高中化学第三节 金属的腐蚀与防护练习

这是一份高中化学第三节 金属的腐蚀与防护练习，共10页。试卷主要包含了如图装置中,观察到等内容，欢迎下载使用。

题组一 金属的腐蚀
1.(2021北京丰台期中)四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中(烧杯中均盛有0.1 ml·L-1 NaCl溶液),则锌片腐蚀最快的是( )
2.(2020湖北沙市中学高二上期末)如图装置中,观察到:开始导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管内液面。以下有关解释合理的是( )
A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.具支试管中溶液pH逐渐减小
D.墨水回升时,碳极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
3.(2021山东师范大学附中第一次学业测评)下图是青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是 ( )
A.腐蚀过程中,青铜基体是正极
B.若有64 g Cu被腐蚀,理论上消耗氧气的体积为22.4 L(标准状况)
C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,是因为改变了反应的焓变
D.青铜器发生的是吸氧腐蚀
题组二 金属的防护
4.(2020河北唐山一中高二上期中)图Ⅰ的目的是精炼铜,图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ中b为纯铜,电解过程中质量减轻,发生的反应为Cu2++2e- Cu
B.图Ⅰ中SO42-向a极移动,但不放电
C.图Ⅱ中如果a、b间用导线连接时,钢闸门作正极
D.图Ⅱ中如果a、b间连接直流电源利用外加电流法保护钢闸门时,则X必须用锌
5.(2021河南南阳期中)下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是 ( )
A.若X为碳棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C.若X为锌棒,开关K置于B处时,为牺牲阳极法
D.若X为碳棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e- H2↑
6.(2020福建三明三校高二上期中)钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 (填字母)。
(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下。请回答:
①铁件应与电源的 极相连(填“正”或“负”),B电极的电极反应式是 。
②若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为10.24 g,则电镀时电路中通过的电子为 ml。
③电镀结束后CuSO4溶液的浓度 (填“变大”“变小”或“不变”)。
④镀层破损后,铁不易被腐蚀的是 (填字母)。
A.镀铜铁 B.镀锌铁 C.镀锡铁
能力提升练
题组一 金属腐蚀的不同类型与快慢比较
1.(2020天津一中高二上期末,)用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下:
分析图像,以下结论错误的是( )
A.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀
D.两溶液中负极反应均为Fe-2e- Fe2+
2.(2020吉林延边第二中学高二上月考,)如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和稀醋酸,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是(深度解析)
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
D.两试管中相同的电极反应是:Fe-2e- Fe2+
3.(2021北京丰台期中,)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在,依据下列两种腐蚀现象回答下列问题:
(1)图1种被腐蚀的金属为 ,其腐蚀类型属于 (填字母)。图2中金属腐蚀类型属于 (填字母)。
A.化学腐蚀 B.电化学腐蚀
C.析氢腐蚀 D.吸氧腐蚀
(2)图1中Cu的作用是 ,结合电极反应、电子移动、离子移动等,分析金属被腐蚀的原理: 。
(3)图2中铁的生锈过程:Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O,将Fe转变为Fe(OH)2的反应补充完整:正极反应式为 ,负极反应式为 ,总反应为 。
题组二 金属的腐蚀与防护措施
4.(2021福建福州高二检测,)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.若d为石墨,铁片腐蚀加快
B.若d为石墨,石墨上电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
C.若d为锌块,铁片不易被腐蚀
D.若d为锌块,铁片上电极反应式为2H++2e- H2↑
5.()深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.铁管道发生的是吸氧腐蚀
B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀
C.这种情况下,土壤的pH增大
D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀
6.()历史上铝制皇冠曾被法国皇帝当作自己富有的象征炫耀过,但现在各种铝制品已走进寻常百姓家,这得益于电解法冶炼铝技术的发明。
(1)现代工业在1 273 K的温度下电解熔融氧化铝(熔点为2 323 K)与冰晶石(Na3AlF6)的混合物,可得到金属铝与氧气。阴极上的电极反应为 ,其中冰晶石的作用可能是 。
a.作催化剂
b.作助熔剂以降低氧化铝的熔化温度
c.作电解质增强导电性
(2)为使铝制品经久耐用,现代工业生产中常对铝材进行表面处理,具体过程通常为:
①铝材脱脂:先用碱液洗涤,然后水洗,以除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗过程中常有气泡产生,原因是 (用离子方程式表示)。
②电解氧化:以铝材为阳极,在稀硫酸中进行电解,铝材表面形成氧化膜,则阳极的电极反应为 ,电解过程中必须使电解质溶液的pH保持相对稳定的原因是 。
答案全解全析
基础过关练
1.C 金属为原电池负极或电解池阳极时,腐蚀速率加快,为原电池正极或电解池阴极时,被保护。根据金属活动性顺序,镁的金属性强于锌,锌的金属性强于铜,故形成原电池时,B中锌为正极,被保护,C中锌为负极,比A中腐蚀速率快,D中锌被保护,故选C。
