人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护精品练习题

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1. 通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2. 认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
一、金属的腐蚀
1. 概念：金属或合金与周围接触到的______或______发生氧化还原反应而引起______的现象。其实质是金属原子______电子变为阳离子，金属发生______。
2. 根据与金属接触的______不同，金属腐蚀可分为两类：
【易错点拨】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。
3．钢铁的电化学腐蚀
【归纳总结】
（１）吸氧腐蚀和______的本质都是被腐蚀金属做原电池的______，发生氧化反应。
（２）吸氧腐蚀比______更普遍，按照金属活动性顺序，“Ｈ”前金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“Ｈ”后金属只能发生吸氧腐蚀。
（３）发生______还是析氢腐蚀主要由______决定，酸性较强时发生析氢腐蚀，酸性较弱时发生吸氧腐蚀。
4.实验探究：电化学腐蚀
(1)吸氧腐蚀
(2) 电化学腐蚀与化学腐蚀速率比较
(3)结论：①电化学腐蚀中______更为普遍。②电化学腐蚀速率比______大得多。
二、金属的防护
金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。
1. 金属的防护的本质
阻止金属发生化学反应，基本思路是防止金属与______直接接触，防止金属做原电池的______。
2. 金属防护的几种重要方法
（1）改变金属的内部组织结构合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如: ______。在钢铁中加入一定比例的铬和镍（14%~8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的______ (合金)。
（2）在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;用化学方法使金属表面钝化，形成______;在表面______有自我保护作用的另一种金属。
（3）电化学保护法:
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为______ (阳极)的金属被腐蚀，作为______ (阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
①牺牲阳极法
原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作______。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
【实验探究1】
如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴______K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征______的KFe[Fe(CN)6]沉淀。

【实验探究2】
在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均匀，取两个2～3cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
②外加电流法
原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的______相连。
应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的______。
三、判断金属腐蚀快慢的规律：
1. 电解原理引起的腐蚀（做阳极）＞______原理引起的腐蚀（做负极）＞化学腐蚀＞有______措施的腐蚀（做正极）＞有防护腐蚀措施的腐蚀（做阴极）；
2. 同种金属的腐蚀在______中＞______中＞非电解质中；
3. 活泼性不同的两金属组成原电池，______差别越大，腐蚀越快；
4. 对同一电解质溶液来说，电解质溶液______，腐蚀越快。
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的______法＞______的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件。
【例1】（2023春·海南海口·高二海南中学校考期中）“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是
A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+
B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2
C．整个过程发生的是析氢腐蚀
D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连
【变式1-1】（2022秋·天津红桥·高三统考期中）下列有关金属的电化学腐蚀与防护正确的是
A．纯铁比生铁易生锈
B．镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀
C．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比海水中的快
D．钢铁护栏涂刷多彩防锈漆，原理是钢铁与潮湿的空气隔绝可防止腐蚀
【变式1-2】（2023春·天津和平·高三天津一中校考阶段练习）2023年天津一中化学组开设了“传感器实验”选修课，其中几位同学利用数字化实验进行铁的电化学腐蚀实验探究，实验结果如图所示，以下说法中正确的是

