高二化学选修4同步练习4-4金属的电化学腐蚀与防护

4-4金属的电化学腐蚀与防护一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属腐蚀起到防止或减缓作用的措施是()A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部【解析】题述方法均是金属防腐的常见方法。【答案】D2．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是()A．2H＋＋2e－===H2↑B．Fe2＋＋2e－===FeC．2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．Fe3＋＋e－===Fe2＋【解析】钢铁的吸氧腐蚀正极是O2发生还原反应，2H2O＋O2＋4e－===4OH－。【答案】C3．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是()A．金属在潮湿情况下的腐蚀实质是：M＋nH2O===M(OH)n＋n/2H2↑B．金属的化学腐蚀实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀【解析】金属在潮湿的中性环境中主要发生吸氧腐蚀，其腐蚀的本质是M－ne－===Mn＋，所以A、D均错，B正确。金属的化学腐蚀是金属直接接触到化学物质如酸，Cl2等发生的腐蚀，所以C不正确。【答案】B4．下列情况与电化学无关的是()A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B．铝片不用特殊方法保存C．纯锌与稀H2SO4反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快D．镀锌铁比镀锡铁更耐用【解析】铝片与O2反应表面生成一层致密的氧化物薄膜，防止内部被腐蚀，与电化学无关。【答案】B5．(2011年泰安高二期末)我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是()A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．在化学腐蚀过程中有氢气产生D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋【解析】酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。【答案】B6．(2011年孝感高中高二)下列说法不正确的是()A．金属腐蚀就是金属原子失去电子被氧化的过程B．钢铁吸氧腐蚀时，正极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．氯碱工业中，阳极发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑D．镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易腐蚀【解析】镀锌的铁皮损坏后，Zn更活泼，更易被腐蚀，相当于保护了铁。【答案】D7．(2011年赤峰二中期末)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率C．Al2O3的熔点很高，可用于制作耐高温材料D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁【解析】电解法制镁，是电解熔融的MgCl2，而不是MgCl2溶液。【答案】D8．目前，脱氧保鲜剂已广泛用于食品保鲜、粮食及药材防虫、防霉等领域。含铁脱氧剂利用铁易被氧化的性质，完全吸收包装内的氧，从而对包装内的物品起到防氧化作用。当脱氧剂变成红棕色时，则失效。下表是一种含铁脱氧保鲜剂的配方：主要原料用量含碳4%的铸铁粉80g滑石粉40g食盐4g乙醇适量下列反应式中与铁脱氧原理无关的是()A．Fe－2e－===Fe2＋B．C＋O2===CO2C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3D．2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O【解析】铁脱氧原理是利用铁与氧气反应而吸收氧的，B项是C与O2反应，与其无关。【答案】B9．下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()A．421356B．462135C．542316D．635241【解析】铁作外加电源的阳极时腐蚀最快，作外加电源的阴极腐蚀最慢。4最快5最慢，B正确。【答案】B10.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法中错误的是()A．正极的电极方程式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快【解析】铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，故将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，A正确，D错误；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率。C正确；但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B正确。【答案】D11.(2011·泰州高二调研)有关如图装置的叙述不正确的是()A．这是电解NaOH溶液的装置B．该装置中Pt为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．该装置中Fe为负极，电极反应为：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2D．这是一个原电池装置【解析】这是一个关于铁的吸氧腐蚀的原电池装置，选A。【答案】A12．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中，如下图所示，最先观察到酚酞变红现象的区域是()A．Ⅰ和ⅢB．Ⅰ和ⅣC．Ⅱ和ⅢD．Ⅱ和Ⅳ【解析】图中左边装置为一原电池，Zn为负极，电极反应式为：2Zn－4e－===2Zn2＋，Fe为正极，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，Fe极附近OH－聚积，所以Ⅰ区域先变红色，右边装置为一电解池，Fe为阳极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，Zn为阴极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，H＋在阴极不断被还原，促使水不断电离，阴极附近有OH－聚积，所以Ⅳ首先变红。【答案】B13．[双选题]将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中有氢气生成，若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀，关于A、B的叙述正确的是()A．金属活动性ABB．还原性BAC．在后者装置中金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应D．金属B的表面有明显的气泡产生【解析】金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中，构成了原电池，负极腐蚀而损耗，正极被保护，即金属A为负极，金属B为正极。【答案】AD14．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，则下列说法正确的是()①有5.6g金属被腐蚀②有6.5g金属被腐蚀③在标准状况下有2.24L气体放出④在标准状况下有1.12L气体放出A．①②B．②③C．①④D．③④【解析】镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－===Zn2＋，当有0.2mol电子转移时，有0.1molZn溶解，在正极上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1molH2。【答案】B二、非选择题15．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是________；正极反应是________；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有：___________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________(答两种方法)。【解析】(1)不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，3、4、5、6发生了电化学腐蚀。负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质溶液的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。【答案】(1)3、4、5、6Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)2H2O＋O2＋4e－===4OH－(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液存在(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等16.用实验验证牺牲阳极的阴极保护法，如图所示是某同学验证牺牲阳极的阴极保护法实验装置。已知K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液遇Fe2＋会变成特征的蓝色：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。根据提供的知识，请回答下列问题：(1)在Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，会观察到_________________________________________________________________________________________。(2)通过和同学讨论，说明如图所示装置中铁被保护的原理为___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出发生反应的电极方程式：Zn极：________________________________________________________________________；Fe极：______________________________________________________________________。【解析】本题主要考查了阴极保护法。电压表和电流表都是为了证明由铁、锌和酸化的NaCl溶液组成的原电池是正常工作的；在正常情况下，铁是可以和酸性溶液中的H＋反应生成Fe2＋的，Fe2＋能和[Fe(CN)6]3－反应生成特征的蓝色。如果没有特征的蓝色出现则证明没有生成Fe2＋，即此装置是起到了保护阴极(正极)，使铁不被腐蚀的作用，装置中Zn极为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，铁极为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。【答案】(1)没有铁氰化亚铁的特征的蓝色出现，而是在铁电极上有气体产生(2)是通过牺牲阳极(负极)Zn，为被保护的金属铁[阴极(正极)]提供了足量的电子，使被保护的金属铁不会失去电子，所以Fe不被腐蚀(3)Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑17．(2011·徐州模拟)钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈，现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________