高中化學(xué) 4_4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修4

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金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 時(shí)間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(每小題4分，共48分) 1．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是(　　) A．金屬的腐蝕一定伴有電流的產(chǎn)生 B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕 C．發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時(shí)較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕 D．發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子 1．解析：金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕是金屬直接與氧化劑反應(yīng)，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，無電流產(chǎn)生；而電化學(xué)腐蝕是最普通的一種金屬腐蝕，其原理與原電池原理一致。 答案：D 2．下列敘述不正確的是(　　) A．鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量的硫酸銅能加快反應(yīng)速率 B．鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕 C．鋼鐵表面常易被銹蝕生成Fe2O3nH2O D．鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時(shí)，電極反應(yīng)相同的是負(fù)極反應(yīng) 2．解析：A中鋅與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)后，銅附著在鋅的表面上，浸泡在稀硫酸中形成銅鋅原電池，負(fù)極鋅被氧化而加速反應(yīng)，故A正確；B中鍍鋅鐵構(gòu)成原電池時(shí)鋅為負(fù)極，鐵為正極，鐵被保護(hù)；鍍錫鐵構(gòu)成原電池時(shí)鐵作負(fù)極，錫作正極，鐵失電子加速了鐵的腐蝕，故B不正確；C中鋼鐵的銹蝕主要是吸氧腐蝕，其電極反應(yīng)式為負(fù)極(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋；正極(C)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，形成Fe(OH)2。在空氣中4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，久置后2Fe(OH)3===Fe2O3nH2O＋(3－n)H2O，所以鐵銹的成分是Fe2O3nH2O，故C也正確；D中鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)相同，都是Fe－2e－===Fe2＋，但正極反應(yīng)不同，分別析出氫氣和吸收氧氣，D也正確。 答案：B 3．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是(　　) ①有5.6 g金屬被腐蝕 ②有6.5 g金屬被腐蝕 ③在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24 L氣體放出 ④在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12 L氣體放出 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 3．解析：鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋅作負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，就有0.1 mol Zn溶解，在正極上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。 答案：B 4．某課外活動(dòng)小組，為研究金屬的腐蝕原理，做了如下實(shí)驗(yàn)：將剪下的一塊鍍鋅鐵片，放入錐形瓶中，并滴入少量食鹽水將其浸濕，再加數(shù)滴酚酞試液，按如圖的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，過一段時(shí)間后觀察。下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是(　　) A．B中導(dǎo)氣管中產(chǎn)生氣泡 B．B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱 C．金屬片剪口變紅 D．鋅被腐蝕 4．解析：由題意知，鋅鐵合金放入NaCl溶液中，形成了原電池，由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，且電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，呈中性，故發(fā)生了Zn的吸氧腐蝕，導(dǎo)致A中壓強(qiáng)減小，B中應(yīng)形成一段水柱，由于O2得電子后結(jié)合H2O形成OH－，顯堿性，使酚酞變紅，故A錯(cuò)誤。B、C、D正確。 答案：A 5．相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是(　　) 答案：C 6．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(　　) A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 6．解析：圖a中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖b中開關(guān)置于M時(shí)，Cu－Zn合金作負(fù)極，由M改置于N時(shí)，Cu－Zn合金作正極，腐蝕速率減小，B項(xiàng)正確；圖c中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖d中Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn發(fā)生氧化反應(yīng)引起的，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 7．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如下圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是(　　) A．液滴中的Cl－由a區(qū)向b區(qū)遷移 B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－===Cu2＋ 7．解析：本題考查原電池、鋼鐵的吸氧腐蝕等知識(shí)。