人教版化学选修4第四章第四节-金属的电化学腐蚀与防护习题

1第四节金属的电化学腐蚀与防护A组1.铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为()A.形成原电池,铝作负极B.形成原电池,铜作负极C.形成原电池时,电流由铝流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀解析:电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝是负极;电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反,应是由铜流向铝。答案:A2.下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程B.铝制品的耐腐蚀性强,说明铝的化学性质不活泼C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连,可防止闸门被腐蚀D.钢铁锈蚀时,铁原子失去电子成为Fe3+,而后生成Fe(OH)3,再部分脱水成为氧化铁的水合物解析:金属失去电子发生的是氧化反应,A项错;铝制品的耐腐蚀性强是因为铝的化学性质活泼,表面被氧化生成了一层致密的氧化膜,B项错;钢铁闸门与电源负极相连作阴极,受到保护,C项正确;钢铁锈蚀时,铁原子失电子生成Fe2+,D项错。答案:C3.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是()解析:A、B、D都能形成原电池而使Fe被腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。答案:C4.以下现象与电化学腐蚀无关的是()A.镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀B.纯铁不容易生锈C.镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛D.输送氯气的钢管易被氯气腐蚀解析:A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池,Fe作负极,易被腐蚀,而镀锌铁器表面破损时形成原电池,Fe作正极,被保护。B项中纯铁不能形成原电池,所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流,使人头痛恶心。D项中是铁与Cl2直接发生反应,为化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。答案:D5.下列说法正确的是()A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化解析:金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以A项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金2属的腐蚀,故B项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故D项正确。答案:D6.光亮的铁钉在下列情况下最易生锈的是()解析:本题从考虑原电池形成的条件分析铁的生锈,A项,在干燥的空气中,缺少水膜很难形成原电池;B中,空气和水的交界面处最容易形成原电池,使铁钉生锈;C中,植物油不是电解质溶液,也无法形成原电池;D中,蒸馏水中含氧气较少,也难发生电化学腐蚀。答案:B7.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是()A.a中铁钉附近呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生解析:a中铁比铜活泼,铁作负极,发生氧化反应,铜作正极,发生还原反应,电极反应式分别为负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-4OH-,因此A、C不正确。b中铝比铁活泼,铝作负极,发生氧化反应,铁作正极,发生还原反应,电极反应式分别为:负极:4Al-12e-4Al3+,正极:3O2+6H2O+12e-12OH-,因此B正确,D不正确。答案:B8.古老的铁桥,经常每隔一段时间就要刷一遍油漆,但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是()A.油漆只起美观作用,而与腐蚀无关B.铁桥生锈主要是铁和空气中的氧气发生了化学腐蚀C.铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀D.铁桥腐蚀与外界环境无关,只由金属内部结构决定解析:油漆被磨损后,主要发生的是电化学腐蚀。答案:C9.钢铁工业是一个国家工业的基础,而且钢铁制品在人们的生产生活中有着广泛的用途。(1)钢材加工前需要对其表面的氧化物(如铁锈)进行处理。常用的方法之一是用硫酸处理。下列能加快除去钢铁表面氧化物速率的是(填字母)。A.用中等浓度的硫酸B.用98.3%的浓硫酸C.加热D.加少许铜粉(2)实际生产中也可以用适量的稀盐酸来处理钢铁表面的铁锈。某同学在实验室中,将一块表面生锈的铁片置入稀盐酸中。写出铁锈完全消失后溶液中发生化合反应的离子方程式:。(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀,电镀的装置如图所示:3①上面的电镀装置图的“直流电源”中,(选填“a”或“b”)是正极。②接通电源前,装置图中的铜、铁两个电极质量相等,电镀完成后,将两个电极取出,用蒸馏水小心冲洗干净、烘干,然后称量,二者质量差为5.12g,由此计算电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为。③上述铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀的原因:,由此可推知铁镀(填一种金属)在破损时铁不易被腐蚀。解析:(1)稀硫酸可以与铁反应,而浓硫酸则可以使铁钝化;加热可以使铁与浓硫酸反应;铜可以与Fe3+反应,从而降低溶液中Fe3+的浓度,有利于硫酸与铁锈的反应。(2)铁锈溶解于酸,生成Fe3+,Fe3+能与单质铁发生化合反应。(3)电镀时正极连接的电极为阳极,故a为正极;阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜,故阳极溶解的铜为2.56g,即0.04mol,故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08mol;镀件破损时,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活动性强的金属更容易被腐蚀。答案:(1)BD(2)2Fe3++Fe3Fe2+(3)①a②0.08mol③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀锌B组1.结合下图判断,下列叙述正确的是()A.Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe-2e-Fe2+C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2+2H2O+4e-4OH-D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量KSCN溶液,均变红色解析:金属的活动性:ZnFeCu,故Ⅰ中锌作负极,铁作正极,电解质溶液呈中性,锌发生吸氧腐蚀,铁被保护,负极反应式是Zn-2e-Zn2+,属于牺牲阳极的阴极保护法,A正确;Ⅱ中铁作负极,电解质溶液呈酸性,铁发生析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑。因为Ⅰ中铁被保护,溶液中无Fe3+,Ⅱ中也不会生成Fe3+,故加入少量KSCN溶液不会变红色。答案:A2.在一些特定的条件下,铁也可以生成具有保护作用的氧化膜。例如,铁在浓硝酸、浓硫酸中可以生成氧化膜(称为钝化膜),特别是在碱性溶滚中更容易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。拿一把已除锈、去油的小刀放入发蓝液(50g氢氧化钠、10g硝酸钠、3g亚硝酸钠和100mL水所形成的溶液)中,加热煮沸20min,就可形成蓝黑色的“烤蓝”。根据上面的信息下列叙述不正确的是()A.在烤蓝的过程中,铁没有损失B.烤蓝实质是一部分铁被氧化成致密的氧化膜,起到了抗腐蚀作用C.在“烤蓝”液中硝酸钠、亚硝酸钠起了氧化剂的作用D.在烤蓝前除锈可以使用盐酸4解析:烤蓝是要损失一少部分金属形成氧化膜,所以选项A不正确;根据题中提供的信息可以判断选项B、C都正确;由于铁表面的锈是氧化铁,易和盐酸反应,所以可以用盐酸来除去,选项D正确。答案:A3.铁生锈是比较常见的现象,某实验小组,为研究铁生锈的条件,设计了以下快速、易行的方法:首先检查制氧装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3分钟左右,观察到的实验现象为:①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗,发生锈蚀;②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题:(1)由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于。能表示其原理的电极反应式为。(2)仪器A的名称为,其中装的药品可以是,其作用是。(3)由实验可知,该类铁生锈的条件为。决定铁生锈快慢的一个重要因素是。解析:钢铁在潮湿环境下形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象说明潮湿是铁生锈的前提,而没有潮湿及潮湿程度对生锈快慢的影响,直形管实验与烧杯实验的对比,则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。答案:(1)电化学腐蚀负极:2Fe-4e-2Fe2+,正极:2H2O+O2+4e-4OH-(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2(3)与O2接触、与水接触氧气的浓度4.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的。a.NH3b.CO2c.NaOHd.HNO3②以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是。(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为。答案:(1)①2Al+2OH-+2H2O2Al-+3H2↑b②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+HC-与H+反应使H+浓度减小,使Al3+的水解平衡向右移动,产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中的Cu2+,保持溶液中Cu2+的浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法