化学第4节 金属的腐蚀与防护课后测评

课时跟踪检测(七)　金属的腐蚀与防护

1．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：选C　A、B、D都能形成原电池且铁做负极而加快铁的腐蚀，而C中铁被铜镀层保护，则不易被腐蚀。

2.缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是(　　)

A．镁　　　　　　　 B．铝

C．锌    D．铜

解析：选D　金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生OH－，即正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，因此金属丝的活泼性比Fe差，铜符合题目要求。

3.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．腐蚀过程中，负极是C

B．Fe失去电子经电解质溶液转移给C

C．正极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

D．C是正极，O2在C表面上发生还原反应

解析：选D　A项，铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属做负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C做正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。

4.将一根较纯铁棒垂直没入水中，由于深水处溶氧量较少，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重，下列关于此现象的说法错误的是(　　)

A．铁棒AB段发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流，且方向是从AB段到BC段

C．向水中加入一定量硫酸钾固体后，对铁棒的生锈速率几乎无影响

D．产生这种现象的本质是铁棒所处的化学环境不同

解析：选C　铁在水中发生吸氧腐蚀，BC段做原电池负极，AB段做原电池正极，正极发生反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A项正确；腐蚀过程中电子从BC段流向AB段，电流方向为从AB段到BC段，故B项正确；向水中加入一定量的硫酸钾固体后，离子浓度增大，铁棒的生锈速率增大，故C项错误；此原电池的构成是由于铁棒所处的化学环境不同，故D项正确。

5．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象的描述不正确的是(　　)

A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降

B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低

C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重

D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀

解析：选B　有关金属腐蚀的题型，要搞清金属腐蚀的主要原因(电化学腐蚀)，运用原电池原理进行恰当的分析，同时掌握金属防护的基本方法：改变金属内部结构(如制成合金)、涂保护层和电化学保护法。Ⅱ中铁钉与铜丝相连，金属活泼性相差较大，且所装试剂为挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C项正确；Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及Ⅱ严重；由于均发生了反应：2H＋＋2e－===H2↑，Ⅰ和Ⅱ均生成了气体，液面都会下降，装置Ⅱ左侧液面比装置Ⅰ的左侧液面低，A项正确，B项错误；Ⅲ中虽然铁钉也与铜丝相连，但由于所装试剂为不挥发性硫酸，因此铁钉几乎没被腐蚀，D选项正确。

6．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：

pH＝2时锥形瓶中气    　　　pH＝4时锥形瓶中气

体压强变化的曲线图    　　　体压强变化的曲线图

分析图像，以下结论错误的是(　　)

A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀

B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀

C．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快

D．两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋

解析：选C　由压强变化图像可知pH＝2时，压强增大，说明生成氢气，发生析氢腐蚀，同理pH＝4时，压强减小，说明消耗氧气，发生吸氧腐蚀，两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋，A、B、D选项正确；由斜率可知消耗氧气的速率比生成氢气的速率快，且消耗1 mol氧气转移4 mol电子，而生成1 mol氢气转移2 mol电子，所以吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀的速率，C选项错误。

7．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu­Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

解析：选B　图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，选项A错误；图b中开关置于M时，Cu­Zn合金做负极，由M改置于N时，Cu­Zn 合金做正极，腐蚀速率减小，选项B正确；图c中接通开关时Zn做负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，选项C错误；图d中Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的氧化反应引起的，选项D错误。

8．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是(　　)

A．锡青铜的熔点比纯铜低

B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用

C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

解析：选D　A项，锡青铜为合金，合金的熔点低于它的各成分金属的熔点，正确；B项，由于锡比铜活泼，在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，正确；C项，潮湿环境中更容易发生电化学腐蚀，会加快金属的腐蚀，正确；D项，电化学腐蚀过程的实质是氧化还原反应，为化学反应过程，错误。

9．下列关于各装置中产生的现象与原因的说法中不正确的是(　　)

解析：选D　铁钉发生吸氧腐蚀，A正确；氯化氢气体不与铁反应，所以无现象发生，B正确；铁粉与铜粉及稀盐酸构成原电池，反应速率更快，C正确；总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，反应后溶液仍呈中性，D错误。

10．下列对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处可加快铁的腐蚀

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，为牺牲阳极保护法

D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋

解析：选A　若X为碳棒，开关K置于A处，Fe做电解池的阴极，属于外加电流保护法，A错误；若X为锌棒，当K置于A处时，Fe做电解池的阴极，属外加电流阴极保护法，当K置于B处时，Fe做原电池的正极，属牺牲阳极保护法，B、C均正确；若X为碳棒，开关K置于B处时，Fe做原电池的负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D正确。

