2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護習(xí)題 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護習(xí)題 新人教版選修4 一、選擇題 1．下列有關(guān)金屬腐蝕的說法正確的是(　　) A．金屬腐蝕是指不純金屬接觸電解質(zhì)溶液進行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程 B．電化學(xué)腐蝕是指在外加電流的作用下，不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程 C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣最終轉(zhuǎn)化為鐵銹 D．電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生 解析：金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕是指直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的腐蝕，電化學(xué)腐蝕是指形成原電池的腐蝕，不需要外加電流，故A、B錯誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣形成氫氧根離子，C錯誤。 答案：D 2．以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是(　　) A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B．生鐵比軟鐵芯(幾乎為純鐵)容易生銹 C．鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D．銀質(zhì)獎牌長期放置后其獎牌的表面變暗 解析：A項黃銅發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，被腐蝕的金屬應(yīng)是金屬性較活潑的鋅而不是銅；B項生鐵中含較多的碳，比軟鐵芯在電解質(zhì)作用下更容易形成原電池而生銹；C項鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件時，接觸電解質(zhì)溶液，鐵作負極，易被腐蝕生成鐵銹；D項銀質(zhì)獎牌久置后表面生成硫化銀而變暗，屬化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無關(guān)。 答案：D 點評：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別是有無形成原電池。 3．鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng)： ①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。 下列說法正確的是(　　) A．反應(yīng)①②中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等 B．反應(yīng)①中氧化劑是氧氣和水 C．與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕 D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕 解析：反應(yīng)①②中消耗O2的量相等，兩個反應(yīng)也僅有O2作為氧化劑，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，A項正確，B項錯誤；銅和鋼構(gòu)成原電池，鋼制水管腐蝕速率加快，C項錯誤；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，故D項錯誤。 答案：A 4．為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是(　　) A．在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘 B．在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)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．在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的正極 解析：A、B中形成的原電池都是鐵作負極，加速鋼鐵腐蝕；D中鑄鐵管作陽極，加速腐蝕；C中鋅比鐵活潑，鐵作正極，故選C。 答案：C 5．(xx甘肅天水高二期中)如圖，拴上金屬條的鐵釘插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到貼近金屬條一邊的溶液出現(xiàn)粉紅色，該金屬條可能是(　　) A．Cu B．Al C．Zn D．Mg 解析：溶液出現(xiàn)粉紅色是鐵發(fā)生吸氧腐蝕生成OH－導(dǎo)致的。 答案：A 6．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則下列說法正確的是(　　) ①有5.6 g金屬被腐蝕?、谟?.5 g金屬被腐蝕　③在標準狀況下有2.24 L氣體放出?、茉跇藴薁顩r下有1.12 L氣體放出 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 解析：鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋅作負極：Zn－2e－===Zn2＋，當有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Zn溶解，在正極上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。 答案：B 7．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?、阡撹F表面常易銹蝕生成Fe2O3nH2O ③鋅和鐵構(gòu)成原電池時，鐵作負極?、茔U蓄電池中鉛作負極，PbO2作正極，兩極浸到稀H2SO4中 A．②④ B．①③ C．①②③ D．①②③④ 解析：鍍層破損后，白鐵形成原電池時，因為鋅比鐵活潑，易失電子，從而保護了鐵，而馬口鐵破損后，因為形成原電池時，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說法錯誤。鋼鐵無論發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕，鐵都是失電子變成Fe2＋，吸氧腐蝕更普遍，O2得電子變成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，因此鐵銹的成分常用Fe2O3nH2O表示，②說法正確。鋅和鐵構(gòu)成原電池時，鋅比鐵活潑，應(yīng)該是鋅作負極，③說法不正確。④說法正確。故A為正確選項。 答案：A 8．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷中錯誤的是(　　) 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，為犧牲陽極的陰極保護法 D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：A選項，若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕，這是外加電流的陰極保護法，正確；B選項，若X為鋅棒，開關(guān)K置于A處時形成電解池，F(xiàn)e作陰極被保護，置于B處時形成原電池，這是犧牲陽極的陰極保護法，B、C選項正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D錯誤。 答案：D 9．(xx北京海淀期中)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕和防護的說法不正確的是 (　　) A．自行車的鋼圈上鍍一層鉻，防止生銹 B．外加直流電源保護鋼閘門時，鋼閘門與電源的負極相連 C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應(yīng)：Fe－3e－===Fe3＋ 解析：鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤。 答案：D 10．為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩內(nèi)保存一星期后，下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象描述不正確的是(　　) A．裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會上升 B．左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低 C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重 D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕 解析：Ⅰ中鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，左端液面上升；Ⅱ中鹽酸揮發(fā)，和鐵釘反應(yīng)生成H2，腐蝕最嚴重，Ⅱ中左端下降；Ⅲ中濃硫酸吸水，而鐵釘在干燥空氣中幾乎不腐蝕。 答案：B 二、非選擇題 11．(1)鋼鐵容易生銹的主要原因是鋼鐵在煉制過程中混有少量的碳雜質(zhì)，在潮濕的空氣中容易形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在空氣酸度不大的環(huán)境中，該原電池的負極是________，負極反應(yīng)式為________________________；正極是________，正極反應(yīng)式為________________________。 (2)下列裝置中，能對Fe片腐蝕起防護作用的有________(填序號)。 解析：(1)在空氣酸度不大的環(huán)境中，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負極是鐵，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，正極是C，發(fā)生反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－===4OH－，(2)c是犧牲陽極的陰極保護法，d是外加電流的陰極保護法。 答案：(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　C　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)cd 12．如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實驗： 序號 內(nèi)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(xué)腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學(xué)腐蝕中，負極反應(yīng)是________；正極反應(yīng)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)。 解析：(1)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，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(xué)腐蝕。負極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)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(zhì)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(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。 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(zhì)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 13．(1)對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 鋁材 ↓ 槽液 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(yīng)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________________________________________________________________________。 (3)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖①所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________。 A．銅　　 B．鈉　　 C．鋅　　 D．石墨 (4)圖②所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的________極。 解析：(1)①冒氣泡的原因是Al與NaOH發(fā)生反應(yīng)，離子方程式為：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；使AlO轉(zhuǎn)變成Al(OH)3沉淀，最好是通入CO2，若加HNO3沉淀容易溶解。 ②陽極是Al發(fā)生氧化反應(yīng)，要生成氧化膜還必須有H2O參加，故電極反應(yīng)式為：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。 (2)電鍍時，陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2＋。 (3)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解，而鐵被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法。 (4)屬于外加電流的保護法，需把被保護的鐵閘門連接在直流電源的負極上。 答案：①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ (2)陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2＋，使電解質(zhì)溶液中的Cu2＋保持不變 (3)C (4)負 14．金屬由于其優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防中大量使用。鋼鐵是應(yīng)用最廣的金屬材料，但是鋼鐵材料的腐蝕也使我們損失慘重。因此對其的防護是十分必要的。防止或減少鋼鐵的腐蝕有多種方法：如制成耐腐蝕合金，表面“烤藍”，電鍍另一種金屬以及電化學(xué)保護等方法。 (1)鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕，請寫出鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應(yīng)： 負極：____________________________________________________________； 正極：______________________________________________________________。 (2)合金的性能各種各樣，人們根據(jù)需要生產(chǎn)出種類繁多的合金材料。 請回答：①作為建筑材料的鋁合金利用了該合金的哪些特性(至少回答兩點)? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②由于人體攝入較多的Al，對人的健康有害，所以現(xiàn)在不主張使用鋁制炊具。你認為生產(chǎn)炊具的材料最好是________，理由是_________________________________。 (3)鋼鐵表面常電鍍一層Cr而達到防腐蝕的目的，這是由于Cr具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。請回答：電鍍過程中，陰極是________，電解質(zhì)一定含有________離子，陽極材料是________；電鍍Cr時，不能使用CrO或Cr2O作為鍍液，請說明原因：__________________ __________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)原電池反應(yīng)原理，不難回答問題(1)，對于(2)注意聯(lián)系日常生活接觸到的鋁和不銹鋼知識。問題(3)考查電解電鍍原理，陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)，故可以使Cr3＋還原成Cr而析出，由于電解液中的Cr3＋不斷消耗，因此要有陽極溶解補充。故陽極應(yīng)為Cr。同時要掌握電解過程中陰陽離子的定向移動問題。 答案：(1)2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)①主要利用了合金的強度較高、密度小、耐腐蝕等特點 ②不銹鋼　不銹鋼強度高、耐腐蝕，無有害健康的離子進入食物 (3)鍍件　Cr3＋　純鉻 由于CrO、Cr2O均帶有負電荷，電鍍過程中向陽極移動，不能在陰極上放電析出Cr