新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能第3節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)提能作業(yè)新人教版選擇性必修1

第四章第三節(jié)A級(jí)·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的依次為(C)A．②①③④ B．④③①②C．④②①③ D．③②④①解析：②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極被愛(ài)護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性的差別比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中為一般的腐蝕。2．鐵鍋用水清洗放置后出現(xiàn)紅褐色的銹斑，在此改變過(guò)程中不發(fā)生的反應(yīng)是(A)A．Fe－3e－=Fe3＋B．O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2解析：鐵鍋用水清洗放置后出現(xiàn)紅褐色的銹斑，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，負(fù)極上鐵失去電子生成Fe2＋，正極上氧氣得到電子，且Fe(OH)2易被氧化，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，B、C、D均可發(fā)生，故選A。3．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是(A)A．純銀器的表面在空氣中因電化學(xué)腐蝕慢慢變暗B．當(dāng)鍍鋅鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起愛(ài)護(hù)作用C．金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更為普遍D．相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來(lái)說(shuō)，海輪更簡(jiǎn)單被腐蝕解析：銀和空氣中H2S反應(yīng)生成黑色Ag2S，發(fā)生化學(xué)腐蝕慢慢變暗，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于鋅比鐵活潑，形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵作正極仍被愛(ài)護(hù)，B項(xiàng)正確；金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更常見(jiàn)，C項(xiàng)正確；相對(duì)于內(nèi)河河水，海水中電解質(zhì)濃度大，海輪更易被腐蝕，D項(xiàng)正確。4．如圖表示鋼鐵在海水中的銹蝕過(guò)程的模型，以下有關(guān)說(shuō)法正確的是(D)A．該金屬腐蝕過(guò)程為析氫腐蝕B．正極為C，發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)C．在強(qiáng)酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕D．正極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－解析：鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕環(huán)境中構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，碳作正極，由圖示看發(fā)生的是吸氧腐蝕，即在強(qiáng)酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，正極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故選D。5．中國(guó)在南極建設(shè)的第四個(gè)科學(xué)考察站——泰山站，如圖所示。為了延長(zhǎng)考察站基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)用壽命，在鋼鐵設(shè)備表面鑲嵌一些金屬塊(M)下列說(shuō)法正確的是(B)A．金屬塊M可能是銅，發(fā)生氧化反應(yīng)B．這種愛(ài)護(hù)方法叫犧牲陽(yáng)極法C．科學(xué)考察站里的設(shè)備在潮濕空氣中主要發(fā)生化學(xué)腐蝕D．若采納外加電流法，設(shè)備應(yīng)與電源正極相連解析：M應(yīng)比鐵活潑，如M為鋅、鎂等，M不能為銅，A錯(cuò)誤；利用原電池原理愛(ài)護(hù)金屬，這種方法叫犧牲陽(yáng)極法，B正確；金屬在空氣中主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕，C錯(cuò)誤；利用外加電流法，設(shè)備應(yīng)與電源負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。6．北溪1號(hào)和2號(hào)自然氣管道被炸毀，導(dǎo)致管道中被包袱的金屬材料Fe被腐蝕。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(C)A．鋼鐵在海水中主要發(fā)生析氫腐蝕B．鋼鐵在海水中構(gòu)成原電池，負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－=Fe3＋C．可利用外加電流法愛(ài)護(hù)輸氣管道D．可以在鋼鐵表面鍍一層銅，當(dāng)銅破損時(shí)，仍能愛(ài)護(hù)鋼鐵解析：海水為中性，鋼鐵在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕，A錯(cuò)誤；鐵失去電子生成亞鐵離子，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，B錯(cuò)誤；可利用外加電流的陰極愛(ài)護(hù)法愛(ài)護(hù)輸氣管道，C正確；銅不如鐵活潑，導(dǎo)致鐵做負(fù)極加速鐵的腐蝕，D錯(cuò)誤。故選C。二、非選擇題7．回答下列問(wèn)題：(1)如圖是試驗(yàn)室探討海水對(duì)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_(kāi)吸氧腐蝕__。②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是_B__(填字母)。③以鋅為負(fù)極，采納犧牲陽(yáng)極的陰極愛(ài)護(hù)法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應(yīng)在_C__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：答案：(3)下圖所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>②>①>③__。(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_B__(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漸漸上升C．K2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極愛(ài)護(hù)法D．