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課時同步試題 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 一、選擇題 1．下列防止金屬腐蝕的方法屬于電化學防護的是 A．船體表面刷漆 B．水中的鋼閘門連接電源的負極 C．自行車鏈條涂油 D．鐵中加入鉻、錳、硅等制成不銹鋼 【答案】B 2．鐵鍋表面覆蓋有下列物質(zhì)時，銹蝕速率最快的是 A．水 B．食鹽水 C．食用油 D．酒精 【答案】B 【解析】食用油和酒精為非電解質(zhì)，不能形成原電池反應，而水的導電性沒有食鹽水強，所以銹蝕速率最快的是食鹽水。答案選B。 3．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(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 【答案】B 【解析】裝置Ⅰ發(fā)生吸氧腐蝕，裝置Ⅱ發(fā)生析氫腐蝕，裝置Ⅲ因為濃硫酸吸水，使氣體保持干燥，所以鐵釘很難被腐蝕。因為裝置Ⅰ發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被吸收，所以裝置Ⅰ左側(cè)液面一定上升，選項A正確；裝置Ⅱ發(fā)生析氫腐蝕，因為析出氫氣，所以裝置Ⅱ左側(cè)液面下降，因此左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的高，選項B錯誤；裝置Ⅱ的鹽酸是揮發(fā)性的，所以此裝置內(nèi)的鐵釘周圍的環(huán)境的導電性更好，形成原電池更容易，所以裝置Ⅱ中鐵釘被腐蝕的最快，選項C正確；裝置Ⅲ中因為濃硫酸的吸水性，使其中的氣體保持干燥，所以鐵釘很難被腐蝕，選項D正確。 4．有關電化學的相關知識中，下列敘述正確的是 A．金屬腐蝕就是金屬失去電子被還原的過程 B．將水庫中的水閘（鋼板）與外加直流電源的負極相連，正極連接到一塊廢鐵上可防止水閘被腐蝕 C．合金的熔點都高于它的成分金屬，合金的耐腐蝕性也都比其成分金屬強 D．銅板上的鐵鉚釘處在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應：Fe?3e?=Fe3+，繼而形成鐵銹 【答案】B 5．2018年4月12日，我國海軍首次在南海進行海上閱兵。為了保護艦艇（主要是鐵合金材料），在艦體表面鑲嵌金屬塊（R）。下有關說法不正確的是 A．這種保護艦體的方法叫做犧牲陽極的陰極保護法 B．金屬塊R可能是鎂或鋅 C．海水呈弱堿性，艦艇在海水中易發(fā)生析氫腐蝕 D．正極反應式為O2+2H2O+4e?=4OH? 【答案】C 【解析】A．在艦體表面鑲嵌金屬塊(R)，這種保護方法利用原電池原理，需要金屬塊R比鐵活潑，R作負極，鋼鐵作正極，這種方法叫做犧牲陽極的陰極保護法，故A正確；B．金屬塊R比鐵活潑，金屬塊R可能是鎂或鋅，故B正確；C．在弱堿性海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性溶液中才發(fā)生析氫腐蝕，故C錯誤；D．吸氧腐蝕的正極上發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+2H2O+4e?=4OH?，故D正確。故選C。 6．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 7．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(zhuǎn)化為+3價 ②O2被還原 ③H+被還原 ④有Fe2O3xH2O生成 ⑤雜質(zhì)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。 8．下列有關鍍鋅鋼管的敘述正確的是 A．電鍍時，鋼管作陽極，鋅棒作陰極，鋅鹽溶液作電解質(zhì)溶液 B．鋼管鍍鋅后，鍍鋅層破損后，鋼管不能受到保護 C．鍍鋅的目的是為了在鋼管表面形成 Fe-Zn 合金，增強鋼管的耐腐蝕能力 D．鍍鋅層破損后，鋼管仍可受到保護 【答案】D 【解析】電鍍是鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，含鍍層金屬離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液，鋼管鍍鋅時，鋅棒作陽極，鋼管作陰極，鋅鹽溶液作電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反應，A錯誤；鋼管鍍鋅后，一旦破損，鐵與鋅、潮濕空氣構成原電池的兩電極，金屬鋅是負極，金屬鐵是正極，腐蝕鋅而保護鐵，B錯誤；鍍鋅的目的一是美觀，二是萬一鍍層被破壞，還能保護Fe，不是在鋼管表面形成Fe?Zn合金，C錯誤；鋼管鍍鋅后，破損處鐵與鋅構成原電池的兩電極，金屬鋅是負極，金屬鐵是正極，正極材料被保護，即鍍鋅層破損后，鋼管仍可受到保護，D正確。 9．銅板上鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會被腐蝕，示意圖如下。