2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能第3節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE8-第3節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)(建議用時(shí)：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．炒過菜的鐵鍋未剛好洗凈(殘液中含NaCl)，不久便會(huì)因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示，下列說法正確的是()A．腐蝕過程中，負(fù)極是CB．Fe失去電子經(jīng)電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移給CC．正極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)D[A項(xiàng)，鐵鍋中含有的Fe、C和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，活潑金屬作負(fù)極，F(xiàn)e易失電子，故腐蝕過程中，負(fù)極是Fe，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原電池中電子由負(fù)極Fe經(jīng)外電路向正極C流淌，在電解質(zhì)溶液中依靠離子的移動(dòng)導(dǎo)電，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，該原電池中，C作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)，正確。][老師備選]下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是()A．鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕是電化學(xué)腐蝕B．粗鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣比純鋅快，是因?yàn)榇咒\比純鋅還原性強(qiáng)C．鐵板鍍錫屬于電化學(xué)防護(hù)D．生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生吸氧腐蝕D[鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕是金屬與非電解質(zhì)干脆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，屬于化學(xué)腐蝕，A錯(cuò)誤；粗鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣比純鋅快，是因?yàn)榇咒\與稀硫酸構(gòu)成原電池加快了反應(yīng)的進(jìn)行，B錯(cuò)誤；電鍍屬于在金屬表面覆蓋愛護(hù)層，不是電化學(xué)防護(hù)，C錯(cuò)誤；生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生吸氧腐蝕，D正確。]2．下列哪個(gè)裝置可防止鐵棒被腐蝕()ABCDB[當(dāng)鐵棒作為原電池的正極或作為電解池的陰極時(shí)不被腐蝕。]3．纏有金屬絲的鐵釘插在含有酚酞的NaCl溶液中，如圖所示，可以看到在貼近金屬絲一邊的溶液中出現(xiàn)粉紅色。則該金屬絲可能是()A．鎂 B．鋁C．鋅 D．銅D[金屬絲一邊溶液出現(xiàn)粉紅色，說明金屬絲旁邊產(chǎn)生OH－，即正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，因此金屬絲的活潑性比Fe差，銅符合題目要求。]4．目前，脫氧保鮮劑已廣泛用于食品保鮮、糧食及藥材防蟲、防霉等領(lǐng)域。含鐵脫氧劑利用鐵易被氧化的性質(zhì)，完全汲取包裝內(nèi)的氧，從而對(duì)包裝內(nèi)的物品起到防氧化作用。當(dāng)脫氧劑變成紅棕色時(shí)則失效。下表是一種含鐵脫氧保鮮劑的配方：主要原料用量含碳4%的鑄鐵粉80g滑石粉40g食鹽4g乙醇適量下列反應(yīng)式中與鐵脫氧原理無關(guān)的是()A．Fe－2e－=Fe2＋B．C＋O2=CO2C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2OB[脫氧保鮮劑的脫氧原理與鐵的吸氧腐蝕類似。鐵銹的形成過程主要是Fe-C原電池發(fā)生吸氧腐蝕的過程：負(fù)極反應(yīng)為2Fe－4e－=2Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，F(xiàn)e2＋和OH－結(jié)合：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被空氣氧化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3緩慢分解：2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，也可含有未分解的Fe(OH)3。]5．(雙選)出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是()A．錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對(duì)銅起愛護(hù)作用C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程BC[A項(xiàng)，錫青銅為合金，合金的熔點(diǎn)低于它的各成分金屬的熔點(diǎn)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于錫比銅活潑，在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，錫失電子愛護(hù)銅，正確；C項(xiàng)，潮濕環(huán)境更易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，加快金屬的腐蝕，正確；D項(xiàng)，電化學(xué)腐蝕過程的實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，為化學(xué)過程，錯(cuò)誤。]6．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课缓?jiǎn)單生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極C[A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)為犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。]7．肯定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下，下列說法不正確的是()pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A.在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕C．在pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕D．在煮沸除氧氣的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會(huì)減緩A[A項(xiàng)，pH＞14的溶液為堿性，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故A符合題意；B項(xiàng)，pH＜4溶液為酸性溶液，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，故B不符合題意；C項(xiàng)，pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故C不符合題意；D項(xiàng)，在堿性溶液中碳鋼發(fā)生吸氧腐蝕，煮沸除氧氣后，腐蝕速率會(huì)減慢，故D不符合題意。]8．某同學(xué)進(jìn)行下列試驗(yàn)操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水放置一段時(shí)間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法不合理的是()A．生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B．中心區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋C．邊緣處的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．交界處發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe(OH)3＋8H＋D[生鐵片邊緣處為紅色，說明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A、C兩項(xiàng)合理；依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，說明生成了Fe2＋，F(xiàn)e－2e－=Fe2＋，故B項(xiàng)合理；在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹，是因?yàn)樯傻臍溲趸瘉嗚F被氧氣氧化成了氫氧化鐵，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe(OH)3＋8H＋，故D項(xiàng)不合理。]9．利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)C．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應(yīng)B[若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處時(shí)，鋅作負(fù)極，鐵作正極被愛護(hù)，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵連接電源負(fù)極作陰極被愛護(hù)，C項(xiàng)正確；X連接電源正極作陽極被氧化，D項(xiàng)正確。][素養(yǎng)培優(yōu)練]10．