K2閉合，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體解析：(1)①由圖可知，海水溶液為弱酸性，則Fe失去電子，正極上氧氣得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為吸氧腐蝕。②A處沒(méi)有接觸電解質(zhì)，C、D兩處沒(méi)有接觸空氣，故產(chǎn)生鐵銹最多的是B，故答案為B。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(ài)護(hù)，故答案為C。(2)銅比石墨活潑，所以應(yīng)用外加電流的陰極愛(ài)護(hù)法愛(ài)護(hù)銅，所以石墨作陽(yáng)極，銅作陰極，故答案為。(3)①發(fā)生化學(xué)腐蝕，②發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵作負(fù)極，被腐蝕，③發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵作正極，被愛(ài)護(hù)，④為電解池裝置，F(xiàn)e做陽(yáng)極，腐蝕最快，鐵被腐蝕時(shí)由快到慢的依次是④>②>①>③，故答案為④>②>①>③。(4)K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e易失電子生成亞鐵離子而作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故A錯(cuò)誤；K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極、C作正極，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，正極旁邊有OH－生成導(dǎo)致溶液pH增大，故B正確；K2閉合，該裝置是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被愛(ài)護(hù)，因?yàn)橛型饧与娫?，所以屬于外加電源的陰極愛(ài)護(hù)法，故C錯(cuò)誤；K2閉合，該裝置是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被愛(ài)護(hù)，陽(yáng)極上Cl－放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和OH－，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑、陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，依據(jù)電極反應(yīng)式知，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子即0.002mol電子，陽(yáng)極上生成n(Cl2)＝0.002mol/2×1＝0.001mol，陰極上生成n(H2)＝0.002mol/2×1＝0.001mol，所以兩個(gè)電極共產(chǎn)生0.002mol氣體，故D錯(cuò)誤。故選B。8．電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換等方面應(yīng)用廣泛。(1)①鋼鐵在海水中簡(jiǎn)單發(fā)生電化學(xué)腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋。②圖1中，為減緩鋼閘門(mén)的腐蝕，材料B可以選擇_Zn__(填“Zn”或“Cu”)。(2)圖2為鋼鐵防護(hù)模擬試驗(yàn)裝置，則鐵作_陰__極，檢測(cè)鋼鐵愛(ài)護(hù)效果的方法是取少量鐵電極旁邊的溶液于試管中，_滴加鐵氰化鉀(或K3Fe(CN)6)溶液，若無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生__，則說(shuō)明愛(ài)護(hù)效果好。(3)氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電源，其構(gòu)造如圖3所示：a、b為多孔石墨電極，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電。①a的電極反應(yīng)式是H2＋2OH－－2e－=2H2O；②若電池共產(chǎn)生20mol水，則電路中通過(guò)了_40__mol的電子。解析：(1)①負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，留意電極反應(yīng)中，鐵失去電子肯定生成二價(jià)鐵，反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋；②為了減緩海水對(duì)鋼閘門(mén)的腐蝕，材料B的活潑性應(yīng)當(dāng)強(qiáng)于鐵，作負(fù)極，才能滿意犧牲陽(yáng)極的愛(ài)護(hù)法，故選Zn。(2)外加電流的陰極愛(ài)護(hù)法，鐵應(yīng)當(dāng)與電源的負(fù)極相連，作陰極。溶液中沒(méi)有亞鐵離子則愛(ài)護(hù)效果好，檢驗(yàn)無(wú)亞鐵離子的方法和現(xiàn)象是滴加鐵氰化鉀(或K3Fe(CN)6)溶液，若無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，則說(shuō)明愛(ài)護(hù)效果好。(3)①a極氫氣失電子作負(fù)極，反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－=2H2O。②由總反應(yīng)2H2＋O2=2H2O可得：2H2O～4e－，則當(dāng)產(chǎn)生20mol水時(shí)，電路中通過(guò)了40mol的電子。B級(jí)·實(shí)力提升練一、選擇題1．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＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說(shuō)法不正確的是(C)A．在pH<4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B．在pH>6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．在pH>14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會(huì)減慢解析：當(dāng)pH＜4，酸性強(qiáng)，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，A項(xiàng)正確；pH＞6，酸性較弱，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，B項(xiàng)正確；pH＞14強(qiáng)堿性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C項(xiàng)錯(cuò)誤；煮沸除氧的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率減慢，D項(xiàng)正確。2．銅板上鐵鉚釘長(zhǎng)期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會(huì)被腐蝕，如圖。下列說(shuō)法不正確的是(A)A．腐蝕過(guò)程中銅極上始終只發(fā)生：2H＋＋2e－=H2↑B．若水膜中溶有食鹽將加快鐵鉚釘?shù)母gC．若在金屬表面涂一層油脂能防止鐵鉚釘被腐蝕D．