A．时，体系压强增大的主要原因是反应放热
B．整个过程中，铁是负极，参与反应生成铁离子
C．时，只发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀
D．时，正极可能发生的电极反应为：
【变式1-3】（2023秋·浙江嘉兴·高二统考期末）下列有关金属的腐蚀与防护叙述正确的是
A．铁管上镶嵌锌块，采用的是牺牲阳极法使铁不易被腐蚀
B．用锡焊接的铁质品，焊接处不易腐蚀
C．用铁电极电解饱和食盐水：
D．用外加电流法保护钢铁设备时，将设备连接电源正极
【例2】（2023春·浙江绍兴·高二校联考期中）用如图所示装置电解一段时间后，下列叙述错误的是
A．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，两电极间可能会出现白色沉淀
B．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为溶液，电极Ⅱ附近溶液变成黄绿色
C．该装置用于保护某钢铁制品时，钢铁制品应与电极Ⅰ连接，该方法叫做外加电流法
D．该装置用于电解精炼铜时，电极Ⅰ增加的质量和电极Ⅱ减轻的质量刚好相等
【变式2-1】（2023春·山东滨州·高一校联考期中）国产航母山东舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A．舰艇被腐蚀是因为形成了电解池
B．甲是海水环境下的腐蚀情况
C．被腐蚀时正极反应式为：Fe-2e→Fe2＋
D．焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀
【变式2-2】（2022秋·广东广州·高二广东番禺中学校考期末）利用如图装置实验，开始时，a、b管中液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管内液面高于b管内液面
C．b管内溶液的pH减小
D．a、b管内具有的相同的电极反应式为Fe-2e- =Fe2+
【变式2-3】（2022秋·广东江门·高二统考期末）如图所示，将一根铁棒垂直没入水中，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不正确的是
A．铁棒AB段的溶解氧浓度高于BC段
B．铁棒AB段附近的pH值降低
C．铁棒BC段电极反应：
D．该腐蚀过程属于电化学腐蚀
一、单选题
1．（2023春·四川成都·高二校联考期中）在城市中地下常埋有许多金属管道和输电线路，地面上还铺有铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，下列有关说法错误的是
A．会引起金属管道或铁轨腐蚀
B．该过程金属管道或铁轨只发生了吸氧腐蚀
C．应将埋在地下的金属管道或铁轨涂上绝缘膜防止被腐蚀
D．为防止金属管道或铁轨腐蚀，可以将它们与直流电源的负极相连
2．（2023秋·陕西西安·高二统考期末）用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是
A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极
D．当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法
3．（2023秋·广东广州·高二广州市白云中学校考期末）某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2为固体电解质传递H+，基本结构如图，下列说法不正确的是

A．b电极是正极，发生还原反应
B．b电极发生的反应是
C．电池总反应为：
D．每转移0.2ml电子，消耗2.24L的H2
4．（2023春·山东菏泽·高一菏泽一中校考期中）某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂(凝固剂，不参与反应)的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中，观察现象如表。
已知：K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+能产生蓝色沉淀。
对有关实验现象及分析正确的是
A．两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度i快
B．随着反应的进行，培养皿i和ii中均出现红褐色浑浊
C．培养皿ii中对铁钉的防护是牺牲阳极保护法
D．该探究实验证明金属的防护需要给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属
5．（2023春·四川成都·高二四川省成都市新都一中校联考期中）金属腐蚀对国家经济造成的损失非常严重，了解金属的腐蚀与防护具有重要意义。下列说法正确的是
A．白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀
B．燃气灶中心部位的铁生锈发生的主要是电化学腐蚀
C．将钢闸门连接到直流电源的负极加以保护是应用了牺牲阳极的阴极保护法
D．把金属制成防腐的合金(如不锈钢)，应用的是电化学保护法
6．（2023春·江苏镇江·高二统考期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是
A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀
C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌D．阴极的电极反应式为
7．（2023春·四川成都·高二校联考期中）下列说法与电化学腐蚀无关的是
A．镀锌铁(白铁板)耐用
B．纯镁粉与稀硫酸反应产生大量气泡
C．一段时间后，如图烧杯中的Fe片质量变小
D．铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久会出现红褐色锈斑
8．（2022秋·河南漯河·高二统考期末）利用如图装置可以模拟钢铁的电化学防护，下列说法错误的是

A．若为锌棒，开关K置于M处时，为牺牲阳极保护法
B．若为碳棒，开关K置于N处时，X极发生氧化反应
C．若为碳棒，开关K置于N处时，铁表面腐蚀电流接近零
D．可用K4[Fe(CN)6]溶液检验铁电极附近是否有亚铁离子生成
9．（2023春·海南海口·高二海南中学校考期中）“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是
A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+
B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2
C．整个过程发生的是析氢腐蚀
D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连
10．（2023春·四川绵阳·高二四川省绵阳南山中学校考期中）支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述正确的是