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極愛護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性協(xié)助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入愛護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的愛護(hù)電流應(yīng)當(dāng)依據(jù)環(huán)境條件改變進(jìn)行調(diào)整C[鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽極)流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；C項(xiàng)，題給信息高硅鑄鐵為“惰性協(xié)助陽極”不損耗，錯(cuò)誤。]11．鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的自然氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯的提高，工業(yè)中以鋁為陽極，置于硫酸溶液中電解，裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．陽極電極反應(yīng)式為2Al－6e－＋6OH－=Al2O3＋3H2OB．隨著電解的進(jìn)行，溶液的pH漸漸增大C．當(dāng)陰極生成氣體3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，陽極增重2.4gD．電解過程中H＋移向鋁電極C[A項(xiàng)，硫酸溶液顯酸性，陽極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋；B項(xiàng)，陰極反應(yīng)式為6H＋＋6e－=3H2↑，電解過程中H2O削減，pH減小；D項(xiàng)，電解過程中H＋移向陰極(石墨極)。]12．我國(guó)有多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護(hù)原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．通電時(shí)，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．?dāng)嚯姇r(shí)，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－=ZnD．?dāng)嚯姇r(shí)，仍能防止鐵帽被腐蝕C[鋅環(huán)與電源的正極相連，為陽極，A項(xiàng)正確；斷電時(shí)，Zn比鐵活潑，作負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]13．用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下：pH＝2時(shí)錐形瓶中氣pH＝4時(shí)錐形瓶中氣體壓強(qiáng)改變的曲線圖體壓強(qiáng)改變的曲線圖分析圖像，以下結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．溶液pH≤2時(shí)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕B．在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C．析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快D．兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe－2e－=Fe2＋C[由壓強(qiáng)改變圖像可知pH＝2時(shí)，壓強(qiáng)增大，說明生成氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，同理pH＝4時(shí)，壓強(qiáng)減小，說明消耗氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕，兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe－2e－=Fe2＋，A、B、D選項(xiàng)正確；由斜率可知消耗氧氣的速率比生成氫氣的速率快，且消耗1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，而生成1mol氫氣轉(zhuǎn)移2mol電子，所以吸氧腐蝕的速率大于析氫腐蝕速率，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。]14．回答下列問題：(1)如圖是試驗(yàn)室探討海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕狀況的剖面示意圖。①該電化腐蝕稱為______________。②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是______(填字母)。③以鋅為負(fù)極，采納犧牲陽極的陰極愛護(hù)法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應(yīng)在________處(填字母)。(2)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注：(3)下圖所示的各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的依次是________。①②③④(4)如圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是________(填字母)。A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．K1閉合，石墨棒四周溶液pH漸漸上升C．K2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極愛護(hù)法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體[解析](1)①金屬在中性或較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴(yán)峻。③鋅塊應(yīng)固定在腐蝕最嚴(yán)峻的C處形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵閘作正極，得到愛護(hù)。(2)要用石墨通過電化學(xué)腐蝕愛護(hù)銅，只能用電解池原理，碳接電源正極，銅接電源負(fù)極。(3)當(dāng)電解質(zhì)溶液相同時(shí)，同一金屬腐蝕的快慢是電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。故本小題中，鐵腐蝕由快到慢的依次為④>②>①>③。(4)A項(xiàng)，K1閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了Fe-C-NaCl溶液原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋；B項(xiàng)，石墨棒作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故石墨棒四周溶液pH漸漸上升；C項(xiàng)，K2閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了Fe-C-外加電源的電解池，石墨棒作陽極，F(xiàn)e作陰極而不被腐蝕，該方法稱為外加電流的陰極愛護(hù)法；D項(xiàng)，K2閉合時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極的電極反應(yīng)式是2H＋＋2e－=H2↑，所以當(dāng)電路中通過0.002NA個(gè)即0.002mol電子時(shí)，生成H2和Cl2的物質(zhì)的量均為0.001mol，則兩極共產(chǎn)生0.002mol氣體。[答案](1)①吸氧腐蝕②B③C(2)(3)④>②>①>③(4)B15．[素養(yǎng)題]某探討小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素，將混合勻稱的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)改變。圖1(1)請(qǐng)完成以下試驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)：編號(hào)試驗(yàn)?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%①為以下試驗(yàn)作參照0.52.090.0②醋酸濃度的影響0.536.0③0.22.090.0(2)編號(hào)①試驗(yàn)測(cè)得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間改變?nèi)鐖D2。t2時(shí)，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，其緣由是鐵發(fā)生了________腐蝕，請(qǐng)?jiān)趫D3中用箭頭標(biāo)動(dòng)身生該腐蝕時(shí)電子流淌方向；此時(shí)，碳粉表面發(fā)生了________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，其電極反應(yīng)式是_________________________________________________________________________________________________________________。圖2圖3[解析](1)本題采納“限制變量法”進(jìn)行探討，即保持其他條件相同，只考慮其中一個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)的影響。探究醋酸濃度對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響時(shí)，應(yīng)