2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課時作業(yè)含解析新人教版選修4_第1頁
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PAGEPAGE7課時作業(yè)22金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)時間:45分鐘滿分:100分一、選擇題(每小題5分,共55分)1.有關(guān)金屬腐蝕的論述,正確的是(D)A.金屬的腐蝕肯定伴有電流的產(chǎn)生B.Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C.發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變,且被腐蝕的金屬總是失電子解析:金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕是金屬干脆與氧化劑反應(yīng),電子干脆轉(zhuǎn)移給氧化劑,無電流產(chǎn)生;而電化學(xué)腐蝕是最一般的一種金屬腐蝕,其原理與原電池原理一樣。2.下列敘述不正確的是(B)A.鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,加入少量的硫酸銅能加快反應(yīng)速率B.鍍層破損后,白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕C.鋼鐵表面常易被銹蝕生成Fe2O3·nH2OD.鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時,電極反應(yīng)相同的是負(fù)極反應(yīng)解析:A中鋅與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)后,銅附著在鋅的表面上,浸泡在稀硫酸中形成銅鋅原電池,負(fù)極鋅被氧化而加速反應(yīng),故A正確;B中鍍鋅鐵構(gòu)成原電池時鋅為負(fù)極,鐵為正極,鐵被愛護(hù);鍍錫鐵構(gòu)成原電池時鐵作負(fù)極,錫作正極,鐵失電子加速了鐵的腐蝕,故B不正確;C中鋼鐵的銹蝕主要是吸氧腐蝕,其電極反應(yīng)式為負(fù)極(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+;正極(C):2H2O+O2+4e-=4OH-,形成Fe(OH)2。在空氣中4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,久置后2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O,所以鐵銹的成分是Fe2O3·nH2O,故C也正確;D中鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)相同,都是Fe-2e-=Fe2+,但正極反應(yīng)不同,分別析出氫氣和汲取氧氣,D也正確。3.鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時,若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,下列說法正確的是(B)①有5.6g金屬被腐蝕②有6.5g金屬被腐蝕③在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氣體放出④在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12L氣體放出A.①②B.②③C.①④D.③④解析:鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕,鋅作負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+,有0.2mol電子轉(zhuǎn)移,就有0.1molZn溶解,在正極上:2H++2e-=H2↑,生成0.1molH2。4.如圖所示裝置中,U形管底部盛有CCl4,分別在U形管a、b兩側(cè)漸漸加入飽和食鹽水和稀硫酸,并使兩端液面相平,然后分別塞上插有生鐵絲的塞子,放置一段時間。下列有關(guān)敘述錯誤的是(D)A.兩端鐵絲的腐蝕速率:a<bB.a(chǎn)、b兩側(cè)相同的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+C.一段時間后,a側(cè)液面高于b側(cè)液面D.生鐵絲中的碳在a、b兩側(cè)分別作原電池的負(fù)極和正極解析:生鐵發(fā)生析氫腐蝕的速率比發(fā)生吸氧腐蝕的速率快,故A項正確;a側(cè)負(fù)極上Fe失電子,正極上O2得電子,b側(cè)負(fù)極上Fe失電子,正極上H+得電子,所以a、b兩側(cè)相同的電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,故B項正確;a側(cè)發(fā)生吸氧腐蝕,b側(cè)發(fā)生析氫腐蝕,一段時間后,a側(cè)氣體壓強(qiáng)減小,b側(cè)氣體壓強(qiáng)增大,所以a側(cè)液面高于b側(cè)液面,故C項正確;生鐵絲中的碳在a、b兩側(cè)都作正極,故D項錯誤。5.相同材質(zhì)的鐵在圖中的四種狀況下最不易被腐蝕的是(C)6.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(B)解析:鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕,靠近底端的部分與氧氣接觸少,腐蝕程度較小,A項錯誤;開關(guān)置于M時,Cu-Zn合金作負(fù)極,由M改置于N時,Cu-Zn合金作正極,腐蝕速率減小,B項正確;接通開關(guān)時Zn作負(fù)極,腐蝕速率增大,但氫氣在Pt極上放出,C項錯誤;Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn發(fā)生氧化反應(yīng)引起的,D項錯誤。7.下列裝置圖及有關(guān)說法正確的是(B)A.裝置①中K鍵閉合時,片刻后CuSO4溶液中c(Cl-)增大B.裝置①中K鍵閉合時,片刻后可視察到濾紙a點變紅色C.裝置②中鐵腐蝕的速率由大到小的依次是:只閉合K1>只閉合K3>只閉合K2>都斷開D.裝置③中當(dāng)鐵制品上析出1.6g銅時,電源負(fù)極輸出的電子數(shù)為0.025NA解析:A項,K閉合時,左邊Zn電極為負(fù)極,則Cl-移向ZnSO4溶液,A項錯誤。B項,a為陰極,b為陽極,在陰極上發(fā)生反應(yīng)2H2O+2e-=H2↑+2OH-,則a點旁邊溶液呈堿性,溶液變紅,B項正確。C項,只閉合K1鐵作陽極,加速腐蝕,只閉合K2鐵作陰極,被愛護(hù),只閉合K3鐵作負(fù)極,加速腐蝕,則鐵腐蝕的速率由大到小的依次是:只閉合K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2,C項錯誤。D項,依據(jù)電子守恒可知,負(fù)極輸出的電子數(shù)為eq\f(1.6,64)×2NA=0.05NA,D項錯誤。8.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)覺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)象的主要緣由是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是(B)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:本題考查原電池、鋼鐵的吸氧腐蝕等學(xué)問。