2.D 雨水呈酸性,生铁片中含有碳和铁,酸性条件下,生铁片发生析氢腐蚀生成氢气,导致具支试管内气体压强大于大气压,导管内液面下降,当溶液呈弱酸性或中性时,生铁片发生吸氧腐蚀,导致具支试管中气体压强小于大气压,导管内液面回升,略高于小试管内液面。
3.D 由题图可知,青铜基体有Cu2+产生,Cu化合价升高,发生氧化反应,作负极,A错误;在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64 g Cu被腐蚀转移2 ml电子,理论上消耗氧气的体积为11.2 L(标准状况),B错误;催化剂不改变反应的焓变,C错误;由题图可知,青铜器发生的是吸氧腐蚀,D正确。
4.C 粗铜的精炼中,粗铜作阳极,纯铜作阴极,所以a为纯铜,b为粗铜,A错误;电解时,电解质溶液中阴离子向阳极移动,所以硫酸根离子向b极移动,B错误;牺牲阳极法中,被保护的金属作原电池正极,图Ⅱ中如果a、b间用导线连接,钢闸门作正极,C正确;外加电流法中,被保护的钢闸门连接原电池负极,所以图Ⅱ中如果a、b间连接电源,钢闸门作阴极,但X不一定用锌,D错误。
5.D 若X为碳棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,A项正确;若X为碳棒,开关K置于B处,Fe作原电池的负极,电极反应为Fe-2e- Fe2+,D项不正确;若X为锌棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,开关K置于B处时,Fe作原电池的正极,属于牺牲阳极法,B、C项均正确。
6.答案 (1)BD
(2)①负 Cu2++2e- Cu ②0.16 ③不变 ④B
解析 (1)铁为活泼金属,当为原电池负极时,易被腐蚀;当铁为原电池的正极或外接电源的负极时,可防止腐蚀。
(2)电镀时,镀层金属为阳极,镀件金属为阴极,则在铁件的表面镀铜时,铜为阳极,铁件为阴极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电镀过程中两电极变化的质量相同,并且电解质溶液浓度不变;形成原电池反应时,活泼金属为负极,不活泼金属为正极,不易被腐蚀。
能力提升练
1.A 根据锥形瓶中气体压强与时间关系图可知,pH=2的醋酸溶液和pH=4的醋酸溶液中,变化相同的压强时所用时间不同,前者比后者所用时间长,这说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率,A错误;醋酸溶液的pH=4时,锥形瓶中压强随着反应的进行而逐渐减小,说明发生吸氧腐蚀,所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀,B正确;根据醋酸溶液的pH=2时,锥形瓶中压强与时间的关系知,随着反应的进行压强逐渐增大,说明发生的是析氢腐蚀,则溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀,C正确;根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀,铁均作负极,电极反应均为Fe-2e- Fe2+,D正确。
2.B 生铁中含有铁和碳,和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,A正确;左边试管中是中性溶液,发生吸氧腐蚀,右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀,所以左边试管内气体的压强减小,右边试管内气体的压强增大,导致U形管内红墨水左高右低,B错误、C正确;铁作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应:Fe-2e- Fe2+,D正确。
反思升华
根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、弱酸性或中性溶液中发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
3.答案 (1)铁或Fe BC BD
(2)作正极材料,导电 铜作正极,氢离子在内电路移向正极,得到电子,生成氢气;铁作负极,失去电子,电子从负极移向正极,金属铁被腐蚀生成亚铁离子
(3)O2+4e-+2H2O 4OH- 2Fe-4e- 2Fe2+ 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2
解析 (1)析氢腐蚀发生条件为较强酸性环境,图1中水膜为二氧化硫的水溶液,酸性较强,铁发生析氢腐蚀;图2中发生吸氧腐蚀。
(3)图2发生吸氧腐蚀,正极氧气得电子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,负极为铁失电子,电极反应式为2Fe-4e- 2Fe2+,总反应为2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2。
4.D 铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,比没有形成原电池时的腐蚀速率快,A正确;若d为石墨,电解质溶液接近中性,发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,B正确;若d为锌块,则由于金属活动性:Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,C正确;若d为锌块,由于电解质溶液接近中性,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,D错误。
5.C 由题图可知,负极反应为Fe-2e- Fe2+,正极反应为SO42-+5H2O+8e- HS-+9OH-。铁管道的腐蚀过程中,氧气并未参与反应,所以不是吸氧腐蚀,故A错误;硫酸盐还原菌在高温下易变性,失去催化活性,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B错误;由正、负极的电极反应可知,铁管道腐蚀过程中,OH-浓度增大,土壤pH增大,故C正确;管道上刷富铜油漆,形成Cu-Fe原电池,Fe作负极,会加快管道的腐蚀,故D错误。
6.答案 (1)Al3++3e- Al b
(2)①2Al+2OH-+2H2O 2AlO2-+3H2↑ ②2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+ 铝、Al2O3均是两性物质,pH过大或过小均会导致它们溶解
解析 (1)因电解温度远低于氧化铝的熔点,故冰晶石的作用是降低氧化铝的熔化温度;电解过程中Al3+在阴极上得到电子转化为Al。(2)①碱洗过程中,有少量的铝单质与碱液反应而生成H2;②电解过程中,铝失去电子转化为Al2O3,由此可知有H2O参加电极反应,则还有H+生成。