A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料
B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法
11．（2023春·北京东城·高二汇文中学校考期中）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是
12．（2023春·北京丰台·高二北京市第十二中学校考期中）下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不正确的是
A．NaCl的琼脂水溶液为离子迁移的通路
B．①中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝
C．②中变红是因为发生反应发生了还原反应
D．①和②中发生负极反应均可表示为(M代表锌或铁)
二、填空题
13．（2023春·上海浦东新·高二上海市进才中学校考期中）海水是名副其实的弱碱性液体矿产，平均每立方公里的海水中有3570万吨的矿物质，世界上已知的100多种元素中，80%可以在海水中找到。如何有效利用海水资源，并尽可能减少海水时金属材料的腐蚀，是当今的研究热点。
(1)下列关于金属腐蚀与防护的说法错误的是______(单选)。
A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀
C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀
D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止输水管腐蚀
(2)我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流，放电时______(单选)。
A．铝电极上发生还原反应B．正离子向负极移动
C．氧气在正极上得电子D．电流由铝板经外电路流向铂网
某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
(3)通入甲烷的电极为______(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，该电极反应式为______。电子经导线由Pt先传递到______棒(填电极材料)。
(4)关于乙装置，下列分析错误的是______(单选)。
A．该装置将电能转化为化学能
B．铁棒周围溶液pH逐渐升高
C．铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．若将铁棒和碳棒直接相连，Fe电极发生反应：Fe-2e-=Fe2+
(5)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，Cu2+浓度将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_____，当甲池中消耗0.1mlO2时，丙池中精铜增重______g。
14．（2023秋·云南丽江·高二统考期末）回答下列问题：
(1)锌－空气电池是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液，工作示意图如图1所示。

Zn电极作______极，写出通入空气一极的电极反应式：______。
(2)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图2所示：

①a口产生的气体是______，c口获得的产品是______，当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为______。
②写出电解饱和食盐水的离子方程式______。
(3)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。鉴于腐蚀问题的严重性，国内外对防腐工作都很重视，采取各种措施来减轻腐蚀的危害，图3是金属防护的两个例子。

①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图3甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用______(填字母)。
A．铜 B．石墨 C．锌
②图3乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______(填“正”或“负”)极，该金属防护的方法叫做______。
15．（2022秋·天津河西·高二统考期末）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，分析其原理．按要求回答下列问题．
(1)甲同学设计如图所示对比实验。
当a中滴入CuSO4溶液后，观察到其中产生气泡的速率较b中的________。其原因是________________。
(2)乙同学将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。
①时，碳粉表面生成的气体为________。
②时，碳粉表面发生的电极反应式为________________。
③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为________________。
(3)丙同学研读如下一次性保暖贴说明书，并分析暖贴工作原理。
①暖贴工作时，铁粉发生的反应为________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
②写出使用暖贴时的注意事项：________________。
③暖贴发热时，正极材料为________；食盐的作用为________。
④当暖贴放热结束时，铁粉转化成的物质中可能含有________。
类别
项目
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
示意图
条件
______
______
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
后续反应
最终生成______ (主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
联系
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
实验操作
实验现象
实验解释
______
装置中铁、碳和饱和食盐水构成______，铁钉______
实验操作
实验现象
实验解释
①试管中产生气泡的速率快
Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成______，发生______，产生气泡的______
实验装置
电流表
阳极(负极区)
阴极(正极区)
现象
______
______
______
有关反应
—
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
结论
溶液中不含Fe2＋，铁作______未被腐蚀
实验装置
现象
铁钉周围______
铁钉周围生成______，铜丝周围______
结论
铁作为负极时易被腐蚀，作为______时未被腐蚀
变红

变红变蓝

i.包裹锌片的铁钉
ii.包裹铜片的铁钉
操作
现象
一段时间后：①中……：②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红
品名：一次性保暖贴
主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂
产品性能：平均温度，最高温度，发热时间12小时以上