下列說法不正確的是 A．腐蝕過程中銅極上始終只發(fā)生：2H++2e-= H2↑ B．若水膜中溶有食鹽將加快鐵鉚釘?shù)母g C．若在金屬表面涂一層油脂能防止鐵鉚釘被腐蝕 D．若將該銅板與直流負極相連，則鐵銅均難被腐蝕 【答案】A 10．下列關于金屬腐蝕與防護的說法不正確的是 圖① 圖② 圖③ A．圖①，放置于干燥空氣中的鐵釘不易生銹 B．圖②，若斷開電源，鋼閘門將發(fā)生吸氧腐蝕 C．圖②，若將鋼閘門與電源的正極相連，可防止鋼閘門腐蝕 D．圖③，若金屬M比Fe活潑，可防止輸水管腐蝕 【答案】C 【解析】A、形成原電池需要電解質(zhì)溶液，所以干燥空氣中不易形成原電池，則鐵釘不會生銹，故A正確；B、中性、堿性和弱酸性條件下易發(fā)生吸氧腐蝕，所以鋼閘門會發(fā)生吸氧腐蝕，故B正確；C、與原電池的正極相連作陽極，活潑金屬作陽極時，金屬失電子易被腐蝕，所以若將鋼閘門與電源的正極相連，則會加快鋼閘門的腐蝕，故C錯誤；D、M與Fe形成原電池時，活潑金屬作負極，則Fe作正極被保護，故D正確。答案為C。 二、非選擇題 11．（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(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： ①若試管內(nèi)液面上升，發(fā)生_____腐蝕，正極反應式為________________。 ②若試管內(nèi)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↑ 12．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(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹。現(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(zhì)量增加3.2 g時，X電極溶解的銅的質(zhì)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(zhì)量增加3.2 g時，由于粗銅中有雜質(zhì)參加反應，所以X電極溶解的銅的質(zhì)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+。 13．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可減緩金屬的腐蝕，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表面的氧化膜(Al2O3)，有關反應的離子方程式為_________________。堿洗時常有氣泡冒出，該氣體是_________ (填化學式)。 ②電解時，處理好的鋁材應與電源的________極相連，鋁材表面形成氧化膜的電極反應式為_______。 （2）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)生電化學腐蝕。在酸性環(huán)境下，其正極反應式為_______________________；在酸性很弱或中性條件下，其發(fā)生______________(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”)。 （3）下列裝置中鐵片腐蝕由快到慢的順序是____________(用序號表示)。 （4）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 若X為碳棒，開關K置于N處，該電化學防護法稱為__________________；若X為鋅棒，開關K置于M處，_____（填“能”或“不能”)達到防止鐵腐蝕的目的。 【答案】（1）①Al2O3+2OH?=2AlO2?+H2O H2 ②正 2Al+3H2O?6e?=Al2O3+6H+ （2）2H+ +2e?=H2↑ 吸氧腐蝕 （3）⑤>②>①>③>④ （4）外加電流的陰極保護法 能 （3）由圖可知，①為化學腐蝕，②③裝置是原電池，在②中，金屬鐵作負極，③中金屬鐵作正極，作負極的腐蝕速率快，并且兩個電極金屬活潑性相差越大，負極金屬腐蝕速率越快，正極被保護，并且原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕，所以②＞①>③，④⑤裝置是電解池，④中鐵為陰極，⑤中鐵為陽極，陽極金屬被腐蝕的速率快，陰極被保護，即⑤＞④，根據(jù)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防護腐蝕措施的腐蝕，并且原電池的正極金屬腐蝕速率快于電解池的陰極金屬腐蝕速率，所以鐵腐蝕快慢順序為：⑤＞②＞①＞③＞④。 （4）X為碳棒，開關K置于N處，形成電解池，鐵作陰極被保護，該電化學防護法稱為外加電流的陰極保護法；若X為鋅棒，開關K置于M處，形成原電池，Zn作負極、鐵作正極，能達到防止鐵腐蝕的目的。