2024高中化學(xué)第四章課下能力提升二十二金屬的電化學(xué)腐蝕與防護含解析新人教版選修4

PAGEPAGE7金屬的電化學(xué)腐蝕與防護一、選擇題1．下列金屬防腐的措施中，運用外加電流的陰極愛護法的是()A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B．金屬護欄表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜D．地下鋼管連接鎂塊解析：選A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，鋼閘門為陰極，從而得以愛護，A項正確；金屬護欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護欄與空氣接觸，從而減緩金屬護欄的腐蝕，B項錯誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C項錯誤；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極愛護法，D項錯誤。2．如圖表示的是鋼鐵在海水中的銹蝕過程，以下有關(guān)說法正確的是()A．該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B．正極為C，發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)C．在酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕D．正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：選D鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕的環(huán)境中構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，碳作正極。從圖中看出，海水中的氧氣削減，所以發(fā)生了吸氧腐蝕，故A錯誤；碳作正極，發(fā)生的反應(yīng)為還原反應(yīng)，故B錯誤；在酸性環(huán)境下，原電池的正極發(fā)生H＋得電子的還原反應(yīng)，析出氫氣，即在酸性條件下發(fā)生的是析氫腐蝕，故C錯誤；吸氧腐蝕時，氧氣在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故D正確。3．[雙選]為愛護地下鋼管不受腐蝕，可實行的措施是()A．與石墨棒相連B．與直流電源負(fù)極相連C．與直流電源正極相連D．與鋅板相連解析：選BD防止金屬腐蝕的電化學(xué)愛護法中，一是犧牲陽極的陰極愛護法，二是外加電源的陰極愛護法，B是外加電源的陰極愛護法，D是犧牲陽極的陰極愛護法。4．我國某大城市今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()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，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－C．在電化學(xué)腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生D．發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋解析：選B金屬鐵的腐蝕中，金屬鐵可以和溶液中的H＋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，也會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，故A正確；發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，碳作正極，溶液中的H＋得電子生成氫氣，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，故B錯誤，C正確；發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鐵作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故D正確。5．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)，下列敘述正確的是()A．a(chǎn)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(chǎn)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Ba、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，F(xiàn)e為正極，旁邊有OH－生成，故B項正確。6.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯誤的是()A．正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．將石墨電極改成Mg電極，難以視察到鐵銹生成C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹D．分別向鐵、石墨電極旁邊吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快解析：選D鐵是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A項正確；但若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被愛護，難以看到鐵生銹，B項正確；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電實力增加，加快腐蝕速率，C項正確；將氧氣吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快，D項錯誤。7.如圖是金屬犧牲陽極的陰極愛護法的試驗裝置，有關(guān)說法正確的是()A．該裝置為電解池B．本試驗犧牲了金屬Fe來愛護金屬ZnC．若加入K3[Fe(CN)6]溶液后，F(xiàn)e電極旁邊不會產(chǎn)生特征的藍(lán)色沉淀D．遠(yuǎn)洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn長時間沒有什么變更，不須要更換解析：選C依據(jù)圖示，裝置中沒有電源，屬于原電池，故A錯誤；鋅的活潑性比鐵強，鋅作負(fù)極，被腐蝕，本試驗犧牲了金屬Zn來愛護金屬Fe，故B錯誤；鋅的活潑性比鐵強，鋅作負(fù)極，鐵沒有被腐蝕，加入K3[Fe(CN)6]溶液后，F(xiàn)e電極旁邊不會產(chǎn)生特征的藍(lán)色沉淀，故C正確；遠(yuǎn)洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn會被腐蝕，須要定期更換，故D錯誤。8.銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是()A．正極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．此過程中還涉及的反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此過程中銅并不被腐蝕D．此過程中電子從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↓，F(xiàn)e(OH)2接著被氧化：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫去一部分水形成鐵銹。9．為探討金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一星期，下列對試驗結(jié)束時現(xiàn)象描述不正確的是()A．裝置Ⅰ左側(cè)的液面肯定會上升B．左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)峻D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕解析：選B裝置Ⅰ中潮濕的水蒸氣為中性，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，左側(cè)的液面肯定會上升；裝置Ⅱ中潮濕的水蒸氣為酸性，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，左側(cè)的液面下降，故左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的高；裝置Ⅱ中銅與鐵構(gòu)成原電池，腐蝕最為嚴(yán)峻；裝置Ⅲ中鐵釘處于干燥環(huán)境，幾乎沒被腐蝕。10．