高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护同步达标检测题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护同步达标检测题，共8页。试卷主要包含了下列叙述不正确的是等内容，欢迎下载使用。

1.铁锅表面覆盖有下列物质时,锈蚀最快的是( )。
A.水B.食盐水
C.食用油D.酒精
答案:B
解析:当形成电化学腐蚀,且铁作原电池的负极材料时,表面覆盖的溶液导电性越强,锈蚀越快。食用油和酒精不能导电,不能形成原电池反应,而水的导电性没有食盐水强,所以锈蚀最快的是食盐水,故选B。
2.下列叙述不正确的是( )。
A.锌与稀硫酸反应制取氢气,加入少量的硫酸铜能增大反应速率
B.镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀
C.钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·xH2O
D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,完全相同的反应是负极反应
答案:B
解析:锌与CuSO4发生置换反应后,铜附着在锌的表面上,浸泡在稀硫酸中形成锌铜原电池,负极锌被氧化而加速反应,A项正确;镀锌的铁构成原电池时锌为负极,铁为正极,铁被保护,镀锡的铁构成原电池时铁作负极,锡作正极,加速了铁的腐蚀,B项不正确;钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀,负极(Fe)反应为Fe-2e-Fe2+,正极(C)反应为2H2O+O2+4e-4OH-,形成Fe(OH)2,在空气中4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,久置后2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,所以铁锈的成分是Fe2O3·xH2O,C项正确;钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,负极反应相同,都是Fe-2e-Fe2+,但正极反应不同,分别是析出氢气和吸收氧气,D项正确。
3.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )。
A.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
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
答案:C
解析:钢铁在锈蚀时,铁原子失去电子生成Fe2+,A项错误;Fe、Sn和电解质溶液构成原电池时,Fe作负极,负极失电子被腐蚀,所以当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起保护作用,B项错误;锌、铁和海水构成原电池,锌比铁活泼,作原电池的负极被氧化,铁作正极被保护,为牺牲阳极的阴极保护法,C项正确;Fe与正极相连作阳极,活性电极作阳极时,电极失电子被腐蚀,则地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀,D项错误。
4.下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是( )。
A.图1中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图2中,往烧杯中滴加几滴KSCN溶液,溶液变红色
C.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极
答案:C
解析:插入海水中的铁棒,除发生化学腐蚀外,靠近液面的地方还会发生电化学腐蚀,越靠近液面腐蚀越严重,A项错误;图2中Fe作负极,失电子,生成Fe2+,滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红色,B项错误;高温下铁发生氧化反应,发生化学腐蚀,C项正确;镁块相当于原电池的负极,失电子,从而保护地下钢铁管道,D项错误。
5.如图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是( )。
A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e-Fe3+
B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面左低右高
C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低
D.若液体a为食用油,则铁钉生锈较慢
答案:A
解析:铁钉发生电化学腐蚀时,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,A项错误;若液体a为稀醋酸,则试管内发生析氢腐蚀,试管内压强增大,故U形管液面左低右高,B项正确;若液体a为食盐水,试管内发生吸氧腐蚀,压强减小,故U形管液面左高右低,C项正确;若液体a为食用油,则不能形成原电池,铁钉生锈较慢,D项正确。
6.为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有①舰体与直流电源相连;②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是( )。
A.方法①中舰体应连电源的正极
B.方法②中镶嵌的金属块可以是锌
C.方法①为牺牲阳极法
D.方法②为外加电流法
答案:B
解析:舰体是由钢板做的,方法①舰体若与电源相连,必须与电源负极相连,A项错误;方法②舰体镶嵌的一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等,B项正确;方法②舰体镶嵌一些金属块,这种方法叫牺牲阳极法,C项错误;方法①舰体与电源相连,这种方法叫外加电流法,D项错误。
7.如图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程,以下有关说法正确的是( )。
A.该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B.正极为C,发生的反应为氧化反应
C.在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀
D.正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
答案:D
解析:钢铁中含有铁和碳,在潮湿的环境中构成原电池,铁作负极,碳作正极。从题图中看出,氧气参与反应,发生了吸氧腐蚀,A项错误;碳作正极,发生的反应为还原反应,B项错误;在酸性环境下发生的是析氢腐蚀,C项错误;吸氧腐蚀时,氧气在正极发生得电子的还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,D项正确。
8.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是( )。
A.该方法将电能转化成化学能
B.在此装置中钢管道作正极
C.该方法称为外加电流法
D.镁块上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
答案:B
解析:该方法是将化学能转化成了电能,A项错误;根据题图知,该金属防护措施采用的是牺牲阳极法,钢管道作正极,B项正确,C项错误;镁块作负极,电极反应:Mg+2OH--2e-Mg(OH)2,D项错误。
9.某课外活动小组,将剪下的一块镀锌铁片放入试剂瓶中,加入少量食盐水,再加数滴酚酞溶液,按下图装置进行实验,数分钟后观察,下列现象不可能出现的是( )。
A.乙中导气管里形成一段水柱
B.乙中导气管中产生气泡
C.金属片剪口处溶液变红
D.锌被腐蚀
答案:B
解析:镀锌铁片与食盐水形成的原电池中,金属锌为负极,发生反应:Zn-2e-Zn2+,铁为正极,发生吸氧腐蚀,即2H2O+O2+4e-4OH-,所以锥形瓶中气体压强减小,导气管里形成一段水柱,生成的氢氧根离子能使酚酞溶液变红色。原电池形成后没有气体生成,所以乙中导气管中不会产生气泡,B项错误。
