高中化學(xué)選修4專題1第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)作業(yè)

[基礎(chǔ)鞏固]1．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易發(fā)生腐蝕的主要原因可描述為()A．形成原電池，鋁作負(fù)極B．形成原電池，銅作負(fù)極C．形成原電池時(shí)，電流由鋁流向銅D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕解析：選A。金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極，電流的流動(dòng)方向與電子的流動(dòng)方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。2．以下防腐措施中，屬于電化學(xué)保護(hù)法的是()A．用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜B．在金屬中加入一些鉻或者鎳制成合金C．在輪船的船殼水線以下部分，裝上一鋅錠D．在金屬表面噴漆解析：選C。在輪船的船殼水線以下部分裝上鋅錠，能形成鐵-鋅原電池，鋅為負(fù)極，被腐蝕，鐵被保護(hù)。3．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)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程解析：選D。合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬的熔點(diǎn)，A正確；錫比銅活潑，形成原電池時(shí)作負(fù)極，被腐蝕，從而銅被保護(hù)，B正確；金屬在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中腐蝕快，C正確；電化學(xué)腐蝕的過程中發(fā)生原電池反應(yīng)，屬于化學(xué)反應(yīng)，D錯(cuò)誤。4．下列敘述中，正確的是()A．鋼鐵腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－=Fe3＋B．Mg-Al及NaOH溶液構(gòu)成的原電池中負(fù)極材料為MgC．無隔膜電解飽和NaCl溶液所得產(chǎn)物之一是“84”消毒液中的有效成分D．H2-O2燃料電池中的電解液為H2SO4，則正極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－解析：選C。鋼鐵腐蝕中首先是鐵失電子生成亞鐵離子；Mg-Al及NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，因鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，負(fù)極材料應(yīng)該是鋁；H2-O2燃料電池中，當(dāng)電解液為H2SO4時(shí)，正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O。5．建筑用的鋼材在出廠之前都要經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理，使其表面生成一層四氧化三鐵，其目的是()A．增加鋼材的硬度 B．增強(qiáng)鋼材的抗腐蝕能力C．使鋼材美觀 D．增加鋼材的韌性解析：選B。發(fā)藍(lán)處理后生成的四氧化三鐵具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力，如槍炮等。6．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A．圖1中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B．圖2中，插入溶液中的鐵棒容易溶解，主要是發(fā)生電化學(xué)腐蝕C．圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極解析：選C。A項(xiàng)，水面附近的鐵容易腐蝕，因?yàn)榧扔兴?，又有空氣，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鐵在陰極受保護(hù)，不容易腐蝕，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，高溫下鐵被氧化，正確；D項(xiàng)，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極，且一般用鋅塊，而不用鎂塊，錯(cuò)誤。7．下列有關(guān)純鐵的描述正確的是()A．熔點(diǎn)比生鐵的低B．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率比生鐵的快C．比生鐵容易被腐蝕D．在冷的濃硫酸中可鈍化解析：選D。合金的熔點(diǎn)比其成分金屬的都要低，生鐵是鐵和碳等的合金，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；與相同濃度的鹽酸反應(yīng)，由于生鐵中的鐵和碳構(gòu)成原電池的兩極，因此生鐵與鹽酸反應(yīng)的速率更快，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可得C選項(xiàng)錯(cuò)誤。8．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(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析：選B。本題考查了電化學(xué)腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕，解答時(shí)注意電解質(zhì)的酸堿性。a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強(qiáng)減小；b中酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強(qiáng)增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?，故B項(xiàng)錯(cuò)。9．X、Y、Z、M代表四種金屬，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，X溶解，Z極上有氫氣析出；若電解含Y2＋離子和Z2＋離子共存的溶液時(shí)，Y先析出；又知M2＋離子的氧化性強(qiáng)于Y2＋離子。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)A．X＞Z＞Y＞M B．X＞Y＞Z＞MC．M＞Z＞X＞Y D．X＞Z＞M＞Y解析：選A。金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，X溶解，說明X作負(fù)極，金屬活動(dòng)性比Z強(qiáng)；電解含Y2＋離子和Z2＋離子共存的溶液時(shí)，Y先析出，說明Y2＋離子得電子的能力比Z2＋離子強(qiáng)，即得知Z的金屬活動(dòng)性比Y強(qiáng)；再由M2＋離子的氧化性強(qiáng)于Y2＋離子，知Y的金屬活動(dòng)性比M強(qiáng)。故選A。10．