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)峻B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：選B圖a中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A項錯誤；圖b中開關(guān)由M置于N，Cu-Zn作正極，腐蝕速率減小，B項正確；圖c中接通開關(guān)時Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C項錯誤；圖d中干電池放電時MnO2發(fā)生還原反應(yīng)，體現(xiàn)還原性，D項錯誤。二、非選擇題11．如圖所示，水槽中的試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天視察。(1)鐵釘漸漸生銹，鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈____________，發(fā)生________腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)，電極反應(yīng)：負(fù)極為_______________________________________________________，正極為________________________________________________________________________。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈____________，發(fā)生________腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)，電極反應(yīng)：負(fù)極為_______________________________________________________，正極為________________________________________________________________________。(4)若溶液甲為水，溶液乙為海水，則鐵釘在________(填“甲”或“乙”)溶液中腐蝕的速率快。解析：鐵釘是鐵合金，主要由鐵和碳組成，外加電解質(zhì)溶液，可構(gòu)成原電池，此時發(fā)生的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。依據(jù)腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強減小，氣體被汲取，是發(fā)生吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)壓強增大，生成氣體，是發(fā)生析氫腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)。對于同一金屬來說，在強電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率大于在弱電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率。答案：(1)電化學(xué)(2)堿性、弱酸性或中性吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)較強的酸性析氫Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(4)乙12．如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上探討的重點內(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：序號內(nèi)容試驗現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥的空氣中一個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鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面灰暗程度比試驗5嚴(yán)峻請回答以下問題：(1)上述試驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是________(填序號)；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是_________________________________，正極反應(yīng)是__________________________________。(2)由該試驗可知，可以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，由試驗現(xiàn)象(鐵絲表面變灰暗)得動身生了電化學(xué)腐蝕的試驗為3、4、5、6。(2)試驗內(nèi)容中進行對比的濕度、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)方面及覆蓋愛護層、原電池原理等方面進行思索。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、發(fā)藍(lán)、噴油漆、噴鍍等表面覆蓋愛護層，犧牲陽極的陰極愛護法等(其他答案合理即可)[實力提升]13．某探究小組用鐵釘被腐蝕的快慢試驗來探討防止鋼鐵腐蝕的方法。所用試劑有：材質(zhì)相同的無銹鐵釘數(shù)個，食鹽水、碳酸水、植物油各多量，試驗溫度為298K、308K，每次試驗取用鐵釘?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。(1)請完成以下試驗設(shè)計表，并在試驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的試驗編號：試驗編號T/K試管內(nèi)取用液體試驗?zāi)康蘑?98食鹽水(Ⅰ)試驗①和②探究不同電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅱ)試驗①和________探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響(Ⅲ)試驗①和________探究鐵釘是否接觸電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響②③④(2)請依據(jù)上述試驗，推斷下列有關(guān)鋼鐵制品防腐的說法正確的是________(填字母)。A．在鐵門、鐵窗表面涂上油漆B．自行車各部件因有防護涂層或電鍍等防腐措施，所以不須要停放在能遮雨的地方C．家用鐵制廚具每次用完后應(yīng)擦干放置在干燥處D．把擋水鐵閘門與直流電源的正極連接且構(gòu)成回路，可削減鐵閘門的腐蝕速率解析：(1)試驗Ⅰ探究不同電解質(zhì)對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證溫度不變(仍為298K)，變更電解質(zhì)(選用碳酸水)。試驗Ⅱ探究溫度對鐵釘腐蝕快慢的影響，因此保證電解質(zhì)不變(仍為食鹽水)，變更溫度(選308K)。試驗Ⅲ探究鐵釘是否接觸電解質(zhì)溶液對鐵釘腐蝕快慢的影響。因此保證溫度不變(仍為298K)，變更試管內(nèi)液體(選植物油)。(2)A項涂油漆愛護鋼窗，使鐵窗與四周物質(zhì)隔開，正確；自行車放在干燥處，不易形成原電池，能降低腐蝕速率，B錯誤，C正確；D項擋水鐵閘門應(yīng)與直流電源的負(fù)極相連，使之作電解池的陰極，才能起到愛護作用，D錯誤。答案：(1)試驗編號T/K試管內(nèi)取用液體試驗?zāi)康蘑?98食鹽水(Ⅱ)③(Ⅲ)④(只要與前面③、④對應(yīng)即可)②298碳酸水③308食鹽水④298植物油(2)AC14．關(guān)于鐵生銹的機理有人提出如下步驟：①Fe(s)－2e―=Fe2＋；②H＋＋e－=H；③4H＋O2(g)=2H2O；④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O=2(Fe2O3·xH2O)(s)＋8H＋依據(jù)以上過程，回答下列問題：(1)依據(jù)以上機理，推斷下列說法正確的是________。A．以上銹蝕過程是發(fā)生的化學(xué)腐蝕B．從銹蝕反應(yīng)的最終結(jié)果看，水既是氧化劑，又是還原劑C．反應(yīng)的實質(zhì)是氧氣被還原，金屬鐵被氧化D．從反應(yīng)機理看，銹蝕過程發(fā)生的是析氫腐蝕(2)某鐵件需長期浸于水下，為了削減腐蝕，想實行下列措施，其中正確的有________。A．給鐵件鉚上一些鋅板B．給鐵件通入直流電，把鐵件與電源正極連接C．在制造鐵件時，在鐵中摻入肯定比例的銅制成合金D．在鐵件表面涂上一層較厚的瀝青(3)現(xiàn)有質(zhì)量為1000g的某鐵件已在水下生銹，若測知整個銹蝕過程中有6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則參與反應(yīng)的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L，反應(yīng)后鐵件的質(zhì)量為________g(已知鐵銹Fe2O3·xH2O中x值為1)。解析：(1)依據(jù)反應(yīng)機理，將方程式疊加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得：4Fe＋3O2＋2xH2