高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 金属的腐蚀与防护课时训练

金属的腐蚀与防护

题型一　金属的电化学腐蚀

1．下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　)

A．本质是2M＋2nH2O===2M(OH)n＋nH2↑

B．电化学腐蚀必须在酸性条件下进行

C．化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍

D．本质是M－ne－===Mn＋

解析：选D　金属腐蚀的本质是金属失去电子而被氧化成金属阳离子的过程，包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A不正确；电化学腐蚀可以在酸性条件下进行，也可以在其他条件下进行，B不正确；化学腐蚀没有电化学腐蚀普遍，C不正确；金属腐蚀本质是金属失去电子而被氧化成金属阳离子的过程，可简单表示为M－ne－===Mn＋，D正确。

2．下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是(　　)

A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀

B．铁只能发生析氢腐蚀

C．铜只能发生吸氧腐蚀

D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍

解析：选C　在金属活动性顺序中，铜在氢之后，铜不能置换出氢气，因此铜不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，A项错误，C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，B项错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，D项错误。

3．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。

(1)请写出有关电极反应式：

①铁棒上的电极反应式：______________________________________________。

②碳棒上的电极反应式：_____________________________________________。

(2)该图所表示的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。

(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为_________棒。

解析：金属的腐蚀，在中性溶液中发生吸氧腐蚀，在酸性溶液中发生析氢腐蚀。

答案：(1)①2Fe－4e－===2Fe2＋

②O2＋2H2O＋4e－===4OH－

(2)吸氧　(3)析氢　锌(或其他比铁活泼的金属)

题型二　金属的电化学防护

4．下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是(　　)

A．船体表面刷漆

B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢

C．自行车链条涂油

D．水中的钢闸门连接电源的负极

解析：选D　水中的钢闸门连接电源的负极，是加电流的阴极保护法，属于电化学防护方法，故D符合题意。

5．(Ⅰ)钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，其正极反应式为________________________________________________________________________。

(Ⅱ)下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(用序号表示)________。

(Ⅲ)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答：

①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是_____________

___________________________________________________________。

②镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更________(填“容易”或“不容易”)被腐蚀。

解析：(Ⅰ)钢铁在空气酸度不大的环境中，发生吸氧腐蚀，其正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。(Ⅱ)(1)为化学腐蚀；(2)中形成原电池，活泼性：Fe>Sn，Fe为负极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；(3)中形成原电池，活泼性：Fe<Zn ，Fe为正极，被保护；(4)中为电解池，Fe为阴极，被保护；(5)中为电解池，Fe为阳极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；铁片腐蚀由快到慢的顺序为(5)>(2)>(1)>(3)>(4)。(Ⅲ)①在铁的表面镀铜，阳极材料为Cu，阴极材料为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液。A与外加直流电源的正极相连，A为阳极，A电极对应的金属为铜。B为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。②镀层破损后，镀铜铁发生腐蚀时铁为负极，镀锌铁发生腐蚀时铁为正极被保护，因此镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀。

答案：(Ⅰ) O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(Ⅱ)(5)>(2)>(1)>(3)>(4)　(Ⅲ)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②容易

6．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　)

①金属的腐蚀全部是氧化还原反应

②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应

③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主

④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化

A．①③     B．②③

C．①④    D．①③④

解析：选C　金属的腐蚀是金属失电子发生氧化反应的过程，金属的腐蚀全部是氧化还原反应，故①正确；金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀和电化学腐蚀都是氧化还原反应，故②错误；钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主，在酸度较大的区域以析氢腐蚀为主，故③错误；无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是金属失去电子发生氧化反应的过程，故④正确；故选C。

7．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．d为石墨，铁片腐蚀加快

B．d为石墨，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．d为锌块，铁片不易被腐蚀

D．d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

解析：选D　铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，比没有形成原电池时的反应速率快，A、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；d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。

8．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，正极的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－

C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生

D．发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

解析：选B　在金属铁的腐蚀中，金属铁可以和酸中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，具备电解质环境，满足原电池的构成条件，构成了原电池，也可以发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，故B错误，C正确；发生电化学腐蚀时的负极是铁，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故D正确。

9．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是(　　)

A．

B．

C．

D．铁钉几乎没被腐蚀

解析：选C　根据电流的方向可知a为电解池的阳极，则装置①用来精炼铜时，a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4 溶液，故A正确；装置②为外加电流的阴极保护法，钢闸门与外接电源的负极相连，电源提供电子而防止铁被氧化，故B正确；铁比铜活泼，为原电池的负极，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故C错误；浓硫酸具有吸水性，在干燥的环境中铁难以被腐蚀，故D正确。

10．利用下图所示装置可以模拟铁的电化学腐蚀。下列说法中，正确的是(　　)

A．若X为碳棒，开关K置于M处可以减缓铁的腐蚀

B．若X为铜棒，开关K置于N处可以加快铁的腐蚀

C．若X为碳棒，开关K置于M处，则为牺牲阳极的阴极保护法

D．若X为碳棒，开关K置于N处，则为外加电流的阴极保护法

解析：选D　K置于M处是原电池，X为碳，铁比碳活泼作负极，铁失去电子，加速铁的腐蚀，A错误；K置于N处是电解池，铁作阴极被保护，可以减缓铁的腐蚀，B错误；K置于M处是原电池，Fe比碳活泼，铁作负极失去电子被腐蚀，这不是牺牲阳极的阴极保护法，若X为比铁活泼的金属，则铁作正极被保护，才是牺牲阳极的阴极保护法，C错误；开关K置于N处是电解池，铁作阴极被保护，这是外加电流的阴极保护法，D正确。

