2024-2025學年新教材高中化學第4章化學反應與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護分層作業(yè)課件新人教版選擇性必修1

第四章

分層作業(yè)25金屬的腐蝕與防護1235678910111213A級必備知識基礎練4題組1.金屬的腐蝕1.下列事實中,與電化學腐蝕無關的是(

)A.用銅質鉚釘鉚接鐵板,鐵板易被腐蝕B.為了保護海輪的船殼,常在船殼上附加鋅塊C.在空氣中,鋁表面會生成一層致密氧化膜D.埋在潮濕土壤里的鐵管比埋在干燥土壤里的鐵管更容易被腐蝕C12356789101112134解析

用銅質鉚釘鉚接鐵板時,鐵、銅及周圍的電解質溶液構成原電池,由于Fe的活動性比Cu強,Fe為原電池的負極,發(fā)生氧化反應,A正確;為了保護海輪的船殼,常根據(jù)原電池反應原理,在船殼上附加活動性比鐵強的鋅塊,鐵、鋅及周圍的海水構成原電池,鋅為負極,首先被氧化腐蝕,輪船得到了保護,B正確;在空氣中,鋁與空氣中的O2發(fā)生氧化還原反應產生一層致密氧化膜Al2O3,阻止金屬進一步氧化,故鋁具有一定的抗腐蝕性能,與電化學腐蝕無關,C錯誤;埋在潮濕土壤里的鐵管,Fe、其中的雜質C及周圍的電解質溶液會構成原電池,鐵作原電池的負極,發(fā)生電化學腐蝕,因而比埋在干燥土壤里的鐵管更容易被腐蝕,D正確。123567891011121342.某實驗小組擬探究食品袋里抗氧劑的抗氧化能力,裝置如圖所示:向兩支注射器中分別放入抗氧劑甲(1gFe粉、0.5g炭粉和0.5gNaCl)和抗氧劑乙(1gFe粉),向右拉動注射器活塞,各吸入50mL空氣,關閉注射器針頭的止水夾,均放置一周后,裝置1活塞向左移動的距離比裝置2長。下列說法錯誤的是(

)A.抗氧劑甲的抗氧化能力比抗氧劑乙的強B.用生石灰替代鐵粉,二者功能完全相同C.裝置1中發(fā)生吸氧腐蝕,炭粉作正極D.食品袋里抗氧劑能延長食品的保質期B12356789101112134解析

相同條件下裝置1活塞向左移動的距離比裝置2長,說明裝置1消耗氧氣多,抗氧化劑甲抗氧化能力比乙強,A正確;生石灰只能作為干燥劑,不能吸收氧氣,生石灰不能替代鐵粉,二者功能不相同,B錯誤;裝置1中發(fā)生吸氧腐蝕,鐵是較活潑的金屬,作負極,炭粉作正極,C正確;食品變壞腐敗主要是與氧氣發(fā)生氧化還原反應,加入抗氧劑能延長食品的保質期,D正確。123567891011121343.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(

)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-B12356789101112134解析

根據(jù)氧氣得電子發(fā)生還原反應生成OH-,故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OH-,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,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OH-,電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-,D正確。123567891011121344.下列對生鐵片銹蝕對比實驗的分析正確的是(

)序號①②③實驗現(xiàn)象8小時未觀察到明顯銹蝕8小時未觀察到明顯銹蝕1小時觀察到明顯的紅褐色銹蝕12356789101112134A.對比實驗①②③,說明苯能隔絕O2B.實驗①中,生鐵片未見明顯銹蝕的主要原因是缺少O2C.實驗②中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕D.實驗③中,屬于鐵的吸氧腐蝕,正極發(fā)生氧化反應,電極反應為O2+4e-+2H2O===4OH-答案

C12356789101112134解析

對比①②③,說明生鐵腐蝕,碳為正極,鐵為負極,需足量O2和水,由實驗③可知,苯不能隔絕O2,A錯誤。原電池的形成條件:有兩個活動性不同的電極、電解質溶液、閉合回路,金屬腐蝕時還要有空氣和水,實驗①中,生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2O,B錯誤。實驗②中,鐵能發(fā)生電化學腐蝕,但氧氣難溶于水,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕,C正確。實驗③中,鐵是負極,發(fā)生氧化反應,生成Fe2+,負極反應為Fe-2e-===Fe2+,在正極上發(fā)生還原反應,電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-,D錯誤。12356789101112134題組2.金屬的防護5.(2024·福建莆田五校聯(lián)考)支撐海港碼頭基礎的鋼管樁,常用電化學原理進行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(

)A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近零B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.此方法在化學上稱為犧牲陽極法D.通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整C12356789101112134解析