10.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、易行的实验步骤(夹持装置已省略):
首先检查制氧气装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给药品加热,持续3 min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烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。
试回答以下问题。
(1)由于接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于 。能表示其原理的反应方程式为 。
(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 。
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(或无水氯化钙) 干燥O2
(3)与O2接触、与水接触 氧气浓度
解析:钢铁在潮湿环境中形成原电池,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。直形管中与烧杯中实验现象的对比,则说明O2浓度是影响铁丝生锈快慢的一个重要因素。
能力提升
1.如图是金属牺牲阳极法的实验装置,有关说法正确的是( )。
A.加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀
B.本实验牺牲金属Fe保护金属Zn
C.该装置为电解池
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间不会有什么变化,不需要更换
答案:A
解析:铁被保护,所以溶液中不会产生Fe2+,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀,A项正确;锌失电子作负极,铁作正极,所以牺牲锌保护铁,B项错误;该装置没有外接电源,所以是原电池而不是电解池,C项错误;远洋货轮船底镶嵌锌块,其中锌与铁构成原电池,锌作负极失电子发生氧化反应,锌被腐蚀,为保护货轮需定期更换,D项错误。
2.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是( )。
A.正极反应式:2H++2e-H2↑
B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀
D.此过程中电流从Fe流向Cu
答案:B
解析:根据题图知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,A项错误;负极上发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+,正极上的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学方程式:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,B项正确;该原电池中铜作正极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,C项错误;该原电池放电时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,电流从Cu流向Fe,D项错误。
3.烧过菜的铁锅未及时洗涤(残液中含NaCl等),第二天便出现红棕色锈斑。下列反应表示整个过程可能发生的变化,其中不符合事实的是( )。
A.2H2O+O2+4e-4OH-
B.Fe-3e-Fe3+
C.Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
答案:B
解析:根据题意,铁在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀,电极反应为负极Fe-2e-Fe2+,正极2H2O+O2+4e-4OH-,生成的Fe2+与OH-结合为Fe(OH)2,并进一步在空气中被氧化为Fe(OH)3,所以答案选B。
4.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。
图1
图2
下列有关说法不正确的是( )。
A.图1:a点溶液变红
B.图1:a点的铁比b点的铁腐蚀严重
C.图2:若d为锌,则铁不易被腐蚀
D.图2:正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
答案:B
解析:图1中a点氧气得电子产生氢氧根离子,溶液显碱性,使酚酞溶液变红,A项正确; 图1中a点为正极,b点为负极,铁失电子产生亚铁离子,b点铁腐蚀严重,B项不正确;图2中若d为锌,作负极,失电子,则铁为正极,不易被腐蚀,C项正确;图2中正极氧气得电子产生氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D项正确。
5.电解是最强有力的氧化还原手段,在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题。
(1)以铜为阳极,以石墨为阴极,用NaCl溶液作电解质溶液进行电解,得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源,则阳极反应式为 ,阴极反应式为 。
(2)某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 (填字母)。
图1
A.②区铜片上有气泡产生
B.③区铁片的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑
C.最先观察到变成红色的区域是②区
D.②区和④区中铜片的质量均不发生变化
(3)最新研究发现,用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。
实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置如图2所示。
图2
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中b极应通入 (填化学式),电极反应式为 。电解过程中,阴极区Na2SO4的物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
②在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg/L的废水,可得到乙醇 kg(计算结果保留小数点后1位)。
答案:(1)2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+ 2H++2e-H2↑
(2)D
(3)①CH4 CH4+10OH--8e-C+7H2O
不变 ②1.9
解析:(1)由于阳极材料为铜,所以铜本身失电子被氧化,由题意知氧化产物为Cu2O,可得阳极反应式为2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+,阴极上阳离子放电,即溶液中H+被还原成清洁能源H2。(2)左半区是原电池装置,发生的是铁的吸氧腐蚀,负极(Fe):Fe-2e-Fe2+,正极(Cu):O2+2H2O+4e-4OH-;右半区是电解装置,阳极(Fe):Fe-2e-Fe2+,阴极(Cu):2H++2e-H2↑,由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率,因此最先观察到变成红色的区域是④区,故A、B、C三项均错误,D项正确。(3)①根据电解质溶液中阳离子的迁移方向,可知c为阳极,d为阴极,因此直流电源上a为正极,通入O2,b为负极,通入CH4,在碱性条件下CH4的氧化产物为C,由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中,由于S没有参与放电,且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。②阴极区发生还原反应,即CH3CHO转化成CH3CH2OH,设生成的乙醇的质量为xkg,根据碳原子守恒可得关系式:
CH3CHO ~ CH3CH2OH
4446
3000×103÷106×60%kgxkg
解得x≈1.9。