2024-2025學年新教材高中化學第1章化學反應與能量轉化第4節(jié)金屬的腐蝕與防護練習含解析魯科版選擇性必修1

PAGE10-金屬的腐蝕與防護(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題,每小題6分,共54分)1.家用炒菜鍋用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑。在此變更過程中不發(fā)生的化學反應是 ()A.4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3B.2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2C.2H2O+O2+4e-4OH-D.Fe-3e-Fe3+【解析】選D。家用炒菜鍋中Fe、C構成原電池的兩極。用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑是因為在潮濕的環(huán)境中鐵發(fā)生電化學腐蝕。負極:Fe-2e-Fe2+,正極:2H2O+O2+4e-4OH-,總反應:2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,生成的Fe(OH)2不穩(wěn)定又被空氣中的氧氣氧化為紅褐色的Fe(OH)3,反應化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3能分解生成鐵銹。A、B、C正確。2.(2024·襄陽高二檢測)下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是 ()A.金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質溶液進行化學反應而損耗的過程B.電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學反應而損耗的過程C.鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,負極汲取氧氣,產(chǎn)物最終轉化為鐵銹D.金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同,但電化學腐蝕伴有電流產(chǎn)生【解析】選D。金屬腐蝕的本質,主要是金屬原子失電子被氧化,腐蝕的內因是金屬的化學性質比較活潑,外因是金屬與空氣、水或其他腐蝕性的物質接觸,腐蝕主要包括化學腐蝕和電化學腐蝕,所以A錯誤;電化學腐蝕指不純金屬與電解質溶液接觸時發(fā)生原電池反應而損耗的過程,不須要外加電流,所以B錯誤;鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕,正極汲取氧氣,所以C錯誤。3.(2024·西城區(qū)高二檢測)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.此腐蝕過程有化學腐蝕也有電化學腐蝕B.發(fā)生電化學腐蝕時,正極反應式為2H2O+O2+4e-4OH-C.在電化學腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生D.發(fā)生電化學腐蝕時,負極反應式為Fe-2e-Fe2+【解析】選B。在鐵制品的腐蝕中,金屬鐵可以和溶液中的氫離子干脆發(fā)生化學腐蝕,鐵制品中含有鐵和碳,再加之電解質環(huán)境,具備了原電池的構成條件,也會發(fā)生電化學腐蝕,故A正確;發(fā)生電化學腐蝕時,碳作正極,溶液中的氫離子得電子生成氫氣,正極反應式為2H++2e-H2↑,故B錯誤,C正確;發(fā)生電化學腐蝕時,鐵作負極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+,故D正確。4.(2024·合肥高二檢測)下列說法中,不正確的是 ()ABCD鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性,發(fā)生吸氧腐蝕鋼鐵表面水膜的酸性較強,發(fā)生析氫腐蝕將鋅板換成銅板對鋼閘門愛護效果更好鋼閘門作為陰極而受到愛護【解析】選C。鋼鐵是鐵碳合金,當表面水膜為弱酸性或中性溶液時,易發(fā)生吸氧腐蝕,故A正確;鋼鐵是鐵碳合金,當表面水膜為酸性較強時,易發(fā)生析氫腐蝕,故B正確;Zn-Fe原電池,Fe為正極,可減緩腐蝕,假如換成Fe-Cu原電池,Fe為負極,可加快鋼閘門的腐蝕,故C錯誤;通過連接外接電源的負極愛護鋼閘門不受腐蝕,這是陰極電愛護法,故D正確。【補償訓練】(2024·平頂山高二檢測)下列金屬防腐的措施中,運用陰極電愛護法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負極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,屬于犧牲陽極愛護法,D項錯誤。5.(2024·鄭州高二檢測)利用如圖裝置進行試驗,起先時,U形管兩邊液面相平,密封好,放置一段時間。下列說法不正確的是 ()A.左側發(fā)生吸氧腐蝕,右側發(fā)生析氫腐蝕B.一段時間后,左邊液面高于右邊液面C.a、b兩處具有相同的負極反應式:Fe-2e-Fe2+D.a處溶液的pH增大,b處溶液的pH減小【解析】選D。左側電解質溶液呈中性,因此發(fā)生吸氧腐蝕,右側電解質溶液顯酸性,因此發(fā)生析氫腐蝕,故A正確;左側發(fā)生吸氧腐蝕,氣體壓強減小,右側發(fā)生析氫腐蝕,產(chǎn)生氣體,氣體壓強增大,因此左側的液面高于右側,故B正確;吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負極反應式均為Fe-2e-Fe2+,故C正確;a處正極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-,溶液中c(OH-)增大,pH增大,b處消耗H+,c(H+)減小,pH增大,故D錯誤?！狙a償訓練】(2024·泰安高二檢測)相同材質的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是()【解析】選C。A、B、D都形成原電池,鐵作負極,腐蝕速率加快;C中鐵表面鍍銅,鐵被愛護不易被腐蝕。6.(2024·肇慶高二檢測)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(離子在瓊膠內可以移動),下列敘述正確的是 世紀金榜導學號()A.a中鐵釘旁邊呈現(xiàn)紅色B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應D.b中鋁條旁邊有氣泡產(chǎn)生【解析】選B。a、b均構成原電池,a中Fe為負極,銅絲為正極,發(fā)生O2+2H2O+4e-4OH-,故a中銅絲處變紅,b中Al為負極,Fe為正極,旁邊有OH-生成,故B項正確。7.(2024·紹興高二檢測)將一根較純鐵棒垂直沒入水中,由于深水處溶氧量較少,一段時間后發(fā)覺AB段產(chǎn)生較多鐵銹,BC段腐蝕嚴峻,下列關于此現(xiàn)象的說法錯誤的是 ()A.鐵棒AB段發(fā)生的反應為O2+2H2O+4e-4OH-B.腐蝕過程中在鐵棒上會產(chǎn)生微電流,且方向是從AB段到BC段C.向水中加入肯定量硫酸鉀固體后,對鐵棒的生銹速率幾乎無影響D.產(chǎn)生這種現(xiàn)象的本質是鐵棒所處的化學環(huán)境不同【解析】選C。鐵在水中發(fā)生吸氧腐蝕,BC段作原電池負極,AB段作原電池正極,正極發(fā)生反應O2+2H2O+4e-4OH-,故A項正確;腐蝕過程中電子從BC段流向AB段,電流方向為從AB段到BC段,故B項正確;向水中加入肯定量的硫酸鉀固體后,離子濃度增大,鐵棒的生銹速率增大,故C項錯誤;此原電池的構成是由于鐵棒所處的化學環(huán)境不同,故D項正確?！狙a償訓練】(2024·長沙高二檢測)銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關說法不正確的是 ()A.正極的電極反應為2H++2e-H2↑B.此過程中還涉及的反應: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】選A。吸氧腐蝕的電極反應:負極:2Fe-4e-2Fe2+,正極:O2+2H2O+4e-4OH-,溶液中發(fā)生反應: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。8.糕點包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等,其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是 ()A.脫氧過程是吸熱反應,可降低溫度,延長糕點保質期B.脫氧過程中鐵作原電池正極,電極反應:Fe-3e-Fe3+C.脫氧過程中碳作原電池負極,電極反應:2H2O+O2+4e-4OH-D.含有1.12g鐵粉的脫氧劑,理論上最多能汲取氧氣336mL(標準狀況)【解析】選D。鋼鐵腐蝕中鐵作負極,碳作正極,B、C錯誤;n(Fe)=0.02mol,負極電極反應式:2Fe-4e-2Fe2+,生成的Fe2+與正極生成的OH-結合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3,所以0.02molFe最終失去0.06mol電子,消耗n(O2)==0.015mol,標準狀況下為336mL,D正確。9.(2024·成都高二檢測)利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學腐蝕與防護。下列說法不正確的是 ()世紀金榜導學號A.若X為鋅棒,開關K置于M處,可減緩鐵的腐蝕,采納了犧牲陽極愛護法B.若X為鋅棒,開關K置于N處,X極的反應:4OH--4e-O2↑+2H2OC.若X為碳棒,開關K置于N處,可減緩鐵的腐蝕,采納了陰極電愛護法D.若X為碳棒,開關K置于M處,X極的反應:O2+4e-+2H2O4OH-【解析】選B。X為鋅棒,K位于M時,為原電池,鋅為負極,被腐蝕,愛護了鐵,A對;X為鋅棒,開關K置于N處,為電解池,鋅棒為陽極:Zn-2e-Zn2+,B錯;若X為碳棒,開關K置于N處,為電解池,鐵棒作陰極,被愛護,C對;若X為碳棒,開關K置于M處,為原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,X極:O2+4e-+2H2O4OH-,D對。二、非選擇題(本題包括1小題,共16分)10.(2024·石家莊高二檢測)依據(jù)如圖裝置,回答下列問題。(1)C中Fe極的電極反應式為

_________________________________。

(2)B中Fe極的電極反應式為

_________________________________,

Cu極旁邊溶液的pH____________(填“增大”“減小”或“不變”)。

比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率,由快到慢的依次是_____________________。

【解析】(1)裝置C中Zn-Fe-稀硫酸構成原電池,其中Zn作負極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,Fe作正極,電極反應式為2H++2e-H2↑。(2)裝置B中,Cu-Fe-海水構成原電池,其中負極(Fe):2Fe-4e-2Fe2+,正極(Cu):2H2O+O2+4e-4OH-。該裝置本質上是發(fā)生的吸氧腐蝕,故Cu極旁邊c(OH-)增大,pH增大。鐵被腐蝕的快慢依次為B>A>C。答案:(1)2H++2e-H2↑(2)2Fe-4e-2Fe2+增大B>A>C【補償訓練】(2024·青島高二檢測)如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上探討的重點內容。為探討鐵銹蝕的影響因素,某同學做了如下探究試驗:序號內容試驗現(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嚴峻請回答以下問題:(1)上述試驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是____________(填序號);在電化學腐蝕中,負極反應是_____________________________________________,

正極反應是

_____________________________________________。

(2)由該試驗可知,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)得動身生了電化學腐蝕的試驗為3、4、5、6。(2)試驗內容中進行對比的濕度、溫度、O2的濃度(氧氣流與空氣)、電解質溶液(NaCl溶液)等條件就是影響鐵銹蝕速率的因素。(3)從變更物質的內部結構方面及覆蓋愛護層、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、電解質的存在(3)電鍍、噴油漆、噴鍍等表面覆蓋愛護層,犧牲陽極愛護法等(其他答案合理即可)(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)11.(2024·北京高考)驗證犧牲陽極愛護法,試驗如下(燒杯內均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍色沉淀試管內無明顯變更試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是 ()A.對比②③,可以判定Zn愛護了FeB.對比①②,K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C.驗證Zn愛護Fe時不能用①的方法D.將Zn換成Cu,用①的方法可推斷Fe比Cu活潑【解析】選D。依據(jù)試驗②的現(xiàn)象可知,在酸化的3%NaCl溶液中Fe電極未溶解,依據(jù)試驗③的現(xiàn)象可知,Fe在酸化的3%NaCl溶液生成了Fe2+,兩者比照,可以判定Zn愛護了Fe,A正確;依據(jù)試驗②取出Fe旁邊的溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,無明顯變更,可知Fe電極旁邊未生成Fe2+,而試驗①中Fe表面變藍,說明K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化,B、C正確;將Zn換成Cu,用①的方法K3[Fe(CN)6]可將Fe氧化,Fe表面也會生成藍色沉淀,不能依據(jù)電化學原理推斷Fe比Cu活潑。【延長探究】試驗③中金屬鐵發(fā)生的腐蝕是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕?寫出相關的電極反應式。提示:析氫腐蝕。由于電解質溶液是酸化的3%NaCl溶液,因此發(fā)生析氫腐蝕,電極反應式為Fe-2e-Fe2+(負極),2H++2e-H2↑(正極)。12.(2024·牡丹江高二檢測)用壓強傳感器探究生鐵在pH=2和pH=4的醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖象如下。分析圖象,以下結論錯誤的是 ()世紀金榜導學號A.溶液pH≤2時,生鐵發(fā)生析氫腐蝕B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快D.兩溶液中負極反應均為Fe-2e-Fe2+【解析】選C。依據(jù)pH=2時錐形瓶中氣體壓強與時間的關系知,壓強隨著反應的進行而漸漸增大,說明該裝置中發(fā)生了析氫腐蝕,可推知溶液pH≤2時,生鐵發(fā)生析氫腐蝕,故A項正確;pH=4時錐形瓶中氣體壓強隨著反應的進行而漸漸減小,說明發(fā)生了吸氧腐蝕,故B項正確;依據(jù)壓強與時間的關系圖知,pH=2的溶液和pH=4的溶液中,變更相同的壓強時所用時間不同,前者比后者時間長,說明吸氧腐蝕速率大于析氫腐蝕速率,故C項錯誤;兩溶液中都發(fā)生電化學腐蝕,鐵均作負極,負極反應式均為Fe-2e-Fe2+,故D項正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共18分)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:材質相同的無銹鐵釘數(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。 世紀金榜導學號(1)請完成以下試驗設計表,并在試