各裝置圖的敘述不正確的是 A． 用裝置①精煉銅,則b極為精銅,電解質溶液為CuSO4溶液 B． 裝置②的總反應是Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ C． 裝置③中鋼閘門應與外接電源的負極相連 D． 裝置④中的鐵釘浸入濃硫酸中幾乎沒被腐蝕 【答案】B 13．（1）對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 ①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是____________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________。 a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3 ②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為 ____________________。 （2）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極材料的原因是_________________。 【答案】（1）①2Al＋2OH－＋2H2O=2＋3H2↑ b ②2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋ （2）陽極Cu可以發(fā)生氧化反應生成Cu2＋，使電解質溶液中的Cu2＋保持不變 14．如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學做了如下探究實驗： 序號 內容 實驗現(xiàn)象 1 常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月 干燥的鐵絲表面依然光亮 2 常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時 鐵絲表面依然光亮 3 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月 鐵絲表面已變得灰暗 4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面略顯灰暗 5 將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面已變得灰暗 6 將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴重 回答以下問題： （1）上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是(填實驗序號)_____ _____；在電化學腐蝕中，負極反應是__________；正極反應是__________； （2）由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素有：_______________________； （3）為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是__________(答兩種方法)。 【答案】（1）3、4、5、6 Fe－2e－=Fe2＋ (或2Fe－4e－=2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－=4OH－ （2）濕度、溫度、O2的濃度、電解質溶液存在 （3）電鍍、噴油漆等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法等 【解析】（1）不純的金屬與電解質溶液接觸，因發(fā)生原電池反應，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實驗可知，3、4、5、6發(fā)生了電化學腐蝕。負極反應Fe－2e－=Fe2＋，正極反應O2＋2H2O＋4e－=4OH－。（2）1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對比實驗3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗5、6可知電解質溶液的存在會使鐵銹蝕的速率加快。第（3）題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)、亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質隔離，以防止金屬腐蝕。 15．（1）在原電池中，通常較活潑的金屬做_____極，發(fā)生_______反應； 電解池中，與電源正極相連的極是_______極，發(fā)生________反應。 （2）下圖所示水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： ①若試管內液面上升，發(fā)生_____腐蝕，正極反應式為________________。 ②若試管內液面下降，發(fā)生_______腐蝕，正極反應式為_______________。 【答案】（1）負 氧化 陽 氧化 （2）①吸氧 O2+4e-+2H2O=4OH- ②析氫 2H++2e-=H2↑ 16．鋼鐵是目前應用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義，對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理，可適當延長其使用壽命。 （1）抗腐蝕處理前，生產中常用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中，當鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應的化學方程式為：________________________。 （2）利用上圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 ①若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關K應置于________處。 ②若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為________。 （3）上圖中若X為粗銅，容器中海水替換為硫酸銅溶液，開關K置于N處，一段時間后，當鐵件質量增加3.2 g時，X電極溶解的銅的質量________3.2 g(填“＜”“>”或“＝”)。 （4）上圖中若X為銅，容器中海水替換為FeCl3溶液，開關K置于M處，銅電極發(fā)生的反應是 ，若將開關K置于N處，發(fā)生的總反應是 。 【答案】（1）Fe+2FeCl3=3FeCl2 （2）①N ② 犧牲陽極的陰極保護法 （3）＜ （4）2Fe3++2e-=2Fe2+ Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ （3）上圖中若X為粗銅，容器中海水替換為硫酸銅溶液，開關K置于N處，一段時間后，當鐵件質量增加3.2 g時，由于粗銅中有雜質參加反應，所以X電極溶解的銅的質量＜3.2 g。 （4）上圖中若X為銅，容器中海水替換為FeCl3溶液，開關K置于M處，此時構成原電池裝置，銅電極為正極，發(fā)生的反應是2Fe3++2e-=2Fe2+；若將開關K置于N處，此時構成電解池裝置，銅為陽極，銅本身被氧化而溶解，陰極鐵離子被還原，發(fā)生的總反應是：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。