2024-2025學(xué)年新教材高中化學(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(hù)課時(shí)檢測含解析新人教版選擇性必修1

PAGE10-金屬的腐蝕與防護(hù)(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)1．港珠澳大橋的設(shè)計(jì)運(yùn)用壽命高達(dá)120年，主要的防腐方法有：①鋼梁上安裝鋁片；②運(yùn)用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆；③運(yùn)用高附著性防腐涂料；④預(yù)留鋼鐵腐蝕量。下列分析不合理的是()A．防腐涂料可以防水、隔離O2，降低吸氧腐蝕速率B．防腐過程中鋁和鋅均作為犧牲陽極，失去電子C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋D．方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕，未能完全消退【解析】選C。大橋是鐵的合金材料，表面接觸空氣、水蒸氣，易形成原電池，防腐涂料可以防水、隔離O2，降低吸氧腐蝕速率，故A正確；鋁和鋅的金屬活動性大于鐵，故鐵腐蝕過程中鋁和鋅均作為犧牲陽極，失去電子，愛惜了鐵，故B正確；鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鐵作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故C錯誤；鐵的生銹發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕，不能完全消退鐵的腐蝕，故D正確。2．(2024·臨汾高二檢測)下列關(guān)于金屬腐蝕和愛惜的說法正確的是()A．犧牲陽極法利用電解法原理B．金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M－ne－=Mn＋，電子干脆轉(zhuǎn)移給還原劑C．外加電流法，在通電時(shí)被愛惜的金屬表面腐蝕電流降至零或接近于零D．銅碳合金鑄成的銅像在酸雨中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)正極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑【解析】選C。犧牲陽極法利用原電池原理，用較活潑的金屬作負(fù)極先被氧化，故A錯誤；金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬作還原劑M－ne－=Mn＋，電子干脆轉(zhuǎn)移給氧化劑，故B錯誤；外加電流法，在通電時(shí)被愛惜的金屬表面腐蝕電流降至零或接近于零，故C正確；銅碳合金鑄成的銅像在酸雨中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，銅作負(fù)極，碳正極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故D錯誤。3．埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種狀況下，被腐蝕速率最慢的是()A．在潮濕疏松的堿性土壤中B．在含鐵元素較多的酸性土壤中C．在干燥致密不透氣的土壤中D．在含碳較多，潮濕透氣的中性土壤中【解析】選C。潮濕疏松的土壤中，鐵簡潔和氧氣、水接觸，腐蝕較快，A錯誤；酸性條件下腐蝕較快，B錯誤；干燥致密不透氣的土壤，水、氧氣較少，腐蝕最慢，C正確；在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤中，簡潔形成原電池，鐵腐蝕最快，D錯誤。4．下列關(guān)于如圖所示的試驗(yàn)裝置的推斷中錯誤的是()A．若X為碳棒，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(shí)，為犧牲陽極法D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑【解析】選D。若X為碳棒，開關(guān)K置于A處，F(xiàn)e作電解池的陰極，屬外加電流法，A項(xiàng)正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，F(xiàn)e作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，D項(xiàng)不正確；若X為鋅棒，K置于A處，F(xiàn)e作電解池的陰極，屬外加電流法，K置于B處時(shí)，F(xiàn)e作原電池的正極，屬犧牲陽極法，B項(xiàng)和C項(xiàng)均正確。5．全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法愛惜埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是()A．酸性土壤中的鋼鐵主要發(fā)生吸氧腐蝕B．金屬棒M的材料應(yīng)當(dāng)是比鐵活潑的金屬C．金屬棒M上發(fā)生反應(yīng)：M－ne－=Mn＋D．這種方法稱為犧牲陽極法【解析】選A。鋼鐵中含有碳的小顆粒，在潮濕的酸性土壤中形成原電池，發(fā)生析氫腐蝕，A錯誤；當(dāng)金屬棒M的活動性大于Fe時(shí)，M作負(fù)極，F(xiàn)e作正極免受腐蝕，B正確；M作負(fù)極，發(fā)生失電子反應(yīng)：M－ne－=Mn＋，C正確；較活潑的M作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e作正極，受到愛惜，稱為犧牲陽極法，D正確。6．鐵生銹是一種常見的自然現(xiàn)象，其主要化學(xué)反應(yīng)方程式為4Fe＋3O2＋xH2O=2Fe2O3·xH2O。如圖為一放在水槽中的鐵架，水位高度如圖所示。最簡潔生銹的鐵架橫桿是()A.①B．②C．③D．④【解析】選C。鐵的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，后者是鐵腐蝕的主要緣由。電化學(xué)腐蝕中最常見的是在中性和弱酸性條件下的吸氧腐蝕，圖中③處接觸空氣最多且與水接觸，最符合吸氧腐蝕發(fā)生的條件，所以腐蝕最快。④處不存在電解質(zhì)溶液，只能發(fā)生化學(xué)腐蝕，①②處接觸溶液中含氧量少，吸氧腐蝕機(jī)會也少。7．(雙選)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)，下列敘述正確是()A.a中銅絲旁邊呈現(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A、B。兩者都能形成原電池，發(fā)生類似鐵的吸氧腐蝕。a中鐵釘是負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，銅絲是正極發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，正極旁邊顯堿性，呈紅色，A正確，C錯誤；b中鋁條是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，不會有氣泡生成，鐵釘是正極發(fā)生還原反應(yīng)，D錯誤，B正確。