新教材適用2024-2025學年高中化學第4章化學反應與電能第3節(jié)金屬的腐蝕與防護提能作業(yè)新人教版選擇性必修1

第四章第三節(jié)A級·基礎達標練一、選擇題1．如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的依次為(C)A．②①③④ B．④③①②C．④②①③ D．③②④①解析：②③④實質均為原電池裝置。③中Fe為正極被愛護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但相對來說，F(xiàn)e和Cu的金屬活動性的差別比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中為一般的腐蝕。2．鐵鍋用水清洗放置后出現(xiàn)紅褐色的銹斑，在此改變過程中不發(fā)生的反應是(A)A．Fe－3e－=Fe3＋B．O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2解析：鐵鍋用水清洗放置后出現(xiàn)紅褐色的銹斑，發(fā)生電化學腐蝕，負極上鐵失去電子生成Fe2＋，正極上氧氣得到電子，且Fe(OH)2易被氧化，負極反應為Fe－2e－=Fe2＋，B、C、D均可發(fā)生，故選A。3．下列有關金屬腐蝕與防護的說法不正確的是(A)A．純銀器的表面在空氣中因電化學腐蝕慢慢變暗B．當鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起愛護作用C．金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕更為普遍D．相對于在內河行駛的輪船來說，海輪更簡單被腐蝕解析：銀和空氣中H2S反應生成黑色Ag2S，發(fā)生化學腐蝕慢慢變暗，A項錯誤；由于鋅比鐵活潑，形成原電池，鋅作負極，鐵作正極仍被愛護，B項正確；金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕更常見，C項正確；相對于內河河水，海水中電解質濃度大，海輪更易被腐蝕，D項正確。4．如圖表示鋼鐵在海水中的銹蝕過程的模型，以下有關說法正確的是(D)A．該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B．正極為C，發(fā)生的反應為氧化反應C．在強酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕D．正極反應為2H2O＋O2＋4e－=4OH－解析：鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕環(huán)境中構成原電池，鐵作負極，碳作正極，由圖示看發(fā)生的是吸氧腐蝕，即在強酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，正極發(fā)生還原反應，反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故選D。5．中國在南極建設的第四個科學考察站——泰山站，如圖所示。為了延長考察站基礎設施運用壽命，在鋼鐵設備表面鑲嵌一些金屬塊(M)下列說法正確的是(B)A．金屬塊M可能是銅，發(fā)生氧化反應B．這種愛護方法叫犧牲陽極法C．科學考察站里的設備在潮濕空氣中主要發(fā)生化學腐蝕D．若采納外加電流法，設備應與電源正極相連解析：M應比鐵活潑，如M為鋅、鎂等，M不能為銅，A錯誤；利用原電池原理愛護金屬，這種方法叫犧牲陽極法，B正確；金屬在空氣中主要發(fā)生電化學腐蝕，C錯誤；利用外加電流法，設備應與電源負極相連，D錯誤。6．北溪1號和2號自然氣管道被炸毀，導致管道中被包袱的金屬材料Fe被腐蝕。下列有關說法正確的是(C)A．鋼鐵在海水中主要發(fā)生析氫腐蝕B．鋼鐵在海水中構成原電池，負極反應為Fe－3e－=Fe3＋C．可利用外加電流法愛護輸氣管道D．可以在鋼鐵表面鍍一層銅，當銅破損時，仍能愛護鋼鐵解析：海水為中性，鋼鐵在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕，A錯誤；鐵失去電子生成亞鐵離子，負極反應為Fe－2e－=Fe2＋，B錯誤；可利用外加電流的陰極愛護法愛護輸氣管道，C正確；銅不如鐵活潑，導致鐵做負極加速鐵的腐蝕，D錯誤。故選C。二、非選擇題7．回答下列問題：(1)如圖是試驗室探討海水對鐵閘不同部位腐蝕狀況的剖面示意圖。①該電化學腐蝕稱為_吸氧腐蝕__。②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_B__(填字母)。③以鋅為負極，采納犧牲陽極的陰極愛護法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應在_C__處(填字母)。(2)石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應標注：答案：(3)下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的依次是_④>②>①>③__。(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_B__(填字母)。A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－=H2↑B．K1閉合，石墨棒四周溶液pH漸漸上升C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極愛護法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體解析：(1)①由圖可知，海水溶液為弱酸性，則Fe失去電子，正極上氧氣得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為吸氧腐蝕。