依題意，可判斷中心區(qū)a為原電池的負(fù)極，液滴邊緣處O2含量較多，是原電池的正極，A中Cl－在電池工作時(shí)向負(fù)極(a)移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)顯然正確；C中Fe失電子被氧化而被腐蝕，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D中因Fe比Cu活潑，充當(dāng)負(fù)極的是Fe，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 8．下列說法中，正確的是(　　) ①鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕 ②鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3nH2O ③鋅和鐵構(gòu)成原電池時(shí)，鐵作負(fù)極 ④鉛蓄電池中鉛作負(fù)極，PbO2作正極，兩極浸到稀H2SO4中 A．②④ B．①③ C．①②③ D．①②③④ 8．解析：鍍層破損后，白鐵形成原電池，因?yàn)殇\比鐵活潑，易失電子，從而保護(hù)了鐵，而馬口鐵破損后，因?yàn)樾纬稍姵貢r(shí)，鐵比錫活潑，鐵被腐蝕，所以在鍍層破損后，馬口鐵比白鐵更易被腐蝕，①說法錯(cuò)誤。鋼鐵無論發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，鐵都是失電子生成Fe2＋，吸氧腐蝕更普遍，O2得電子生成OH－，與Fe2＋結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2在空氣中很易被氧化成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3nH2O，它是鐵銹的主要成分，②說法正確。鋅和鐵構(gòu)成原電池時(shí)，鋅比鐵活潑，應(yīng)該是鋅作負(fù)極，③說法不正確。根據(jù)鉛蓄電池的構(gòu)成，可知④說法正確，故選A。 答案：A 9．中國上海世博會(huì)澳大利亞館的外墻采用的是特殊的耐風(fēng)化鋼覆層材料，外墻的顏色每天都在發(fā)生著變化，它會(huì)隨空氣中太陽、風(fēng)雨、濕度的影響，逐漸從橙色轉(zhuǎn)變成代表澳大利亞大漠的赭紅色，這種轉(zhuǎn)變運(yùn)用了鋼材銹蝕原理。下列有關(guān)鋼材生銹的說法正確的是(　　) A．紅色鐵銹的主要成分是Fe(OH)3 B．鋼材在空氣中的反應(yīng)只有氧化、還原及化合反應(yīng) C．鋼材在空氣中的腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，其負(fù)極的反應(yīng)為：Fe－3e－===Fe3＋ D．空氣中太陽、風(fēng)雨、濕度對(duì)鋼材的腐蝕有較大影響 9．解析：鋼材在空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，其負(fù)極反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋；正極反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，總反應(yīng)為：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O，其涉及反應(yīng)類型為：氧化還原反應(yīng)、化合反應(yīng)、分解反應(yīng)，故B、C錯(cuò)誤；Fe2O3xH2O是鐵銹的主要成分，A錯(cuò)誤；D正確。 答案：D 10．我國某大城市某年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門測定，該城市整個(gè)夏季酸雨的pH平均值為3.2。在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。對(duì)此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是(　　) A．此腐蝕過程有化學(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕 B．發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的正極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．在化學(xué)腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生 D．發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ 10．解析：酸性環(huán)境發(fā)生的腐蝕為析氫腐蝕，其正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。 答案：B 11．下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是(　　) A B C D 構(gòu)成銅鋅原電池 防止Fe被腐蝕 鐵上鍍銀 銅的精煉 　　11.解析：在有鹽橋的銅鋅原電池中，電解質(zhì)溶液的陽離子要與電極材料形成的陽離子相同，故A錯(cuò)誤；鐵連接電源的負(fù)極，可防止鐵被腐蝕，故B正確；鐵上鍍銀，鐵應(yīng)作陰極，故C錯(cuò)誤；電解精煉銅，應(yīng)讓粗銅作陽極，純銅作陰極，故D錯(cuò)誤。 答案：B 12．模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕 B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕 C．若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．若X為碳棒，開關(guān)K置于A處時(shí)，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ 12．解析：若X為碳棒，開關(guān)K置于A處時(shí)，鐵為陰極受到保護(hù)，可減緩鐵的腐蝕，故A正確；若X為鋅棒，開關(guān)K置于A處時(shí)，鐵作陰極受到保護(hù)，開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵作正極受到保護(hù)，因此開關(guān)K無論置于A還是B，均可減緩鐵的腐蝕，故B正確；若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵為正極，電極反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C錯(cuò)誤；若X為碳棒，開關(guān)K置于A處時(shí)，鐵為電解池的陰極，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑，故D正確。 答案：C 二、非選擇題(52分) 13．(15分)如下圖所示，水槽中的試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察。 (1)鐵釘逐漸生銹，鐵釘?shù)母g屬于________(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)腐蝕。 (2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈________，發(fā)生______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，寫出電極反應(yīng)：負(fù)極________，正極________。 (3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈________，發(fā)生______(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕，寫出電極反應(yīng)：負(fù)極________，正極________。 (4)若溶液甲為水，溶液乙為海水，則鐵釘在溶液________(填“甲”或“乙”)中腐蝕的速率快。 13．解析：鐵釘是鐵合金，主要由鐵和碳組成，在有電解質(zhì)溶液存在條件下，可構(gòu)成原電池，此時(shí)發(fā)生的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，依據(jù)腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知，試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，氣體被吸收，是發(fā)生吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)壓強(qiáng)增大，生成氣體，是發(fā)生析氫腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)。對(duì)于同一金屬來說，在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率大于在弱電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率。 答案：(1)電化學(xué)　(2)弱酸性或中性　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(3)較強(qiáng)的酸性　析氫　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　(4)乙 14．(15分)A、B、C三個(gè)燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸，如下圖所示： (1)A中反應(yīng)的離子方程式是________。 (2)B中Sn極的電極反應(yīng)式為________，Sn極附近溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)C中被腐蝕的金屬是________，總反應(yīng)的離子方程式是________，比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序是________。 14．解析：鐵在不同的情況下腐蝕的速率不同。作原電池的負(fù)極時(shí)易被腐蝕，作原電池的正極時(shí)受到保護(hù)不被腐蝕。 答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)H＋＋2e－===H2↑　增大 (3)Zn　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　B>A>C 15．(10分)某研究性學(xué)習(xí)課題組為探究影響鐵生銹的因素，設(shè)計(jì)了如下的方案：在A、B、C、D四只小燒瓶中分別放入干燥的細(xì)鐵絲、浸過食鹽水的細(xì)鐵絲、浸過清水的細(xì)鐵絲、食鹽水及細(xì)鐵絲(使鐵絲完全浸沒在食鹽水中)，然后按下圖裝置成下表中的四套裝置，每隔一段時(shí)間測量導(dǎo)管中水面上升的高度，結(jié)果如下表(表中所列數(shù)據(jù)為導(dǎo)管中水面上升的高度/cm)所示。 時(shí)間/小時(shí) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 A瓶(盛干燥鐵絲) 0 0 0 0 0 0 0 B瓶(盛浸過食鹽 水的鐵絲) 0 0.4 1.2 3.4 5.6 7.6 9.8 C瓶(盛浸過 清水的鐵絲) 0 0 0 0.3 0.8 2.0 3.5 D瓶(盛完全浸沒 在食鹽水中的鐵絲) 0 0 0 0 0 0 0 課題組在結(jié)題時(shí)，學(xué)校評(píng)審組組織了成果展示與答辯，假如你是課題組組長，請回答以下的問題： (1)導(dǎo)管中水面上升的原因是______________________________。 (2)上述實(shí)驗(yàn)中，鐵絲生銹的速率由大到小的排列順序?yàn)開_______(填小燒杯號(hào))。 (3)影響鐵生銹的因素主要有________________。 15．解析：鐵絲在清水或食鹽水中，發(fā)生吸氧腐蝕。吸氧腐蝕發(fā)生的電極反應(yīng)式分別是：負(fù)極2Fe－4e－===2Fe2＋；正極O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由此可見，發(fā)生吸氧腐蝕離不開水和氧氣。在干燥的空氣中有氧氣但沒有水，完全浸沒在食鹽水中則 隔絕了空氣，這兩種情況都不易被腐蝕。清水中離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于食鹽水中的離子濃度，導(dǎo)電能力差，腐蝕速率慢。 答案：(1)鐵絲生銹時(shí)跟小燒瓶內(nèi)空氣中的氧氣反應(yīng)，使小燒瓶中氣體壓強(qiáng)減小 (2)B>C>A＝D (3)①跟氧氣接觸；②有水分存在；③有電解質(zhì)(或食鹽)存在，三者同時(shí)具備時(shí)鐵生銹速率最快(或從構(gòu)成原電池的條件分析) 16．(12分)鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計(jì)了以下快速、易行的方法： 首先檢查制氧裝置的氣密性，然后按下圖連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3 min左右，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為： ①直試管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕 ②直試管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕 ③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。 試完成下列問題： (1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于________，能表示其原理的反應(yīng)方程式為________。 (2)儀器A的名稱為________，其中裝的藥品可以是________，其作用是________。 (3)由此實(shí)驗(yàn)可知，該類鐵生銹的條件為________。決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是________。 16．解析：鋼鐵在潮濕環(huán)境下形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。此實(shí)驗(yàn)在直試管中的現(xiàn)象說明，潮濕是鐵生銹的必需前提，直試管實(shí)驗(yàn)與燒杯實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，則說明O2濃度是影響鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素。 答案：(1)電化學(xué)腐蝕　負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－[也可寫總化學(xué)方程式：多寫Fe(OH)2―→Fe(OH)3的化學(xué)方程式也不算錯(cuò)] (2)球形干燥管　堿石灰(或無水CaCl2)　干燥O2 (3)與O2、H2O接觸　氧氣濃度