11．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

解析：选C　支撑海港码头基础的钢管桩应用电解原理防腐，钢管桩作为电解池的阴极被保护、高硅铸铁作为惰性辅助阳极起传递电流的作用。通电后，外电路电子从阳极高硅铸铁流出，流入直流电源的正极，从直流电源的负极流出，流入阴极钢管桩，通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，通入的保护电流根据环境条件变化进行调整。表述不正确的是C选项。

12．据美国、日本、加拿大等国统计，每年因金属腐蚀造成的损失占国民经济总值的1%，是地震、风灾、火灾损失的总和。下图是某研究小组的金属腐蚀探究实验装置图。

(1)酸雨浸泡过的铁钉置于试管中(如图)，一段时间后，如果U形管中红墨水液面左高右低，则铁钉发生了________(填“A”或“B”)，如果U形管内液面左低右高，则铁钉发生了________(填“A”或“B”)。

A．析氢腐蚀　　　　　　　　 B．吸氧腐蚀

研究小组发现开始一段时间，U形管内液面左低右高，再过一段时间右边液面不仅没有继续升高，反而有回落的趋势(装置气密性良好)，造成这一现象的原因是_______________

________________________________________________________________________。

(2)若将铁钉换成含杂质炭的锌块，并在试管中加入少许氯化钠溶液，一段时间后，U形管内液面出现了左高右低的现象。试写出电极反应式：

负极_____________________________________________________________________，

正极_____________________________________________________________________。

(3)若将锌块换成铜块(含杂质炭)，并加入少许0.1 mol·L－1 的硫酸溶液，________(填“能”或“不能”)发生析氢腐蚀；但一段时间后铜块明显发生了腐蚀，试写出其电极反应式：

负极______________________________________________________________________，

正极______________________________________________________________________。

(4)美国的“自由女神”是铜铸艺雕，表面因生铜绿而被腐蚀，写出空气中铜表面生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]的化学方程式：______________________________________________。

解析：(1)如图所示，如果U形管中红墨水液面左高右低，说明试管内压强减小，则铁钉发生了吸氧腐蚀，如果U形管内液面左低右高，说明试管内压强增大有气体生成，则铁钉发生了析氢腐蚀，开始时铁钉表面水膜酸度较大发生析氢腐蚀，后来水膜酸度降低，铁钉发生了吸氧腐蚀；(2)将铁钉换成含杂质炭的锌块，此时的腐蚀属于电化学腐蚀，属于吸氧腐蚀；(3)因为铜不活泼，所以不能发生析氢腐蚀，仍然是吸氧腐蚀，负极和正极的电极反应式分别为Cu－2e－===Cu2＋ , O2＋4e－＋4H＋===2H2O；(4)铜绿的生成属于吸氧腐蚀，同时空气中的二氧化碳也参与了反应。

答案：(1)B　A　开始时铁钉表面水膜酸度较大发生析氢腐蚀，后来水膜酸度降低，铁钉发生了吸氧腐蚀

(2)Zn－2e－===Zn2＋　O2＋4e－＋2H2O===4OH－

(3)不能　Cu－2e－===Cu2＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(4)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3

13．垃圾是放错了位置的资源。垃圾主要分为可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾和其他垃圾四类。

(1)小明在整理房间时，清理出如下物品：旧作业本、镍镉电池、汽水易拉罐、生锈铁钉、矿泉水瓶、烂苹果、涂改液瓶、过期药片。其中镍镉电池和汽水易拉罐分别投入________和________垃圾桶中(填“A”“B”“C”或“D”)。

(2)生锈铁钉属于可回收垃圾。铁生锈的实质是铁失去电子被氧化。为探究金属的腐蚀条件，小明同学做了以下五个对照实验。

由以上实验可知，金属腐蚀的条件是______________________________________。

请用电极反应式表示实验5得电子的反应过程：________________________________

________________________________________________________________________。

(3)防止金属腐蚀的方法有电化学防护、添加保护层等多种方法。如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。

若模拟用外加电流的阴极保护法防止铁腐蚀，电极材料X可为碳棒，并将开关K置于N处；若模拟用牺牲阳极的阴极保护法防止铁腐蚀，电极材料X及相关操作为

________________________________________________________________________。

(4)镀铜可防止铁制品腐蚀，请在下方方框内画出在铁制品上镀铜的实验装置示意图。

(5)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe作阳极置于一定浓度的H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密的Fe3O4氧化膜，请写出该阳极的电极反应式：

________________________________________________________________________。

解析：(1)其中镍镉电池和汽水易拉罐分别属于有害垃圾和可回收垃圾，应分别投入B和A垃圾桶中。(2)从图中对比可知金属腐蚀的条件是有氧气和电解质溶液，实验5得电子的反应过程为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(3)若模拟用外加电流的阴极保护法防止铁腐蚀，电极材料X可为碳棒，并将开关K置于N处；若模拟用牺牲阳极的阴极保护法防止铁腐蚀，电极材料X可为锌棒，并将开关K置于M处 。(4)在铁制品上镀铜时铁制品作阴极，铜作阳极，硫酸铜作电解质，则实验装置示意图为

。

(5)将Fe作阳极置于一定浓度的H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密的Fe3O4氧化膜，阳极的电极反应式为3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋。

答案：(1)B　A　(2)有氧气和电解质溶液　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(3)电极材料X可为锌棒，并将开关K置于M处　(4)见解析图　(5)3Fe－8e－＋4H2O===Fe3O4＋8H＋