11．2018年7月至9月，国家文物局在辽宁开展水下考古，搜寻、发现并确认了甲午海战北洋水师沉舰——经远舰。

已知：正常海水呈弱碱性。

(1)经远舰在海底“沉睡”124年后，钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为______________________________。

(2)为了保护文物，考古队员采用“牺牲阳极保护法”对舰船水下遗址进行了处理。

①考古队员贴在舰体上的材料块可以是______(填字母)。

a．铝锌合金    b．石墨

c．铅    d．铜

②采用“牺牲阳极保护法”后，水下舰体上正极的电极反应式为______________。

(3)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理：______________________

_______________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)海水呈弱碱性，钢铁在碱性、中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀，负极上铁失去电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

(2)①采用“牺牲阳极保护法”对舰船进行保护，需要选用活泼性比铁强的金属做负极，故选a；②采用“牺牲阳极保护法”后，铁为正极，海水呈弱碱性，在碱性、中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

(3)脱盐、干燥处理破坏了原电池的构成条件，使之缺少了电解质溶液，使文物表面无法形成原电池发生电化学腐蚀。

答案：(1)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2(写“Fe－2e－===Fe2＋”也可)　

(2)①a　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(3)脱盐、干燥处理破坏了微电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成微电池发生电化学腐蚀

12．回答下列问题：

(1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化学腐蚀称为______________(填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)。

②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是______(填字母)。

③以锌为负极，采用牺牲阳极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在________处(填字母)。

(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并做相应标注：

(3)下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时的速率由快到慢的顺序是________(填序号)。

(4)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是________(填字母)。

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极保护法

D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体

解析：(1)①金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。②发生吸氧腐蚀时，越靠近液面接触到的O2越多，生成的铁锈越多。③锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌做负极，铁闸做正极，得到保护。(2)要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极，铜接电源负极。(3)当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。故本小题中，铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序为④>②>①>③。(4)A项，K1闭合时，该装置构成了Fe­C­NaCl 溶液原电池，铁做负极，发生氧化反应，电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋；B项，石墨棒做正极，发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高；C项，K2闭合时，该装置构成了Fe­C­外加电源的电解池，石墨棒做阳极，Fe做阴极而被保护，该方法称为外加电流阴极保护法；D项，K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，所以当电路中通过0.002NA个即0.002 mol电子时，生成的H2和Cl2的物质的量均为0.001 mol，则两极共产生0.002 mol气体。

答案：(1)①吸氧腐蚀　②B　③C

(2)

(3)④>②>①>③　(4)B

13．某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了实验。

一周后观察：

(1)铁钉被腐蚀程度最大的是________(填实验序号)。

(2)实验③中主要发生的是________(填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)。

(3)烧过菜的铁锅未及时洗净(含氯化钠的残留液)，第二天便出现红棕色锈斑，试写出有关的电极反应式：

负极：________________________________________________________________。

(4)根据上述实验，你认为铁制品发生电化学腐蚀的条件是_______________________。

(5)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。为防止金属被腐蚀可采取的措施有________(填序号)。

①健身器材刷油漆

②自行车钢圈镀铬

③将钢管用导线与镁条连接

④将钢管用导线与碳棒连接

解析：(1)①铁钉在干燥空气中难被腐蚀，②铁钉隔绝空气也难被腐蚀，③④发生电化学腐蚀，但④中电解质溶液离子浓度大，导电性强，电化学腐蚀速率快。(2)③中蒸馏水中溶有氧气，能发生电化学腐蚀。(3)反应中铁做负极，发生氧化反应，生成Fe2＋，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。(4)电化学腐蚀的条件是铁制品接触空气和电解质溶液(或铁制品与潮湿空气接触)。(5)①健身器材刷油漆，为外加保护层的保护法，可以隔绝空气；②自行车钢圈镀铬，可以隔绝空气；③将钢管用导线与镁条连接，金属镁比铁活泼，属于牺牲阳极保护法；④将钢管用导线与碳棒连接，铁做负极，加快了金属的腐蚀。选①②③。

答案：(1)④　(2)电化学腐蚀

(3)Fe－2e－===Fe2＋

(4)接触电解质溶液和空气

(5)①②③