若將該銅板與直流電源負(fù)極相連，則鐵銅均難被腐蝕解析：A項(xiàng)，依據(jù)圖示可知左側(cè)Cu上發(fā)生吸氧腐蝕，右側(cè)Cu上發(fā)生析氫腐蝕，則兩個(gè)銅極上的反應(yīng)是O2＋4e－＋4H＋=2H2O,2H＋＋2e－=H2↑，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若水膜中溶有食鹽，增加吸氧腐蝕介質(zhì)的導(dǎo)電性，將加快鐵鉚釘?shù)母g，正確；C項(xiàng)，在金屬表面涂一層油脂，能使金屬與氧氣隔離，不能構(gòu)成原電池，所以能防止鐵鉚釘被腐蝕，正確；D項(xiàng)，若將該銅板與電源負(fù)極相連，相當(dāng)于外界電子由銅電極強(qiáng)制轉(zhuǎn)送給鐵，從而抑制鐵失電子而不易被腐蝕，正確。3．探討金屬腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(B)A．圖1：a點(diǎn)溶液變紅B．圖1：a點(diǎn)的鐵比b點(diǎn)的鐵腐蝕嚴(yán)峻C．圖2：若d為鋅，則鐵不易被腐蝕D．圖2：正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：食鹽水的邊緣處與空氣接觸，氧氣得電子，故a處電極方程式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，a點(diǎn)溶液變紅，A正確；a點(diǎn)與空氣接觸，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，a點(diǎn)為正極，b點(diǎn)為負(fù)極，負(fù)極被腐蝕，所以b點(diǎn)的鐵比a點(diǎn)的鐵腐蝕嚴(yán)峻，B錯(cuò)誤；Fe和Zn形成原電池，Zn為負(fù)極，鐵為正極，正極被愛(ài)護(hù)，則鐵不易被腐蝕，C正確；圖2中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，D正確。4．利用物質(zhì)由高濃度向低濃度自發(fā)擴(kuò)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(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(B)A．金屬縫隙內(nèi)表面為負(fù)極，外自由表面為正極B．縫隙內(nèi)溶液pH增大，加快了縫隙內(nèi)腐蝕速率C．為了維持電中性，海水中大量Cl－進(jìn)入縫隙D．正極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：依據(jù)氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，所以金屬縫隙外自由表面為正極，金屬縫隙內(nèi)表面為負(fù)極，A正確；金屬縫隙外自由表面為正極，生成氫氧根離子，縫隙外溶液pH增大，加快了縫隙內(nèi)腐蝕速率，B錯(cuò)誤；陰離子由正極向負(fù)極移動(dòng)，所以大量Cl－進(jìn)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(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D正確。故選B。5．某探討小組為探究鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的影響因素，將混合勻稱的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖甲)從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)改變結(jié)果如圖乙，下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A．圖丙中，發(fā)生腐蝕時(shí)電子轉(zhuǎn)移方向如箭頭所示B．圖乙中，t2時(shí)容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)是因?yàn)殍F粉發(fā)生了吸氧腐蝕C．碳粉表面的電極反應(yīng)式只有O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．若將丙圖中的C換成Zn，鐵的腐蝕速率會(huì)大大降低，這是利用了犧牲陽(yáng)極的愛(ài)護(hù)法解析：鐵粉和碳粉形成原電池，碳作正極，起先時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，后來(lái)發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題6．以NaCl為主要成分的融雪劑會(huì)腐蝕橋梁、鐵軌等鋼鐵設(shè)備。某探討小組探究NaCl溶液對(duì)鋼鐵腐蝕的影響。(1)將濾紙用3.5%的NaCl溶液潤(rùn)濕，涂上鐵粉、碳粉的混合物，貼在表面皿上。在濾紙上加幾滴檢驗(yàn)試劑，再緩慢加入NaCl溶液至沒(méi)過(guò)濾紙，操作如下所示：①試驗(yàn)ⅰ的現(xiàn)象說(shuō)明，得電子的物質(zhì)是_O2__。②碳粉的作用是_與鐵組成原電池，作原電池的正極__。③為了說(shuō)明NaCl的作用，須要補(bǔ)充的比照試驗(yàn)是_用水代替NaCl溶液進(jìn)行上述試驗(yàn)__。(2)向如圖示裝置的燒杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，閉合K，指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。加熱燒杯a，指針向右偏轉(zhuǎn)。①取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，b中無(wú)改變，b中鐵片作_正__極。②加熱后，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的緣由可能是_溫度上升，F(xiàn)e還原性增加，反應(yīng)速率加快__。(3)用(2)中圖示裝置探究不同濃度NaCl溶液對(duì)鋼鐵腐蝕的影響，向燒杯a、b中各加入30mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液，試驗(yàn)記錄如下表所示。試驗(yàn)ab指針偏轉(zhuǎn)方向I0.1%0.01%向右Ⅱ0.1%3.5%向左Ⅲ3.5%飽和溶液向右①Ⅱ中，b中電極發(fā)生的電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋。②Ⅲ中，鐵在飽和NaCl溶液中不易被腐蝕。查閱資料可知：在飽和NaCl溶液中O2濃度較低，鋼鐵不易被腐蝕。設(shè)計(jì)試驗(yàn)證明：_另取兩個(gè)燒杯，分別往其中加入鐵片和肯定量的飽和NaCl溶液，再分別滴加幾滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一個(gè)燒杯中通入O2，視察現(xiàn)象__。(4)依據(jù)上述試驗(yàn)，對(duì)鋼鐵腐蝕有影響的因素是_溫度、NaCl溶液的濃度、O2的濃度__。解析：(1)①鐵、碳以氯化鈉溶液為電解質(zhì)形成原電池，酚酞變紅說(shuō)明生成氫氧根離子，發(fā)生吸氧腐蝕，故得電子的物質(zhì)是O2；②鐵與碳以氯化鈉溶液為電解質(zhì)形成原電池，鐵作原電池負(fù)極，碳作正極；③為了說(shuō)明NaCl的作用，須要補(bǔ)充的比照試驗(yàn)是，用水作電解質(zhì)，代替氯化鈉進(jìn)行上述試驗(yàn)；(2)①K3Fe(CN)6溶液與二價(jià)鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN