2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)練習(xí)含解析魯科版選擇性必修1

PAGE10-金屬的腐蝕與防護(hù)(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題,每小題6分,共54分)1.家用炒菜鍋用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑。在此變更過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是 ()A.4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3B.2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2C.2H2O+O2+4e-4OH-D.Fe-3e-Fe3+【解析】選D。家用炒菜鍋中Fe、C構(gòu)成原電池的兩極。用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑是因?yàn)樵诔睗竦沫h(huán)境中鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕。負(fù)極:Fe-2e-Fe2+,正極:2H2O+O2+4e-4OH-,總反應(yīng):2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,生成的Fe(OH)2不穩(wěn)定又被空氣中的氧氣氧化為紅褐色的Fe(OH)3,反應(yīng)化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3能分解生成鐵銹。A、B、C正確。2.(2024·襄陽(yáng)高二檢測(cè))下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是 ()A.金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程B.電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,負(fù)極汲取氧氣,產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D.金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同,但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生【解析】選D。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(xué)性質(zhì)比較活潑,外因是金屬與空氣、水或其他腐蝕性的物質(zhì)接觸,腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,所以A錯(cuò)誤;電化學(xué)腐蝕指不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過(guò)程,不須要外加電流,所以B錯(cuò)誤;鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,正極汲取氧氣,所以C錯(cuò)誤。3.(2024·西城區(qū)高二檢測(cè))我國(guó)某大城市今年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門(mén)測(cè)定,該城市整個(gè)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(duì)此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是 ()A.此腐蝕過(guò)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(shí),正極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-4OH-C.在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中有氫氣產(chǎn)生D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+【解析】選B。在鐵制品的腐蝕中,金屬鐵可以和溶液中的氫離子干脆發(fā)生化學(xué)腐蝕,鐵制品中含有鐵和碳,再加之電解質(zhì)環(huán)境,具備了原電池的構(gòu)成條件,也會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕,故A正確;發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),碳作正極,溶液中的氫離子得電子生成氫氣,正極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,故B錯(cuò)誤,C正確;發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),鐵作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,故D正確。4.(2024·合肥高二檢測(cè))下列說(shuō)法中,不正確的是 ()ABCD鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性,發(fā)生吸氧腐蝕鋼鐵表面水膜的酸性較強(qiáng),發(fā)生析氫腐蝕將鋅板換成銅板對(duì)鋼閘門(mén)愛(ài)護(hù)效果更好鋼閘門(mén)作為陰極而受到愛(ài)護(hù)【解析】選C。鋼鐵是鐵碳合金,當(dāng)表面水膜為弱酸性或中性溶液時(shí),易發(fā)生吸氧腐蝕,故A正確;鋼鐵是鐵碳合金,當(dāng)表面水膜為酸性較強(qiáng)時(shí),易發(fā)生析氫腐蝕,故B正確;Zn-Fe原電池,Fe為正極,可減緩腐蝕,假如換成Fe-Cu原電池,Fe為負(fù)極,可加快鋼閘門(mén)的腐蝕,故C錯(cuò)誤;通過(guò)連接外接電源的負(fù)極愛(ài)護(hù)鋼閘門(mén)不受腐蝕,這是陰極電愛(ài)護(hù)法,故D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·平頂山高二檢測(cè))下列金屬防腐的措施中,運(yùn)用陰極電愛(ài)護(hù)法的是()A.水中的鋼閘門(mén)連接電源的負(fù)極B.金屬護(hù)欄表面涂漆C.汽車(chē)底盤(pán)噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊【解析】選A。水中的鋼閘門(mén)連接電源的負(fù)極,鋼閘門(mén)為陰極,從而得以愛(ài)護(hù),A項(xiàng)正確;金屬護(hù)欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護(hù)欄與空氣接觸,從而減緩金屬護(hù)欄的腐蝕,B項(xiàng)錯(cuò)誤;汽車(chē)底盤(pán)噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸,C項(xiàng)錯(cuò)誤;地下鋼管連接鎂塊,形成了原電池,屬于犧牲陽(yáng)極愛(ài)護(hù)法,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2024·鄭州高二檢測(cè))利用如圖裝置進(jìn)行試驗(yàn),起先時(shí),U形管兩邊液面相平,密封好,放置一段時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是 ()A.左側(cè)發(fā)生吸氧腐蝕,右側(cè)發(fā)生析氫腐蝕B.一段時(shí)間后,左邊液面高于右邊液面C.a、b兩處具有相同的負(fù)極反應(yīng)式:Fe-2e-Fe2+D.a處溶液的pH增大,b處溶液的pH減小【解析】選D。左側(cè)電解質(zhì)溶液呈中性,因此發(fā)生吸氧腐蝕,右側(cè)電解質(zhì)溶液顯酸性,因此發(fā)生析氫腐蝕,故A正確;左側(cè)發(fā)生吸氧腐蝕,氣體壓強(qiáng)減小,右側(cè)發(fā)生析氫腐蝕,產(chǎn)生氣體,氣體壓強(qiáng)增大,因此左側(cè)的液面高于右側(cè),故B正確;吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式均為Fe-2e-Fe2+,故C正確;a處正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,溶液中c(OH-)增大,pH增大,b處消耗H+,c(H+)減小,pH增大,故D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·泰安高二檢測(cè))相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是()【解析】選C。A、B、D都形成原電池,鐵作負(fù)極,腐蝕速率加快;C中鐵表面鍍銅,鐵被愛(ài)護(hù)不易被腐蝕。6.(2024·肇慶高二檢測(cè))如圖所示,將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培育皿中,再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液,冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng)),下列敘述正確的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)()A.a中鐵釘旁邊呈現(xiàn)紅色B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)D.b中鋁條旁邊有氣泡產(chǎn)生【解析】選B。a、b均構(gòu)成原電池,a中Fe為負(fù)極,銅絲為正極,發(fā)生O2+2H2O+4e-4OH-,故a中銅絲處變紅,b中Al為負(fù)極,Fe為正極,旁邊有OH-生成,故B項(xiàng)正確。7.(2024·紹興高二檢測(cè))將一根較純鐵棒垂直沒(méi)入水中,由于深水處溶氧量較少,一段時(shí)間后發(fā)覺(jué)AB段產(chǎn)生較多鐵銹,BC段腐蝕嚴(yán)峻,下列關(guān)于此現(xiàn)象的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.鐵棒AB段發(fā)生的反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-B.腐蝕過(guò)程中在鐵棒上會(huì)產(chǎn)生微電流,且方向是從AB段到BC段C.向水中加入肯定量硫酸鉀固體后,對(duì)鐵棒的生銹速率幾乎無(wú)影響D.產(chǎn)生這種現(xiàn)象的本質(zhì)是鐵棒所處的化學(xué)環(huán)境不同【解析】選C。鐵在水中發(fā)生吸氧腐蝕,BC段作原電池負(fù)極,AB段作原電池正極,正極發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e-4OH-,故A項(xiàng)正確;腐蝕過(guò)程中電子從BC段流向AB段,電流方向?yàn)閺腁B段到BC段,故B項(xiàng)正確;向水中加入肯定量的硫酸鉀固體后,離子濃度增大,鐵棒的生銹速率增大,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;此原電池的構(gòu)成是由于鐵棒所處的化學(xué)環(huán)境不同,故D項(xiàng)正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 ()A.正極的電極反應(yīng)為2H++2e-H2↑B.此過(guò)程中還涉及的反應(yīng):4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此過(guò)程中銅并不被腐蝕D.此過(guò)程中電子從Fe流向Cu【解析】選A。吸氧腐蝕的電極反應(yīng):負(fù)極:2Fe-4e-2Fe2+,正極:O2+2H2O+4e-4OH-,溶液中發(fā)生反應(yīng):Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,Fe(OH)2接著被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一部分水形成鐵銹。8.糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等,其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是 ()A.脫氧過(guò)程是吸熱反應(yīng),可降低溫度,延長(zhǎng)糕點(diǎn)保質(zhì)期B.脫氧過(guò)程中鐵作原電池正極,電極反應(yīng):Fe-3e-Fe3+C.脫氧過(guò)程中碳作原電池負(fù)極,電極反應(yīng):2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12g鐵粉的脫氧劑,理論上最多能汲取氧氣336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【解析】選D。鋼鐵腐蝕中鐵作負(fù)極,碳作正極,B、C錯(cuò)誤;n(Fe)=0.02mol,負(fù)極電極反應(yīng)式:2Fe-4e-2Fe2+,生成的Fe2+與正極生成的OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3,所以0.02molFe最終失去0.06mol電子,消耗n(O2)==0.015mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下為336mL,D正確。9.(2024·成都高二檢測(cè))利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)。下列說(shuō)法不正確的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)A.若X為鋅棒,開(kāi)關(guān)K置于M處,可減緩鐵的腐蝕,采納了犧牲陽(yáng)極愛(ài)護(hù)法B.若X為鋅棒,開(kāi)關(guān)K置于N處,X極的反應(yīng):4OH--4e-O2↑+2H2OC.若X為碳棒,開(kāi)關(guān)K置于N處,可減緩鐵的腐蝕,采納了陰極電愛(ài)護(hù)法D.若X為碳棒,開(kāi)關(guān)K置于M處,X極的反應(yīng):O2+4e-+2H2O4OH-【解析】選B。X為鋅棒,K位于M時(shí),為原電池,鋅為負(fù)極,被腐蝕,愛(ài)護(hù)了鐵,A對(duì);X為鋅棒,開(kāi)關(guān)K置于N處,為電解池,鋅棒為陽(yáng)極:Zn-2e-Zn2+,B錯(cuò);若X為碳棒,開(kāi)關(guān)K置于N處,為電解池,鐵棒作陰極,被愛(ài)護(hù),C對(duì);若X為碳棒,開(kāi)關(guān)K置于M處,為原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,X極:O2+4e-+2H2O4OH-,D對(duì)。二、非選擇題(本題包括1小題,共16分)10.(2024·石家莊高二檢測(cè))依據(jù)如圖裝置,回答下列問(wèn)題。(1)C中Fe極的電極反應(yīng)式為

_________________________________。

(2)B中Fe極的電極反應(yīng)式為

_________________________________,

Cu極旁邊溶液的pH____________(填“增大”“減小”或“不變”)。

比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率,由快到慢的依次是_____________________。

【解析】(1)裝置C中Zn-Fe-稀硫酸構(gòu)成原電池,其中Zn作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,Fe作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑。(2)裝置B中,Cu-Fe-海水構(gòu)成原電池,其中負(fù)極(Fe):2Fe-4e-2Fe2+,正極(Cu):2H2O+O2+4e-4OH-。該裝置本質(zhì)上是發(fā)生的吸氧腐蝕,故Cu極旁邊c(OH-)增大,pH增大。鐵被腐蝕的快慢依次為B>A>C。答案:(1)2H++2e-H2↑(2)2Fe-4e-2Fe2+增大B>A>C【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·青島高二檢測(cè))如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上探討的重點(diǎn)內(nèi)容。為探討鐵銹蝕的影響因素,某同學(xué)做了如下探究試驗(yàn):序號(hào)內(nèi)容試驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥的空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依舊光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一小時(shí)鐵絲表面依舊光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫下的氧氣流中一小時(shí)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(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過(guò)氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比試驗(yàn)5嚴(yán)峻請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)上述試驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是____________(填序號(hào));在電化學(xué)腐蝕中,負(fù)極反應(yīng)是_____________________________________________,

正極反應(yīng)是

_____________________________________________。

(2)由該試驗(yàn)可知,影響鐵銹蝕速率的因素是

___。

(3)為防止鐵的銹蝕,工業(yè)上普遍采納的方法是________________________(答兩種方法)。

【解析】(1)只要鐵絲表面變暗則發(fā)生了腐蝕,由試驗(yàn)現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得動(dòng)身生了電化學(xué)腐蝕的試驗(yàn)為3、4、5、6。(2)試驗(yàn)內(nèi)容中進(jìn)行對(duì)比的濕度、溫度、O2的濃度(氧氣流與空氣)、電解質(zhì)溶液(NaCl溶液)等條件就是影響鐵銹蝕速率的因素。(3)從變更物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面及覆蓋愛(ài)護(hù)層、原電池原理等方面進(jìn)行思索。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)的存在(3)電鍍、噴油漆、噴鍍等表面覆蓋愛(ài)護(hù)層,犧牲陽(yáng)極愛(ài)護(hù)法等(其他答案合理即可)(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)11.(2024·北京高考)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極愛(ài)護(hù)法,試驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無(wú)明顯變更試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說(shuō)法不正確的是 ()A.對(duì)比②③,可以判定Zn愛(ài)護(hù)了FeB.對(duì)比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn愛(ài)護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D.將Zn換成Cu,用①的方法可推斷Fe比Cu活潑【解析】選D。依據(jù)試驗(yàn)②的現(xiàn)象可知,在酸化的3%NaCl溶液中Fe電極未溶解,依據(jù)試驗(yàn)③的現(xiàn)象可知,Fe在酸化的3%NaCl溶液生成了Fe2+,兩者比照,可以判定Zn愛(ài)護(hù)了Fe,A正確;依據(jù)試驗(yàn)②取出Fe旁邊的溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,無(wú)明顯變更,可知Fe電極旁邊未生成Fe2+,而試驗(yàn)①中Fe表面變藍(lán),說(shuō)明K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化,B、C正確;將Zn換成Cu,用①的方法K3[Fe(CN)6]可將Fe氧化,Fe表面也會(huì)生成藍(lán)色沉淀,不能依據(jù)電化學(xué)原理推斷Fe比Cu活潑。【延長(zhǎng)探究】試驗(yàn)③中金屬鐵發(fā)生的腐蝕是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕?寫(xiě)出相關(guān)的電極反應(yīng)式。提示:析氫腐蝕。由于電解質(zhì)溶液是酸化的3%NaCl溶液,因此發(fā)生析氫腐蝕,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+(負(fù)極),2H++2e-H2↑(正極)。12.(2024·牡丹江高二檢測(cè))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象如下。分析圖象,以下結(jié)論錯(cuò)誤的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)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+【解析】選C。依據(jù)pH=2時(shí)錐形瓶中氣體壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系知,壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而漸漸增大,說(shuō)明該裝置中發(fā)生了析氫腐蝕,可推知溶液pH≤2時(shí),生鐵發(fā)生析氫腐蝕,故A項(xiàng)正確;pH=4時(shí)錐形瓶中氣體壓強(qiáng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而漸漸減小,說(shuō)明發(fā)生了吸氧腐蝕,故B項(xiàng)正確;依據(jù)壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系圖知,pH=2的溶液和pH=4的溶液中,變更相同的壓強(qiáng)時(shí)所用時(shí)間不同,前者比后者時(shí)間長(zhǎng),說(shuō)明吸氧腐蝕速率大于析氫腐蝕速率,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;兩溶液中都發(fā)生電化學(xué)腐蝕,鐵均作負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式均為Fe-2e-Fe2+,故D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共18分)13.某探究小組用鐵釘被腐蝕的快慢試驗(yàn)來(lái)探討防止鋼鐵腐蝕的方法。所用試劑:材質(zhì)相同的無(wú)銹鐵釘數(shù)個(gè),食鹽水、碳酸水、植物油各多量,試驗(yàn)溫度為298K、308K,每次試驗(yàn)取用鐵釘?shù)臄?shù)量相同。液體體積相同且足量,用大小相同的試管試驗(yàn)。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(1)請(qǐng)完成以下試驗(yàn)設(shè)計(jì)表,并在試