2019-2020年高中化學(xué) 第4章 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課時作業(yè) 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課時作業(yè) 新人教版選修4 1．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(　　) A．純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗 B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用 C．在海輪外殼連接鋅塊以保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法 D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 【解析】　A項(xiàng)，Ag在空氣中會被氧化而漸漸變暗；B項(xiàng)，鐵制品鍍錫，當(dāng)鍍層破損時，由于鐵比錫活潑，故形成原電池時鐵作負(fù)極，優(yōu)先被腐蝕；C項(xiàng)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法；D項(xiàng)，輸油鋼管應(yīng)與外加直流電源的負(fù)極相連。故正確答案為A。 【答案】　A 2．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為 (　　) A．形成原電池，鋁作負(fù)極 B．形成原電池，銅作負(fù)極 C．形成原電池時，電流由鋁流向銅 D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕 【解析】　電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極；電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。 【答案】　A 3．下列各種方法中：①金屬表面涂抹油漆；②改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；③保持金屬表面清潔干燥；④在金屬表面進(jìn)行電鍍；⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜。能對金屬起到阻止或減緩腐蝕作用的措施是(　　) A．①②③④　　　　　　 B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 【答案】　D 4．下列敘述不正確的是(　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ 【解析】　選項(xiàng)A，要在鐵表面鍍鋅，鐵應(yīng)該作陰極；選項(xiàng)B，Zn的活動性比Fe強(qiáng)，Zn失去電子而保護(hù)了船體；選項(xiàng)C，鋼鐵吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子；選項(xiàng)D，Cl－失電子能力大于OH－，電解飽和食鹽水時，Cl－在陽極失去電子變?yōu)镃l2。 【答案】　A 5．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．生鐵比純鐵芯(幾乎是純鐵)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(純銀制成)久置后表面變暗 【解析】　黃銅(銅鋅合金)若發(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，故黃銅制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠，A項(xiàng)正確；生鐵中含有較多的碳，比純鐵芯在電解質(zhì)作用下更容易形成原電池，也更容易生銹，B項(xiàng)正確；鐵質(zhì)器件附有銅配件時，在接觸電解質(zhì)溶液時，鐵是原電池的負(fù)極，易被腐蝕生成鐵銹，C項(xiàng)正確；銀質(zhì)獎牌久置后可能被氧氣或H2S氧化成銀的化合物而表面變暗，這是化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無關(guān)，答案為D項(xiàng)。 【答案】　D 6．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?、垆\和鐵構(gòu)成原電池時，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．②③④ 【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，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，因此鐵銹常用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(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 7．如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是(　　) A．生鐵塊中的碳是原電池的正極 B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe－2e－===Fe2＋ D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 【解析】　a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強(qiáng)減??；b中酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強(qiáng)增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?，故B項(xiàng)錯。 【答案】　B 8．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，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?、墼跇?biāo)況下有2.24 L氣體放出?、茉跇?biāo)況下有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(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，有0.1 mol Zn溶解，在正極上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。故正確答案為B。 【答案】　B 9. 為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯誤的是(　　) A．正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成 C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D．分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快 【解析】　鐵是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，故將氧氣吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，加快腐蝕速率；但若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被保護(hù)，難以看到鐵生銹。 【答案】　D 10．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(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＋ 【解析】　由圖可知外圍腐蝕速率大于中心腐蝕速率，腐蝕區(qū)將逐漸變小，鐵銹環(huán)逐漸向中心擴(kuò)展，當(dāng)水蒸發(fā)完時電化學(xué)腐蝕結(jié)束。所以液滴中Na＋、Cl－都是隨著腐蝕區(qū)的減小由b區(qū)向a區(qū)移動，故A錯；Fe被腐蝕時發(fā)生氧化反應(yīng)，所以C錯；改用嵌有銅螺絲釘?shù)蔫F板，鐵仍為負(fù)極而被腐蝕，D錯。 【答案】　B 11．(xx濟(jì)南一中高二檢測)鎂、鋁、鐵是重要的金屬，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。 (1)鎂與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為_______________________。 (2)鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。 (3)在潮濕的空氣里，鋼鐵表面有一層水膜，很容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。其中正極的電極反應(yīng)式為_______________________________________。 (4)在海洋工程上，通常用鋁合金(Al－Zn－Cd)保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如圖所示： 其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：__________________________________； 在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁，純鋁不能很好地起到保護(hù)作用，其原因是___________________________________________。 【解析】　(3)屬于鋼鐵的吸氧腐蝕；(4)屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 【答案】　(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (4)Al－3e－===Al3＋　鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性” 12. 如右圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： (1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于__________腐蝕。(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”) (2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈__________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：__________________________________； 正極：_____________________________________。 (3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈__________性，發(fā)生____________腐蝕，電極反應(yīng)為：負(fù)極_____________________________； 正極：________________。 【解析】　根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極，碳為正極)，有電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明是試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，試管內(nèi)氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；試管內(nèi)液面下降，說明是試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘析氫腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。 【答案】　(1)電化學(xué) (2)弱酸性或中　 吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)較強(qiáng)的酸　析氫　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 13．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)計了以下快速、易行的實(shí)驗(yàn)步驟： 首先檢查制氧氣裝置的氣密性，然后按圖連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3min左右，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：①直形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直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲依然光亮。 試回答以下問題： (1)由于接觸的介質(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重要因素是________。 【解析】　鋼鐵在潮濕環(huán)境中形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。此實(shí)驗(yàn)在直形管中的現(xiàn)象說明，潮濕是鐵生銹的前提，而沒有潮濕程度對生銹快慢的影響，直形管實(shí)驗(yàn)與燒杯實(shí)驗(yàn)的對比，則說明O2濃度是影響鐵絲生銹快慢的一個重要因素。 【答案】　(1)電化學(xué)腐蝕　負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)球形干燥管　堿石灰(或無水氯化鈣)　干燥O2 (3)與O2接觸、與水接觸　氧氣濃度 14．對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法： 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，其原因是_________________________________(用離子方程式表示)。 為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，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_________________________________________。 取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_________________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是 _______________________________________________。 (3)利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為________________。 【解析】　(1)堿洗時，部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應(yīng)放出了H2，若將溶液中AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀應(yīng)向溶液中通入CO2，加HNO3，如過量會造成沉淀部分溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al2O3，所以陽極電極反應(yīng)式為：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋在廢電解液中加入NaHCO3，會使溶液中H＋濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。 (2)以Cu做陽極，Cu失電子形成Cu2＋，使溶液中Cu2＋濃度保持不變。 (3)作為原電池的正極或電解池的陰極的鐵被保護(hù)，我們把這種方法叫作犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 【答案】　(1)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋　HCO與H＋反應(yīng)使H＋濃度降低，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (2)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定 (3)N　犧牲陽極的陰極保護(hù)法