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

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2019-2020年高中化學 第4章 電化學基礎 第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護習題 新人教版選修4 一、選擇題 1．下列有關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溶液進行化學反應而損耗的過程 B．電化學腐蝕是指在外加電流的作用下，不純金屬發(fā)生化學反應而損耗的過程 C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣最終轉化為鐵銹 D．電化學腐蝕伴有電流產(chǎn)生 解析：金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕，化學腐蝕是指直接發(fā)生化學反應的腐蝕，電化學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)象與電化學腐蝕無關的是(　　) 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．鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生鐵銹 D．銀質獎牌長期放置后其獎牌的表面變暗 解析：A項黃銅發(fā)生電化學腐蝕時，被腐蝕的金屬應是金屬性較活潑的鋅而不是銅；B項生鐵中含較多的碳，比軟鐵芯在電解質作用下更容易形成原電池而生銹；C項鐵質器件附有銅質配件時，接觸電解質溶液，鐵作負極，易被腐蝕生成鐵銹；D項銀質獎牌久置后表面生成硫化銀而變暗，屬化學腐蝕，與電化學腐蝕無關。 答案：D 點評：化學腐蝕和電化學腐蝕的本質區(qū)別是有無形成原電池。 3．鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應： 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①②中電子轉移數(shù)目相等 B．反應①中氧化劑是氧氣和水 C．與銅質水龍頭連接處的鋼質水管不易發(fā)生腐蝕 D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕 解析：反應①②中消耗O2的量相等，兩個反應也僅有O2作為氧化劑，故轉移電子數(shù)是相等的，A項正確，B項錯誤；銅和鋼構成原電池，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)生電化學腐蝕，鋅作負極：Zn－2e－===Zn2＋，當有0.2 mol電子轉移時，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鋅和鐵構成原電池時，鐵作負極　④鉛蓄電池中鉛作負極，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。鋅和鐵構成原電池時，鋅比鐵活潑，應該是鋅作負極，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K置于A處可減緩鐵的腐蝕 B．若X為鋅棒，開關K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕 C．若X為鋅棒，開關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K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：A選項，若X為碳棒，開關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K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應為Fe－2e－===Fe2＋，D錯誤。 答案：D 9．(xx北京海淀期中)下列有關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：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應：Fe－3e－===Fe3＋ 解析：鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕的負極反應為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保存一星期后，下列對實驗結束時現(xiàn)象描述不正確的是(　　) A．裝置Ⅰ左側的液面一定會上升 B．左側液面裝置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，在潮濕的空氣中容易形成原電池，發(fā)生電化學腐蝕。在空氣酸度不大的環(huán)境中，該原電池的負極是________，負極反應式為________________________；正極是________，正極反應式為________________________。 (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Fe－2e－===Fe2＋，正極是C，發(fā)生反應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)。 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。 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 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，離子方程式為：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；使AlO轉變成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，要生成氧化膜還必須有H2O參加，故電極反應式為：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。 (2)電鍍時，陽極Cu可以發(fā)生氧化反應生成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)生氧化反應生成Cu2＋，使電解質溶液中的Cu2＋保持不變 (3)C (4)負 14．金屬由于其優(yōu)良的物理化學性能，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防中大量使用。鋼鐵是應用最廣的金屬材料，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： 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，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