8．(雙選)氯鹽可導(dǎo)致混凝土中的鋼筋腐蝕。為防止混凝土中的鋼筋腐蝕，可在混凝土表面敷置確定電解質(zhì)溶液并將惰性金屬導(dǎo)電網(wǎng)浸泡其中，惰性金屬導(dǎo)電網(wǎng)與鋼筋分別連接外部直流電源從而除去Cl－，裝置如圖，下列說法錯誤的是()A.鋼筋接電源的正極B．金屬導(dǎo)電網(wǎng)上發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑C．混凝土中的鈣離子向鋼筋方向移動D．電解一段時(shí)間后鋼筋旁邊溶液的pH減小【解析】選A、D。由Cl－移動的方向可知鋼筋接電源的負(fù)極，故A錯誤；金屬導(dǎo)電網(wǎng)為陽極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，故B正確；混凝土一端為陰極，鈣離子為陽離子，所以向鋼筋方向移動，故C正確；鋼筋旁邊發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，所以電解一段時(shí)間后鋼筋旁邊溶液的pH增大，故D錯誤。9．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是()①有5.6g金屬被腐蝕②有6.5g金屬被腐蝕③在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氣體放出④在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12L氣體放出A．①②B．②③C．①④D．③④【解析】選B。鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑性強(qiáng)的鋅作負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋，有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，有0.1molZn溶解，在正極上：2H＋＋2e－=H2↑，生成0.1molH2，B正確。10．依據(jù)如圖試驗(yàn)裝置推斷，下列說法正確的是()A.該裝置能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．活性炭為正極，其電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑C．電子從鋁箔流出，經(jīng)電流計(jì)、活性炭、濾紙回到鋁箔D．裝置內(nèi)總反應(yīng)方程式：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3【解析】選D。該裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，為原電池，A錯誤；活性炭作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B錯誤；鋁作負(fù)極，電子從負(fù)極鋁經(jīng)導(dǎo)線流向活性炭，不經(jīng)過濾紙，濾紙內(nèi)依靠離子的移動構(gòu)成電流回路，C錯誤；負(fù)極電極反應(yīng)式：Al－3e－=Al3＋，正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，總反應(yīng)方程式：4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，D正確。二、非選擇題(本題包括2小題，共20分)11．(10分)下圖所示的是某探討性學(xué)習(xí)小組探究金屬腐蝕條件的試驗(yàn)裝置圖，試分析試驗(yàn)并回答下列問題：(1)若起始時(shí)甲、乙、丙三套裝置的導(dǎo)管中液面高度相同，過一段時(shí)間后液面最高的是____________。鐵粉腐蝕的速率由大到小的排列依次為(用甲、乙、丙填寫)________。(2)通過甲、乙裝置的對比說明鋼鐵中碳的含量越________(填“高”或“低”)越易腐蝕。(3)乙裝置中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)正極的電極反應(yīng)式為________。(4)針對乙、丙裝置探討的結(jié)果分析，可接受何種防護(hù)措施來減緩金屬的腐蝕：______________________________________________(寫出一點(diǎn)即可)?！窘馕觥胯F粉、炭粉、食鹽水構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，故乙中液面最高；甲中鐵粉也能發(fā)生吸氧腐蝕，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蝕得快，丙中乙醇為非電解質(zhì)，鐵粉、炭粉不形成原電池，F(xiàn)e受到愛惜，故可把金屬放在油脂或有機(jī)溶劑中進(jìn)行防護(hù)。答案：(1)乙乙>甲>丙(2)高(3)2H2O＋O2＋4e－=4OH－(4)將金屬放在油脂或有機(jī)溶劑中12．(10分)某探討小組對鐵生銹進(jìn)行探討。(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C試驗(yàn)(如圖)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過較長時(shí)間后，甲同學(xué)視察到的現(xiàn)象是A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。①通過上述試驗(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____________________________；③試驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過________處理；植物油的作用是____________________________；④試驗(yàn)C中堿石灰的作用是_________________________________________。(2)乙同學(xué)為了達(dá)到同樣目的，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)D(如圖)，發(fā)覺一段時(shí)間后，試管中的液面上升，其緣由是____________________________________________，該試驗(yàn)______(填“能”或“不能”)說明水對鐵釘生銹產(chǎn)生影響。【解析】鐵在潮濕環(huán)境下形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。B試管用植物油防止氧氣與鐵接觸，則說明O2是影響生銹的一個(gè)重要因素。C中的現(xiàn)象說明，潮濕是鐵生銹的另一個(gè)重要因素。D中既有空氣又有水分存在，不能確定是哪種因素對鐵釘生銹產(chǎn)生的影響。答案：(1)①有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣)②O2＋4e－＋2H2O=4OH－③煮沸(或“除去氧氣”)隔絕空氣(或“防止氧氣與鐵接觸”)④吸取水蒸氣(或“干燥”、“保持試管內(nèi)干燥環(huán)境”)(2)鐵的腐蝕要吸取氧氣(或“消耗了氧氣”)使氣體體積減小不能(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題5分，共10分)1．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)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少。下列說法正確的是()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)式為O2＋2H2O＋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(jìn)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】選B。b環(huán)是因液滴吸取氧氣構(gòu)成的原電池反應(yīng)形成，b處應(yīng)是正極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，而a處鐵被氧化而腐蝕，反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，B正確，C錯誤；為保持電荷守恒，液滴中的Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移，A錯誤；改用銅釘時(shí)，鐵的金屬活動性強(qiáng)于銅的，在兩者構(gòu)成的原電池中，銅是正極，鐵是負(fù)極，D錯誤。2．(雙選)寶雞被譽(yù)為“青銅器之鄉(xiāng)”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。探討青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環(huán)境中發(fā)生的腐蝕對于文物愛惜和修復(fù)有重要意義。如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是()A．青銅器發(fā)生電化學(xué)腐蝕，圖中c作負(fù)極，被氧化B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．環(huán)境中的Cl－與正、負(fù)兩極反應(yīng)的產(chǎn)物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓D．若生成0.2molCu2(OH)3Cl，則理論上消耗的O2體積為4.48L【解析】選B、D。依據(jù)圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發(fā)生吸氧腐蝕，則圖中c處銅作負(fù)極，被氧化，故A正確；氧氣在正極得電子生成氫氧根離子是正極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故B錯誤；Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，負(fù)極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應(yīng)為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓，故C正確；依據(jù)轉(zhuǎn)移電子得n(O2)＝eq\f(0.2mol×2×2,4)＝0.2mol，未指明標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，無法計(jì)算體積，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共20分)3．(10分)回答下列問題：(1)如圖是試驗(yàn)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(xué)腐蝕稱為________________________。②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是____________________(填字母)。③以鋅為負(fù)極，接受犧牲陽極法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應(yīng)在______處(填字母)。(2)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注：(3)圖示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的依次是____________。(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______(填字母)。A.K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．K1閉合，石墨棒四周溶液pH慢慢上升C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極法D．K2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體【解析】(1)①金屬在中性或較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴(yán)峻。③鋅塊應(yīng)固定在腐蝕最嚴(yán)峻的C處形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵閘作正極，得到愛惜。(2)要用石墨通過電化學(xué)腐蝕愛惜銅，只能用電解池原理，碳接電源正極，銅接電源負(fù)極。(3)當(dāng)電解質(zhì)溶液相同時(shí)，同一金屬腐蝕的快慢是電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。故本題中，鐵腐蝕由快到慢的依次為④>②>①>③。(4)A項(xiàng)，K1閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了Fe-C-NaCl溶液原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋；B項(xiàng)，石墨棒作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故石墨棒四周溶液pH慢慢上升；C項(xiàng)，K2閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了Fe-C-NaCl外加電源的電解池，石墨棒作陽極，F(xiàn)e作陰極而不被腐蝕，該方法稱為外加電流的陰極愛惜法；D項(xiàng)，K2閉合時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極的電極反應(yīng)式是2H