②A處沒有接觸電解質，C、D兩處沒有接觸空氣，故產(chǎn)生鐵銹最多的是B，故答案為B。③鋅塊應固定在腐蝕最嚴峻的C處形成原電池，鋅作負極，鐵閘作正極，得到愛護，故答案為C。(2)銅比石墨活潑，所以應用外加電流的陰極愛護法愛護銅，所以石墨作陽極，銅作陰極，故答案為。(3)①發(fā)生化學腐蝕，②發(fā)生電化學腐蝕，鐵作負極，被腐蝕，③發(fā)生電化學腐蝕，鐵作正極，被愛護，④為電解池裝置，F(xiàn)e做陽極，腐蝕最快，鐵被腐蝕時由快到慢的依次是④>②>①>③，故答案為④>②>①>③。(4)K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e易失電子生成亞鐵離子而作負極，負極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，故A錯誤；K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負極、C作正極，正極反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，正極旁邊有OH－生成導致溶液pH增大，故B正確；K2閉合，該裝置是電解池，C作陽極、Fe作陰極，F(xiàn)e被愛護，因為有外加電源，所以屬于外加電源的陰極愛護法，故C錯誤；K2閉合，該裝置是電解池，C作陽極、Fe作陰極，F(xiàn)e被愛護，陽極上Cl－放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和OH－，陽極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑、陰極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，依據(jù)電極反應式知，電路中通過0.002NA個電子即0.002mol電子，陽極上生成n(Cl2)＝0.002mol/2×1＝0.001mol，陰極上生成n(H2)＝0.002mol/2×1＝0.001mol，所以兩個電極共產(chǎn)生0.002mol氣體，故D錯誤。故選B。8．電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換等方面應用廣泛。(1)①鋼鐵在海水中簡單發(fā)生電化學腐蝕，負極反應式是Fe－2e－=Fe2＋。②圖1中，為減緩鋼閘門的腐蝕，材料B可以選擇_Zn__(填“Zn”或“Cu”)。(2)圖2為鋼鐵防護模擬試驗裝置，則鐵作_陰__極，檢測鋼鐵愛護效果的方法是取少量鐵電極旁邊的溶液于試管中，_滴加鐵氰化鉀(或K3Fe(CN)6)溶液，若無藍色沉淀產(chǎn)生__，則說明愛護效果好。(3)氫氧燃料電池是一種新型的化學電源，其構造如圖3所示：a、b為多孔石墨電極，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電。①a的電極反應式是H2＋2OH－－2e－=2H2O；②若電池共產(chǎn)生20mol水，則電路中通過了_40__mol的電子。解析：(1)①負極失去電子發(fā)生氧化反應，留意電極反應中，鐵失去電子肯定生成二價鐵，反應式為Fe－2e－=Fe2＋；②為了減緩海水對鋼閘門的腐蝕，材料B的活潑性應當強于鐵，作負極，才能滿意犧牲陽極的愛護法，故選Zn。(2)外加電流的陰極愛護法，鐵應當與電源的負極相連，作陰極。溶液中沒有亞鐵離子則愛護效果好，檢驗無亞鐵離子的方法和現(xiàn)象是滴加鐵氰化鉀(或K3Fe(CN)6)溶液，若無藍色沉淀產(chǎn)生，則說明愛護效果好。(3)①a極氫氣失電子作負極，反應式為H2＋2OH－－2e－=2H2O。②由總反應2H2＋O2=2H2O可得：2H2O～4e－，則當產(chǎn)生20mol水時，電路中通過了40mol的電子。B級·實力提升練一、選擇題1．肯定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說法不正確的是(C)A．在pH<4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B．在pH>6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．在pH>14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減慢解析：當pH＜4，酸性強，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，A項正確；pH＞6，酸性較弱，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，B項正確；pH＞14強堿性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C項錯誤；煮沸除氧的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率減慢，D項正確。2．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，如圖。下列說法不正確的是(A)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gC．若在金屬表面涂一層油脂能防止鐵鉚釘被腐蝕D．若將該銅板與直流電源負極相連，則鐵銅均難被腐蝕解析：A項，依據(jù)圖示可知左側Cu上發(fā)生吸氧腐蝕，右側Cu上發(fā)生析氫腐蝕，則兩個銅極上的反應是O2＋4e－＋4H＋=2H2O,2H＋＋2e－=H2↑，錯誤；B項，若水膜中溶有食鹽，增加吸氧腐蝕介質的導電性，將加快鐵鉚釘?shù)母g，正確；C項，在金屬表面涂一層油脂，能使金屬與氧氣隔離，不能構成原電池，所以能防止鐵鉚釘被腐蝕，正確；D項，若將該銅板與電源負極相連，相當于外界電子由銅電極強制轉送給鐵，從而抑制鐵失電子而不易被腐蝕，正確。