高二化學(xué)反應(yīng)原理課時(shí)作業(yè)13：1.3.3金屬的腐蝕與防護(hù)

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第3課時(shí)金屬的腐蝕與防護(hù)[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]一、金屬的腐蝕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(shí)，首先是鍍層被氧化C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)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(xué)腐蝕[解析]A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，為M－ne－=Mn＋；B中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)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(xué)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(xué)腐蝕。[答案]C2.下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是()A.光亮的自行車(chē)鋼圈不易生銹B.黃銅(Cu－Zn合金)制的銅鑼不易生銹C.銅、鋁電線一般不連接起來(lái)作導(dǎo)線D.生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹[解析]B、C、D項(xiàng)均與原電池有關(guān)，能用電化學(xué)知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)蔬xA。[答案]A3.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(shuō)法不正確的是()A.錫青銅的熔點(diǎn)比純銅低B.在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對(duì)銅起保護(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(guò)程，但不是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程[解析]錫青銅是合金，合金的熔點(diǎn)比任何一種純金屬的熔點(diǎn)都低，一般合金的硬度比任何一種純金屬的硬度都大，A正確；由于錫比銅活潑，故在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，錫失電子保護(hù)銅，B正確；潮濕的環(huán)境將會(huì)加快金屬的腐蝕，C正確；電化學(xué)腐蝕過(guò)程實(shí)質(zhì)是金屬失去電子生成金屬陽(yáng)離子，有電子的轉(zhuǎn)移，屬于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，D錯(cuò)。[答案]D二、鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕4.銅板上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)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C.此過(guò)程中銅并不被腐蝕D.此過(guò)程中電子從Fe移向Cu[解析]該圖表示吸氧腐蝕，其中鐵鉚釘為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，銅板做正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，當(dāng)形成Fe(OH)2后，還發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。[答案]A5.為了探究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用不同金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定下降B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置Ⅰ一定比裝置Ⅱ左側(cè)液面低C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕[解析]裝置Ⅰ中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被浸蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升；裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池也會(huì)加速鐵釘?shù)母g而放出更多的H2，使左測(cè)液面下降得更多，右側(cè)液面上升得更多；裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無(wú)揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時(shí)間內(nèi)幾乎沒(méi)有被浸蝕。[答案]B6.鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下說(shuō)法正確的是()A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B.正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－=4OH－C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕[答案]A7.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是()A.生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕[答案]B三、金屬的防護(hù)方法8.下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是()A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B.鋁片不用特殊方法保護(hù)C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后反應(yīng)速率增大D.鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用[解析]選項(xiàng)A是通過(guò)構(gòu)成Zn－Fe原電池，在船殼上加鋅塊作原電池的負(fù)極，從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕。選項(xiàng)B可形成氧化膜保護(hù)鋁。選項(xiàng)C中由于發(fā)生Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池，從而增大了反應(yīng)速率。選項(xiàng)D中一旦金屬鍍層受損后，分別形成Zn－Fe原電池和Fe－Sn原電池，前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵，而后者Fe首先被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。[答案]B9.下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是()A.在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B.將鋼鐵制品放置在潮濕處C.在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D.將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連[答案]B10.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如下圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.d為石墨，鐵片腐蝕加快B.d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑[解析]由于活動(dòng)性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化為Fe2＋進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒(méi)有形成原電池時(shí)的速率快，正確。B.d為石墨，由于中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正確。C.若d為鋅塊，則由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。D.d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯(cuò)誤。[答案]D[能力提升]11.鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題。(1)生產(chǎn)中可用鹽酸來(lái)除鐵銹。現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。(2)下列裝置可防止鐵棒被腐蝕的是________(填字母)。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕，裝置示意圖如圖。①A電極對(duì)應(yīng)的金屬是________(寫(xiě)元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為_(kāi)_______mol。③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因：_____________________________________________________________________。[答案](1)2FeCl3＋Fe=3FeCl2(2)BD(3)①銅Cu2＋＋2e－=Cu②0.08③鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕12.鐵是用途最廣的金屬材料之一，但生鐵易生銹。請(qǐng)討論電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有關(guān)鐵的性質(zhì)。(1)①某原電池裝置如上圖所示，右側(cè)燒杯中的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________，左側(cè)燒杯中的c(Cl－)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。②已知下圖甲、乙兩池的總反應(yīng)式均為Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，且在同側(cè)電極(指均在“左電極”或“右電極”)產(chǎn)生H2。請(qǐng)?jiān)趦沙厣蠘?biāo)出電極材料(填“Fe”或“C”)。(2)裝置丙中，易生銹的是______點(diǎn)(填“a”或“b”)。裝置丁中可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________________________________________________________________。[解析](1)①電池反應(yīng)中Fe作負(fù)極，石墨棒作正極，右側(cè)電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。由于平衡電荷的需要，鹽橋中的Cl－向負(fù)極遷移，故NaCl溶液中[Cl－]增大。②裝置乙是電解裝置，陰極(右側(cè))產(chǎn)生H2，同時(shí)根據(jù)總反應(yīng)式可知Fe只能作陽(yáng)極(左側(cè))。由已知條件知，在裝置甲中，F(xiàn)e作原電池的負(fù)極，在左側(cè)，C作原電池的正極，在右側(cè)。(2)裝置丙中由于a點(diǎn)既與電解液接觸，又與空氣接觸，故易生銹。裝置丁中鐵屑發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋，正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，生成的離子繼續(xù)反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O，由整個(gè)反應(yīng)來(lái)看，最終鐵屑表面會(huì)生成紅棕色的鐵銹，由于反應(yīng)消耗氧氣，因此試管內(nèi)液面上升。[答案](1)①2H＋＋2e－=H2↑增大②甲池中：左——Fe，右——C乙池中：左——Fe，右——C(2)a鐵屑表面生成紅棕色銹斑，試管內(nèi)液面上升13.鐵生銹是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計(jì)了如下圖所示的快速、易行的方法：首先檢查制取氧氣的裝置的氣密性，然后按上圖連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3min左右后，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為①直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒(méi)有發(fā)生銹蝕；②直形管中用蒸餾水浸過(guò)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(wèn)題：(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類(lèi)型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于_____________________________________________________________________。能表示其原理的電極反應(yīng)方程式為_(kāi)____________________________________________________________________________________________________________。(2)儀器A的名稱為_(kāi)_______________，其中裝的藥品可以是____________，其作用是_________________________________________________________________。(3)由實(shí)驗(yàn)可知，鐵生銹的條件為_(kāi)_____________。決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是________________________________________________________________。[答案](1)電化學(xué)腐蝕負(fù)極：2Fe－4e－=2Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)球形干燥管堿石灰(或無(wú)水CaCl2)干燥O2(3)與O2和水接觸氧氣濃度[拓展探究]14.某研究小組對(duì)鐵生銹進(jìn)行研究。(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C一組實(shí)驗(yàn)(如上圖)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，甲同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。①通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，可得出鐵生銹的外部條件是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。②鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________。③實(shí)驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過(guò)____________________處理；植物油的作用是____________________________________________________________________。④實(shí)驗(yàn)C中堿石灰的作用是______________________