通入保護電流,使鋼管樁與電源負極相連作陰極,使其表面腐蝕電流接近零,從而達到保護鋼管樁的目的,A正確;通電后,鋼管樁作陰極得到電子發(fā)生還原反應,高硅鑄鐵與電源正極相連為陽極失去電子發(fā)生氧化反應,則通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B正確;此方法接有外接電源,稱為外加電流法而不是犧牲陽極法,C錯誤;在保護過程中要使被保護金屬結構電位低于周圍環(huán)境,則通入的保護電流應根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整,D正確。123567891011121346.(2024·福建福州六校聯(lián)考)我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象,在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕,防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.通電時,鋅環(huán)是陽極,發(fā)生氧化反應B.通電時,陰極上的電極反應為2H2O+2e-===H2↑+2OH-C.斷電時,鋅環(huán)上的電極反應為Zn-2e-===Zn2+D.斷電時,不能防止鐵帽被腐蝕D12356789101112134解析

通電時,鋅環(huán)連接電源正極,則鋅為陽極,陽極發(fā)生氧化反應,A正確;陰極為溶液中氫離子得電子,電極反應為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,B正確;斷電時發(fā)生原電池反應,鋅環(huán)失電子作負極,電極反應為Zn-2e-===Zn2+,C正確;斷電時鋅作負極,屬于犧牲陽極法,可以防止鐵帽被腐蝕,D錯誤。123567891011121347.關于下列各裝置圖的敘述不正確的是(

)A.圖①裝置鹽橋中KCl的Cl-移向甲燒杯B.圖②裝置中鋼閘門應與外接電源的負極相連獲得保護C.圖③裝置中開關由M置于N時,Cu-Zn合金的腐蝕速率減小D.圖④裝置精煉銅,a為精銅,b為粗銅,電解質溶液為CuSO4溶液D12356789101112134解析

圖①裝置Zn化合價升高,失去電子,作原電池負極,鹽橋中KCl的Cl-移向甲燒杯,A正確;根據(jù)外加電流法,得到圖②裝置中鋼閘門應與外接電源的負極相連獲得保護,B正確;圖③裝置中開關由M置于N時,Zn作負極,Cu-Zn合金作正極,因此Cu-Zn合金的腐蝕速率減小,C正確;圖④裝置精煉銅,根據(jù)電流移動方向,得到a為陽極,b為陰極,因此a為粗銅,b為純銅,電解質溶液為CuSO4溶液,D錯誤。12356789101112134B級關鍵能力提升練8.在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路,有些地面上還鋪有地鐵或城鐵的鐵軌,當有電流泄漏入潮濕的土壤中,并與金屬管道或鐵軌形成回路時,就會引起后者的腐蝕。該原理簡化如圖1所示。下列有關說法不正確的是(

)12356789101112134A.圖1裝置可看作兩個串聯(lián)電解裝置,圖2所示環(huán)境中,鐵被腐蝕速率:Ⅰ>Ⅲ>ⅡB.圖1溶液中鐵絲被腐蝕時,左側有無色氣體產生,附近產生少量白色沉淀,隨后變?yōu)榛揖G色C.圖1溶液中鐵絲左端電極反應式為Fe-2e-===Fe2+,圖2中Ⅱ的鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕D.地下管線被腐蝕,不易發(fā)現(xiàn),維修也不便,故應將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣膜(或油漆等)答案

C12356789101112134解析

圖1裝置可看作兩個串聯(lián)電解裝置,左邊鐵與正極相連為陽極,鐵絲左邊應為陰極,形成電解裝置,鐵絲右邊為陽極,右邊的鐵為陰極又組成電解裝置,所以可理解為兩個串聯(lián)電解裝置;圖2所示環(huán)境中,Ⅰ形成原電池,鐵作負極,加快腐蝕速率,Ⅱ中形成原電池,鋅作負極,鐵得到保護,鐵被腐蝕速率:Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ,A正確。左邊鐵與正極相連為陽極,發(fā)生反應Fe-2e-===Fe2+,鐵絲左邊應為陰極,反應式為2H++2e-===H2↑,消耗氫離子導致堿性增強與陽極生成的Fe2+結合成白色Fe(OH)2沉淀,后被氧化成灰綠色,B正確。圖1溶液中鐵絲右端電極反應式為Fe-2e-===Fe2+,圖2中Ⅱ的鐵作正極得到保護,C錯誤。地下管線被腐蝕,不易發(fā)現(xiàn),故應將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣膜(或油漆等),將金屬與土壤隔開,D正確。123567891011121349.(2024·湖北四地七校聯(lián)考)利用如下實驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。實驗裝置實驗編號①②③④⑤浸泡液H2O1.0mol·L-1NH4Cl0.5mol·L-1(NH4)2SO41.0mol·L-1NaCl0.5mol·L-1Na2SO412356789101112134pH75577氧氣濃度隨時間的變化12356789101112134下列說法不正確的是(

)A.①與④、⑤比較說明鹽溶液可以加快吸氧腐蝕速率B.②與③、④與⑤比較說明吸氧腐蝕速率可能與陰離子種類有關C.向實驗⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固體,吸氧腐蝕速率加快D.向實驗②溶液中加等體積的0.5mol·L-1(NH4)2SO4,吸氧腐蝕速率一定加快D12356789101112134解析

NaCl和Na2SO4都是強酸強堿鹽,①與④、⑤比較,水中加入鹽,增強了溶液的導電性,加快了吸氧腐蝕速率,A正確;②與③都是銨鹽,④與⑤都是鈉鹽,二者所含陰離子種類不同,說明吸氧腐蝕速率可能與陰離子種類有關,B正確;③與⑤相比,等濃度(NH4)2SO4溶液中吸氧腐蝕速率快,故⑤中加入少量(NH4)2SO4固體,吸氧腐蝕速率加快,C正確;②和③相比,所含陰離子種類不同,Cl-對吸氧腐蝕速率影響更大,故②中加等體積的0.5

mol·L-1(NH4)2SO4溶液,吸氧腐蝕速率不一定加快,D錯誤。1235678910111213410.(2024·湖南衡陽三校聯(lián)考)利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學防護。下列敘述正確的是(

)A.鐵被腐蝕過程實質是金屬鐵失電子發(fā)生還原反應B.當K置于N處時,將減緩鐵的腐蝕C.若X為碳棒,開關K置于M處,可減緩鐵的腐蝕D.若X為鋅片,開關K置于M處,可減緩鐵的腐蝕D12356789101112134解析

鐵被腐蝕過程實質是金屬鐵失電子發(fā)生氧化反應,A錯誤;當K置于N處時,該裝置為電解池,X為陰極,鐵為陽極,鐵失去電子發(fā)生氧化反應被腐蝕,B錯誤;若X為碳棒,開關K置于M處,則該裝置為原電池,Fe為負極,失去電子發(fā)生氧化反應被腐蝕,C錯誤;若X為鋅片,開關K置于M處,則該裝置為原電池,Fe為正極,鋅失去電子發(fā)生氧化反應被腐蝕,鐵被保護,故可減緩鐵的腐蝕,D正確。1235678910111213411.某種Fe合金在硫酸鹽還原菌(SRB)存在條件下腐蝕的機理如圖所示。

12356789101112134下列說法正確的是(

)A.電化學腐蝕中正極的電極反應為Fe-2e-===Fe2+B.SRB對金屬的腐蝕作用是在有氧環(huán)境下進行的C.在SRB作用下,Fe腐蝕后最終會生成Fe2O3·xH2OD.當1mol在SRB作用下轉化為S2-時,理論上凈消耗水4molD12356789101112134

1235678910111213412.(2024·河南許平汝聯(lián)考)某研究小組向錐形瓶內加入混合均勻的新制鐵粉和炭粉,塞緊瓶塞,從膠頭滴管中滴入醋酸溶液,同時測量錐形瓶內壓強的變化,如圖所示。下列說法正確的是(

)A.0~t1s內,壓強增大的原因是鐵發(fā)生了吸氧腐蝕B.炭粉表面的電極反應式只有2H++2e-===H2↑C.整個過程中鐵粉發(fā)生了氧化反應D.若將鐵粉換為銅粉,錐形瓶內的壓強變化仍為如圖C12356789101112134解析

鐵在酸性條件下發(fā)生的是析氫腐蝕,不是吸氧腐蝕,且0~t1

s內壓強增大,說明氣體的物質的量增加,則鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕,A錯誤;H+在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成H2,電極反應式為2H++2e-===H2↑,t1

s后壓強減小,鐵粉發(fā)生吸氧腐蝕,O2在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成OH-,電極反應式為2H2O+O2+4e-===4OH-,B錯誤;不管是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,整個過程中鐵粉失電子生成亞鐵離子,發(fā)生氧化反應,C正確;若將鐵粉換為銅粉,錐形瓶中只發(fā)生吸氧腐蝕,錐形瓶內的壓強逐漸減小,D錯誤。12356789101112134C級學科素養(yǎng)拔高練13.(2024·福建福州六校聯(lián)考)古代青銅器的修復涉及化學知識。“修舊如舊”是文物保護的主旨。(1)銅銹的成分比較復雜,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl?？脊艑W家將銅銹分為無害銹和有害銹,結構如圖1所示:Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分別屬于無害銹和有害銹,請解釋原因:_______________________________________________________________

。

堿式碳酸銅為致密結構,可以阻止潮濕空氣進入內部進一步腐蝕銅;而堿式氯化銅為疏松結構,潮濕空氣可以進入空隙將內部的銅進一步腐蝕12356789101112134(2)圖2為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕生成有害銹Cu2(OH)3Cl的原理示意圖。圖2寫出正極的電極反應式:

。若生成2.145gCu2(OH)3Cl,理論上消耗標準狀況下氧氣的體積為

L。

0.224O2+4e-+2H2O===4OH-12356789101112134(3)文獻顯示有害銹的形成過程中會產生CuCl(白色不溶于水的固體),請結合圖3回答:圖3①過程Ⅰ的正極反應物是

。

②過程Ⅰ負極的電極反應式是

。

氧氣、H2OCu-e-+Cl-===CuCl

12356789101112134(4)青銅器的修復有以下三種方法:ⅰ.檸檬酸浸法:將腐蝕文物直接放在2%~3