依題意,可推斷中心區(qū)a為原電池的負(fù)極,液滴邊緣處O2含量較多,是原電池的正極,A中Cl-在電池工作時向負(fù)極(a)移動,A項錯誤;B項明顯正確;C中Fe失電子被氧化而被腐蝕,故C項錯誤;D中因Fe比Cu活潑,充當(dāng)負(fù)極的是Fe,負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,故D項錯誤。9.我國某大城市某年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門測定,該城市整個夏季酸雨的pH平均值為3.2。在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。對此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是(B)A.此腐蝕過程有化學(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕B.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時的正極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-=4OH-C.在化學(xué)腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時的負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+解析:酸性環(huán)境發(fā)生的腐蝕為析氫腐蝕,其正極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑。10.下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是(B)ABCD構(gòu)成銅鋅原電池防止Fe被腐蝕鐵上鍍銀銅的精煉解析:在有鹽橋的銅鋅原電池中,電解質(zhì)溶液的陽離子要與電極材料形成的陽離子相同,故A錯誤;鐵連接電源的負(fù)極,可防止鐵被腐蝕,故B正確;鐵上鍍銀,鐵應(yīng)作陰極,故C錯誤;電解精煉銅,應(yīng)讓粗銅作陽極,純銅作陰極,故D錯誤。11.模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)的試驗裝置如圖所示,下列說法不正確的是(C)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,鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H2↑D.若X為碳棒,開關(guān)K置于A處時,鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H2↑解析:若X為碳棒,開關(guān)K置于A處時,鐵為陰極受到愛護(hù),可減緩鐵的腐蝕,故A正確;若X為鋅棒,開關(guān)K置于A處時,鐵作陰極受到愛護(hù),開關(guān)K置于B處時,鐵作正極受到愛護(hù),因此開關(guān)K無論置于A還是B,均可減緩鐵的腐蝕,故B正確;若X為鋅棒,開關(guān)K置于B處時,鐵為正極,電極反應(yīng)為:O2+4e-+2H2O=4OH-,故C錯誤;若X為碳棒,開關(guān)K置于A處時,鐵為電解池的陰極,電極反應(yīng)為:2H++2e-=H2↑,故D正確。二、非選擇題(45分)12.(15分)A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸,如下圖所示:(1)A中反應(yīng)的離子方程式是Fe+2H+=Fe2++H2↑。(2)B中Sn極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑,Sn極旁邊溶液的pH增大(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)C中被腐蝕的金屬是Zn,總反應(yīng)的離子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑,比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率由快到慢的依次是B>A>C。解析:鐵在不同的狀況下腐蝕的速率不同。作原電池的負(fù)極時易被腐蝕,作原電池的正極時受到愛護(hù)不被腐蝕。13.(15分)(1)對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其運用壽命。以下為鋁材表面處理的一種方法:①堿洗的目的是洗去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,其緣由是2Al+2OH-+2H2O=2AlOeq\o\al(-,2)+3H2↑(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b(填字母編號)。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,陽極的電極反應(yīng)式為2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。電解后的鋁材需氨洗的目的是中和表面的酸溶液。陽極氧化膜中有微孔,需進(jìn)行封孔,封孔的操作方法是將鋁材放在沸水中浸煮5分鐘。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨做陽極的緣由是補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+濃度恒定。(3)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。答案:解析:(1)①鋁能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣,當(dāng)其表面的氧化膜洗去后,鋁就和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣,離子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlOeq\o\al(-,2)+3H2↑;堿洗的溶液中鋁以AlOeq\o\al(-,2)的形成存在,由于氫氧化鋁是兩性氫氧化物,所以應(yīng)當(dāng)通入CO2,而不能加入硝酸,答案選b。②電解池中陽極失去電子,因此陽極是鋁失去電子,生成氧化鋁,電極反應(yīng)式是2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。由于反應(yīng)中生成氫離子,所以氨洗的目的是中和表面的酸溶液。微孔存在說明含有氣體,因此封孔的方法是將鋁材放在沸水中浸煮5分鐘。(2)鍍銅時溶液中鍍銅離子在陰極得到電子而析出,所以銅做陽極的目的是補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+濃度恒定,所以不能用石墨做陽極。(3)用石墨通過電化學(xué)腐蝕愛護(hù)銅,只能用電解池原理,所以裝置圖如答案圖所示。14.(15分)鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象,某試驗小組為探討鐵生銹的條件,設(shè)計了以下快速、易行的方法:首先檢查制氧裝置的氣密性,然后按下圖連接好裝置,點燃酒精燈給藥品加熱,持續(xù)3min左右,視察到的試驗現(xiàn)象為:①直試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直試管中干燥的鐵絲表面依舊光亮,沒有發(fā)生銹蝕③燒杯中潮濕的鐵絲表面依舊光亮。試完成下列問題:(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同,金屬腐蝕分成不同類型,本試驗中鐵生銹屬于電化學(xué)腐蝕,能表示其原理的反應(yīng)方程式為負(fù)極:2Fe-4e-=2Fe2+;正極:2H2O+O2

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