3．探討金屬腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關說法不正確的是(B)A．圖1：a點溶液變紅B．圖1：a點的鐵比b點的鐵腐蝕嚴峻C．圖2：若d為鋅，則鐵不易被腐蝕D．圖2：正極的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：食鹽水的邊緣處與空氣接觸，氧氣得電子，故a處電極方程式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，a點溶液變紅，A正確；a點與空氣接觸，氧氣得電子發(fā)生還原反應，a點為正極，b點為負極，負極被腐蝕，所以b點的鐵比a點的鐵腐蝕嚴峻，B錯誤；Fe和Zn形成原電池，Zn為負極，鐵為正極，正極被愛護，則鐵不易被腐蝕，C正確；圖2中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，D正確。4．利用物質由高濃度向低濃度自發(fā)擴散的能量可制成濃差電池。在海水中的不銹鋼制品，縫隙處氧濃度比海水低，易形成濃差電池而發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙處腐蝕機理如圖所示。下列說法不正確的是(B)A．金屬縫隙內表面為負極，外自由表面為正極B．縫隙內溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進入縫隙D．正極的電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：依據(jù)氧氣得電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，所以金屬縫隙外自由表面為正極，金屬縫隙內表面為負極，A正確；金屬縫隙外自由表面為正極，生成氫氧根離子，縫隙外溶液pH增大，加快了縫隙內腐蝕速率，B錯誤；陰離子由正極向負極移動，所以大量Cl－進入縫隙維持電中性，C正確；正極為氧氣得電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D正確。故選B。5．某探討小組為探究鐵發(fā)生電化學腐蝕的影響因素，將混合勻稱的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖甲)從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強改變結果如圖乙，下列敘述錯誤的是(C)A．圖丙中，發(fā)生腐蝕時電子轉移方向如箭頭所示B．圖乙中，t2時容器中壓強明顯小于起始壓強是因為鐵粉發(fā)生了吸氧腐蝕C．碳粉表面的電極反應式只有O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．若將丙圖中的C換成Zn，鐵的腐蝕速率會大大降低，這是利用了犧牲陽極的愛護法解析：鐵粉和碳粉形成原電池，碳作正極，起先時發(fā)生析氫腐蝕，正極反應為2H＋＋2e－=H2↑，后來發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故C項錯誤。二、非選擇題6．以NaCl為主要成分的融雪劑會腐蝕橋梁、鐵軌等鋼鐵設備。某探討小組探究NaCl溶液對鋼鐵腐蝕的影響。(1)將濾紙用3.5%的NaCl溶液潤濕，涂上鐵粉、碳粉的混合物，貼在表面皿上。在濾紙上加幾滴檢驗試劑，再緩慢加入NaCl溶液至沒過濾紙，操作如下所示：①試驗ⅰ的現(xiàn)象說明，得電子的物質是_O2__。②碳粉的作用是_與鐵組成原電池，作原電池的正極__。③為了說明NaCl的作用，須要補充的比照試驗是_用水代替NaCl溶液進行上述試驗__。(2)向如圖示裝置的燒杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，閉合K，指針未發(fā)生偏轉。加熱燒杯a，指針向右偏轉。①取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出現(xiàn)藍色沉淀，b中無改變，b中鐵片作_正__極。②加熱后，指針發(fā)生偏轉的緣由可能是_溫度上升，F(xiàn)e還原性增加，反應速率加快__。(3)用(2)中圖示裝置探究不同濃度NaCl溶液對鋼鐵腐蝕的影響，向燒杯a、b中各加入30mL不同質量分數(shù)的NaCl溶液，試驗記錄如下表所示。試驗ab指針偏轉方向I0.1%0.01%向右Ⅱ0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%飽和溶液向右①Ⅱ中，b中電極發(fā)生的電極反應式是Fe－2e－=Fe2＋。②Ⅲ中，鐵在飽和NaCl溶液中不易被腐蝕。查閱資料可知：在飽和NaCl溶液中O2濃度較低，鋼鐵不易被腐蝕。設計試驗證明：_另取兩個燒杯，分別往其中加入鐵片和肯定量的飽和NaCl溶液，再分別滴加幾滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一個燒杯中通入O2，視察現(xiàn)象__。(4)依據(jù)上述試驗，對鋼鐵腐蝕有影響的因素是_溫度、NaCl溶液的濃度、O2的濃度__。解析：(1)①鐵、碳以氯化鈉溶液為電解質形成原電池，酚酞變紅說明生成氫氧根離子，發(fā)生吸氧腐蝕，故得電子的物質是O2；②鐵與碳以氯化鈉溶液為電解質形成原電池，鐵作原電池負極，碳作正極；③為了說明NaCl的作用，須要補充的比照試驗是，用水作電解質，代替氯化鈉進行上述試驗；(2)①K3Fe(CN)6溶液與二價鐵離子反應生成藍色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN