新教材2024高中化學(xué)第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護同步測試新人教版選擇性必修1

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護【基礎(chǔ)鞏固】1.下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是()A.金屬的腐蝕肯定伴有電流的產(chǎn)生B.Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C.發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的腐蝕時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D.發(fā)生電化學(xué)腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)化,且被腐蝕的金屬總是失電子解析:金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕是金屬干脆與氧化劑反應(yīng),電子干脆轉(zhuǎn)移給氧化劑,無電流產(chǎn)生;電化學(xué)腐蝕是最普遍的一種金屬腐蝕,其原理與原電池原理相同。答案:D2.下列各種鍍有金屬愛護層的鐵板,鍍層破損后在相同的環(huán)境中,鐵板最易被腐蝕的是()A.鍍鋅鐵(白鐵) B.鍍錫鐵(馬口鐵)C.鍍銅鐵 D.鍍銀鐵解析:鍍有金屬愛護層的鐵板,在鍍層破損時,與四周環(huán)境形成原電池。A項中鍍層破損時,鋅作負(fù)極,鐵作正極受到愛護;B、C、D項中鍍層破損時,鐵均作負(fù)極而被腐蝕,與正極金屬的活動性相差越大,負(fù)極被腐蝕的速率越大,所以選D項。答案:D3.(2024·廣東云浮高二期末)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液潮濕后,置于如圖所示裝置中,進行鐵的電化學(xué)腐蝕試驗。下列有關(guān)該試驗的說法正確的是()A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕解析:A項,在鐵的電化學(xué)腐蝕中,鐵單質(zhì)失去電子轉(zhuǎn)化為二價亞鐵離子,即負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,故錯誤;B項,鐵的腐蝕過程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能,還有一部分轉(zhuǎn)化為熱能,故錯誤;C項,活性炭與鐵混合,在氯化鈉溶液中構(gòu)成了很多微小的原電池,加速了鐵的腐蝕,故正確;D項,以水代替氯化鈉溶液,水也呈中性,鐵在中性或酸性很弱的條件下易發(fā)生吸氧腐蝕,故錯誤。答案:C4.(2024·廣東廣州高二期末)肯定條件下,碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下:pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO下列說法中錯誤的是()A.在pH<4的溶液中,碳鋼腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+B.在pH>6的溶液中,碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C.在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)式為O2+4OH-+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:在pH<4的溶液中,碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕,負(fù)極上電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,故A項正確;在pH>6的溶液中,碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,正極電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,故B項正確;在pH>14的溶液中,碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,故C項錯誤;將堿性溶液煮沸除去氧氣后,正極上氧氣生成氫氧根離子的速率減小,所以碳鋼腐蝕速率會減慢,故D項正確。答案:C5.(2024·廣東東莞高二期末)“雪龍2號”從深圳啟航,執(zhí)行中國第36次南極科考任務(wù)。下列有關(guān)科考船的說法正確的是()A.外殼鑲嵌一些鉛塊可提高科考船的抗腐蝕實力B.停靠期間可將電源正極與船體相連愛護船體C.利用犧牲陽極法愛護船體時,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-D.科考船只采納電化學(xué)愛護法提高船體抗腐蝕實力解析:A項,在船殼上鑲嵌鉛塊時船殼金屬比鉛活潑,構(gòu)成原電池時,作負(fù)極加快其腐蝕,不能減慢船體的腐蝕,故錯誤;B項,船體與電源正極相連,作陽極,加快船體的腐蝕,故錯誤;C項,利用犧牲陽極法愛護船體時,船體作正極被愛護,正極是氧氣得電子生成氫氧根離子,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-,故正確;D項,還可以在船體表面涂上愛護層等方法,提高其抗腐蝕實力,故錯誤。答案:C6.相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是()ABCD解析:A、B、D三項中都形成了原電池,Fe被腐蝕,只有C項中鐵被銅鍍層愛護,不易被腐蝕。答案:C7.銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關(guān)說法中不正確的是()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+O24Fe(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:發(fā)生吸氧腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)為2Fe-4e-2Fe2+,正極反應(yīng)為2H2O+O2+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。答案:A8.鋼鐵很簡單生銹而被腐蝕,每年因腐蝕而損失的鋼材約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的非常之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕,寫出該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式。正極:,

負(fù)極:。

(2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率,可以采納圖甲所示的方案,其中焊接在閘門上的固體材料R可以采納(填字母)。

A.銅B.鈉C.鋅D.石墨甲乙(3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率,其中鐵閘門應(yīng)當(dāng)連接在直流電源的極。

解析:(1)發(fā)生吸氧腐蝕時,負(fù)極上Fe失去電子,正極上O2得到電子。(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅,鋅被腐蝕,而鐵被愛護,屬于犧牲陽極法。(3)題圖乙屬于外加電流法,需把被愛護的鐵閘門連接在電源的負(fù)極。答案:(1)2H2O+O2+4e-4OH-2Fe-4e-2Fe2+(2)C(3)負(fù)【拓展提高】9.將NaCl溶液滴在一塊光亮干凈的鐵板表面上,一段時間后發(fā)覺液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要緣由是液滴之下氧氣含量比邊緣處氧氣含量少。下列說法中正確的是()A.液滴中的Cl-由a區(qū)向b區(qū)遷移B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-4OH-C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH-形成Fe(OH)2,進一步氧化、脫水形成鐵銹D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+解析:依據(jù)題意,可推斷中心區(qū)a為原電池的負(fù)極,液滴邊緣處O2含量較多,是原電池的正極,Cl-在電池工作時向負(fù)極(a)移動,A項錯誤;Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,C項錯誤;因Fe比Cu活潑,作負(fù)極的是Fe,反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,D項錯誤。答案:B10.模擬鐵的電化學(xué)防護的試驗裝置如圖所示,下列說法中不正確的是 ()A.若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒,開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C.若X為鋅棒,開關(guān)K置于B處時,鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-H2↑D.若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處時,鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-解析:若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處時,鐵為陰極受到愛護,可減緩鐵的腐蝕,故A項正確;若X為鋅棒,開關(guān)K置于A處時,鐵作陰極受到愛護,開關(guān)K置于B處時,鐵作正極受到愛護,因此開關(guān)K置于A或B處,均可減緩鐵的腐蝕,故B項正確;若X為鋅棒,開關(guān)K置于B處時,鐵為正極,電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-4OH-,故C項錯誤;若X為石墨棒,開關(guān)K置于A處時,鐵為電解池的陰極,電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故D項正確。答案:C11.如何防止鐵的腐蝕是工業(yè)探討的重點內(nèi)容。為探討鐵腐蝕的影響因素,某同學(xué)做了以下探究試驗: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)峻請回答下列問題。(1)上述試驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填試驗序號);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,可以影響鐵腐蝕速率的因素是

。

(3)為防止鐵的腐蝕,工業(yè)上普遍采納的方法是

(答兩種方法)。

解析:(1)試驗2、3、4、5、6中都發(fā)生了吸氧腐蝕,屬于電化學(xué)腐蝕。在電化學(xué)腐蝕中,負(fù)極反應(yīng)為2Fe-4e-2Fe2+;正極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-4OH-。(2)從能否構(gòu)成原電池的條件等方面來回答,如濕度、溫度、O2的濃度、反應(yīng)介質(zhì)等。(3)為防止鐵的腐蝕,工業(yè)上普遍采納的方法有犧牲陽極法、外加電流法等。答案:(1)2、3、4、5、62Fe-4e-2Fe2+2H2O+O2+4e-4OH-(2)濕度、溫度、O2的濃度、反應(yīng)介質(zhì)(3)犧牲陽極法、外加電流法(或制成不銹鋼、加愛護層等其他合理答案)【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面,可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中,下列有關(guān)說法中正確的是()A.正極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+B.金屬M的金屬活動性比Fe的金屬活動性弱C.鋼