如圖所示，a為生鐵，A、B兩個(gè)燒杯中為海水，C燒杯中為1mol·L－1的稀硫酸。(1)C中Cu極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(2)B中Zn極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________，F(xiàn)e極附近溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是________________。解析：(1)裝置C中Cu-Fe-稀H2SO4構(gòu)成原電池，其中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。(2)裝置B中，Zn-Fe-海水構(gòu)成原電池，其中負(fù)極(Zn)：2Zn－4e－=2Zn2＋；正極(Fe)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故Fe極附近c(diǎn)(OH－)增大，pH增大。(3)經(jīng)比較鐵被腐蝕的快慢順序?yàn)镃>A>B。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)Zn－2e－=Zn2＋增大(3)C>A>B11．關(guān)于鐵生銹的機(jī)理有人提出如下4步反應(yīng)：①Fe(s)－2e－=Fe2＋；②H＋＋e－=H；③4H＋O2(g)=2H2O；④4Fe2＋＋O2(g)＋(4＋2x)H2O=2Fe2O3·xH2O(s)＋8H＋根據(jù)以上過程，回答下列問題：(1)根據(jù)以上機(jī)理，判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(shí)質(zhì)是氧氣被還原，金屬鐵被氧化D．從反應(yīng)機(jī)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，為了減少腐蝕，想采取下列措施，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(shí)，在鐵中摻入一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(gè)銹蝕過程中有6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則參加反應(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)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，將方程式疊加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得：4Fe＋3O2＋2xH2O=2Fe2O3·xH2O，可知為吸氧腐蝕。(2)保護(hù)鐵不被腐蝕，可隔絕O2或采取犧牲陽極的陰極保護(hù)法等。(3)O2～轉(zhuǎn)移電子～增加質(zhì)量3×22.4L12mol132gV(O2)6molΔmV(O2)＝eq\f(3×22.4L×6mol,12mol)＝33.6L，由差值法得Δm＝eq\f(6mol×132g,12mol)＝66g。反應(yīng)后鐵件質(zhì)量：1000g＋66g＝1066g。答案：(1)C(2)AD(3)33.61066[能力提升]12．某研究小組對鐵生銹進(jìn)行研究。(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C三組實(shí)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)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________；③實(shí)驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過________處理；植物油的作用是________________________________________________________________________；④實(shí)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)了實(shí)驗(yàn)D(如上圖)，發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后，試管中的液面升高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，該實(shí)驗(yàn)________(填“能”或“不能”)說明水對鐵釘生銹產(chǎn)生影響。解析：(1)①鐵內(nèi)一般含有碳，F(xiàn)e、C是鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的兩個(gè)電極，若有電解質(zhì)溶液和氧氣即可發(fā)生腐蝕。②由于溶液呈中性，故鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。③B中鐵釘未被腐蝕，但該體系中有水存在，只能是處于無氧環(huán)境中，所以B中的水事先應(yīng)除去溶解氧，植物油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣進(jìn)入試管。④C中鐵釘未被腐蝕，但該體系中有空氣存在，只能是處于干燥環(huán)境中，堿石灰用來吸收水蒸氣，保持試管內(nèi)的干燥環(huán)境。(2)試管中的液面升高，說明試管內(nèi)氣體的量減少，是由于鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕所致。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吸收水蒸氣(或干燥、保持試管內(nèi)干燥環(huán)境)(2)鐵的腐蝕要吸收氧氣(或氧氣參與了反應(yīng)、消耗了氧氣)，使氣體體積減少不能13．對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是________________________________________________________________________(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的________________________________________________________________________。a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是________________________________________________________________________。(3)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①題中指出在堿洗時(shí)有氣泡產(chǎn)生，則只有金屬鋁和堿反應(yīng)才符合條件，故堿洗過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。堿洗后溶液中含有大量AlOeq\o\al(－,2)，故最好通入CO2氣體使AlOeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀以回收鋁。②活潑金屬作陽極，陽極材料本身失電子被氧化