高中化學 4-4金屬的電化學腐蝕與防護課時達標作業(yè) 新人教版選修4

【成才之路】-學年高中化學4-4金屬的電化學腐蝕與防護課時達標作業(yè)新人教版選修4一、選擇題1．關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是()A．金屬被腐蝕的本質(zhì)是M＋nH2O=M(OH)n＋eq\f(n,2)H2↑B．馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化C．金屬在一般情況下發(fā)生的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕D．常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學腐蝕解析：金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)相接觸，腐蝕主要有化學腐蝕和電化學腐蝕。A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學腐蝕和電化學腐蝕，為M－ne－=Mn＋；B選項中Sn、Fe構(gòu)成電化學腐蝕，主要是Fe－2e－=Fe2＋，鐵先被腐蝕。常溫下，空氣中的金屬主要發(fā)生電化學腐蝕中的吸氧腐蝕，難以和非金屬氧化劑(Cl2、S)等反應(yīng)，發(fā)生化學腐蝕。答案：C2．鋼鐵發(fā)生腐蝕時，正極上發(fā)生的反應(yīng)是()A．2Fe－2e－=2Fe2＋B．2Fe2＋＋4e－=2FeC．2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．Fe3＋＋e－=Fe2＋解析：鋼鐵發(fā)生的腐蝕主要是吸氧腐蝕，其正極氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H2O＋O2＋4e－=4OH－答案：C3．下列各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時，由快到慢的順序是()A．4>2>1>3>5>6 B．4>6>2>1>3>5C．5>4>2>3>1>6 D．6>3>5>2>4>1解析：鐵被腐蝕由快到慢順序：電解池的陽極(4)>原電池的負極(2與6，金屬活潑性相差越大，負極腐蝕速率越快，則6>2)>吸氧腐蝕(1)>原電池的正極(3)>電解池的陰極(5)，故選B。答案：B4．觀察如圖裝置，下列說法正確的是()A．虛線框中接靈敏電流計，該裝置可將化學能轉(zhuǎn)化為電能B．虛線框中無論是接靈敏電流計還是接電源，鐵都會被腐蝕C．虛線框中接直流電源，鐵極發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－,Fe2＋D．鐵接直流電源的負極是犧牲陽極的陰極保護法解析：A選項，虛線框中接靈敏電流計，形成原電池，該裝置可將化學能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B選項，虛線框中接電源，形成電解池，當鐵接直流電源的負極時，鐵被保護，不發(fā)生反應(yīng)，這是外加電流的陰極保護法，但當鐵接直流電源的正極時，鐵被腐蝕，鐵極發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，B、C、D錯誤。答案：A5．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)溶液進行化學反應(yīng)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(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(yīng)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：D6．下列說法正確的是()A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵的電化學腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的負極反應(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化解析：很多合金都比較耐腐蝕，A錯誤；可以利用原電池反應(yīng)來減緩金屬的腐蝕，如犧牲陽極的陰極保護法，B錯誤；鋼鐵的電化學腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同，C錯誤。答案：D7．(·北京海淀)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Fe2O3·nH2O③鋅和鐵構(gòu)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．①③C．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Fe2O3·nH2O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：A8．(·濰坊模擬)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：D9．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)生電化學腐蝕解析：反應(yīng)①中水既不是氧化劑，也不是還原劑，B項錯。選項C中鋼質(zhì)(主要成分是Fe)水管與銅質(zhì)(主要成分是Cu)水龍頭構(gòu)成原電池，較活潑的鋼質(zhì)水管腐蝕速率加快，C項錯。鋼鐵可認為是鐵碳合金，在潮濕的空氣中構(gòu)成了原電池，易發(fā)生電化學腐蝕而使鐵生銹。答案：A10．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．(·南京質(zhì)檢)鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實驗小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計了如下圖所示的快速、易行的方法：首先檢查制氧裝置的氣密性，然后按上圖連接好裝置，點燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3min左右后，觀察到的實驗現(xiàn)象為：①直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；②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；③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答下列問題：(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生銹屬于_____________________。能表示其原理的電極反應(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)由實驗可知，鐵生銹的條件為_____________________。決定鐵生銹快慢的一個重要因素是_____________________。答案：(1)電化學腐蝕負極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(2)球形干燥管堿石灰(或無水CaCl2)干燥O2(3)與O2和水接觸氧氣濃度12．(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)FeFe－2e－,Fe2＋CO2＋2H2O＋4e－,4OH－(2)cd13．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)生了電化學腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學腐蝕中，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、6Fe－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14．(1)對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。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．CO2c.NaOH d．HNO3②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)利用下圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。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，該電化學防護法稱為_____________________。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=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑；使AlOeq\o\al(－,2)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)鐵被保護，可以是作原電池的正極，或者電解池的陰極，故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱為犧牲陽極的陰極保護法。答案：①2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑b②2Al＋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)N犧牲陽極的陰極保護法15．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(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CrOeq\o\al(2－,4)或Cr2Oeq\o\al(2－,7)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。