高中化学第三节 金属的腐蚀与防护习题

4.3.1金属的腐蚀同步练习-人教版高中化学选择性必修1

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)。

A．②①③ B．③①②

C．②③① D．③②①

2．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是

A．用铜作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑

B．铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb-2e-+=PbSO4

C．粗铜精炼时，粗铜与电源正极相连，该电极发生的电极反应只有Cu-2e-=Cu2+

D．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+

3．电化学在生活生产中的应用非常广泛。下列应用错误的是

A．A B．B C．C D．D

4．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是（    ）

A．远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板

B．银纸奖牌久置后表面变暗

C．白铁皮片比马口铁片更耐腐蚀

D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀

5．下列实验装置或操作正确的是

A．A B．B C．C D．D

6．化学与生产、生活密切相关，以下有关说法正确的是

A．用CO2合成聚碳酸酯不可降解塑料，实现“碳”的循环利用

B．绘制《山水画》所用的纸和墨的主要成分都是有机物

C．纯银器表面在空气中逐渐变暗，是发生了电化学腐蚀

D．海水是巨大的资源宝库，可以利用化学方法从海水中提取Br2、Mg等物质

7．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是

A．在碱性介质中，氢氧燃料电池的负极反应式：

B．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：

C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：

D．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：

8．举世瞩目的三星堆在2021年3月再次被挖掘。此次挖掘出了五百多件重要的文物，包括大量的黄金制品、丝绸制品，还有大米、象牙、青铜器等。下列有关说法正确的是

A．青铜器上的铜锈是因为铜发生了析氢腐蚀

B．科学家利用出土木炭中的来测定三星堆遗址的年代

C．祭祀坑内发现了丝绸朽化后的残留物，丝绸的主要成分是纤维素

D．象牙中含有羟基磷灰石，不溶于浓硝酸

9．下列说法正确的是

A．马口铁（镀锡铁皮）镀层破损后铁仍不易腐蚀

B．合成氨生产中将NH3液化分离，一定能加快正反应速率，提高H2的转化率

C．常温下，C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）不能自发进行，则该反应的△H>0

D．保持温度不变，向稀氨水中缓慢通入CO2，溶液中的值增大

10．在通风橱中进行下列实验：

下列说法不正确的是

A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为：2NO+O2=NO2

B．Ⅱ中现象因为Fe被浓HNO3氧化，使其表面生成一层氧化膜，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流表，可判断Fe是否被氧化

二、填空题

11．(1)电解池是将       的装置；

(2)电解精炼铜的阳极为       ；铁钥匙上镀铜，镀件为：       极；

(3)100℃时，KW=1×10-12，溶液显中性时，c(H+)=       ；pH=       ；

(4)钢铁表面容易发生电化学腐蚀，发生腐蚀时，铁是       极，电极方程式为       ，杂质碳为       极，发生       (氧化或还原)反应。

(5)为保护地下钢管不受腐蚀，可使它与直流电源的       极相连。

(6)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：

已知(g)=(g)+H2(g)ΔH1=+100.3kJ·mol-1 ①

H2(g)+I2(g)=2HI(g)ΔH2=-11.0kJ·mol-1 ②

对于反应：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g) ③的ΔH3=       kJ·mol-1

12．材料是人类赖以生存的重要物质基础。材料种类很多，通常可分为金属材料、无机非金属材料（包括硅酸盐材料）、高分子合成材料及复合材料。

（1） ①合金是生活中常见的材料。某合金具有密度小、强度高的优良性能，常用于制造门窗框架。该合金中含量最高的金属为            (填元素符号)。

②铁锈的主要成分是             (填化学式)，它是钢铁在潮湿的空气中发生      腐蚀的结果，其负极反应式为                   。

③玻璃是一种常用的硅酸盐材料。制备普通玻璃的原料有CaCO3、       和      (填化学式)。

（2）聚苯乙烯是造成白色污染的物质之一，其结构简式为，则制取聚苯乙烯的单体是                   。

13．金属电化学腐蚀的原理

(1)定义：不纯的金属接触到           发生原电池反应而发生的腐蚀。

(2)实质：被腐蚀的金属作原电池的           极而失电子被氧化。

(3)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)

14．北京冬奥会赛区内将使用氢燃料清洁能源车辆，就是利用原电池原理提供清洁电能，回答下面问题：

(1)某氢氧燃料电池工作示意图如图1。

①电极a是       (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极a发生的电极反应是       。

②电解质KOH溶液中K+向       电极移动(填“a”或“b”)。

(2)利用图1中的原电池电解饱和食盐水，可以有效的利用海水资源，原理如图：

①电极d应连接图1装置的       电极(填“a”或“b”)，离子交换膜是       (填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。

②写出电极c的电极反应       。

③写出电解饱和食盐水的离子方程式       。

(3)将铁钉的下半部分分别镀上铜和锌，放入培养皿中，加入饱和食盐水溶液，再各滴入几滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液。装置如图3：

①在铁钉下半部分镀上铜的装置中，阳极材料是       (填化学式)。

②e装置中出现蓝色沉淀，铜电极发生的电极反应是       。

③f装置中可能出现的现象是       。

15．电化学与我们的生活有着密切的联系，请结合电化学知识回答下列有关问题。

(1)炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有NaCl），不久便会因腐蚀而出现红棕色锈斑。试回答：

铁锅的锈蚀应属于                （填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”），铁锅锈蚀的负极反应式为：                  ；正负极反应产物会继续发生反应，最终生成的红棕色锈斑的主要成分是                （填化学式）。

(2)下图是一个电化学过程的示意图。

已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

①甲池是       装置，通O2一极的电极反应式为                    。

②乙池中反应的化学方程式为                             。如果开始加入的CuSO4溶液足量，当乙池中A（Fe）极的质量增加3.2 g时，甲池中消耗O2         mL（标准状况下）。

16．金属腐蚀的定义和分类

(1)定义：金属表面因与周围的物质发生           而遭到破坏的现象。

(2)实质：金属原子           的过程。

(3)分类：化学腐蚀和           。

17．吸氧腐蚀的实质是铁在             的存在下被          氧化，这一腐蚀过程因吸收了          而被称为吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀的正极反应是               ，负极反应是                    。

18．电化学原理在生产生活中有重要的应用，请回答：

(1)铅蓄电池放电时，正极反应的电极反应式为                             。

(2)炒过菜的铁锅常及时洗净(残液中含有NaCl)，不久便会锈蚀,其锈蚀过程属于       (填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”)，负极的电极反应式为                         。

19．(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为          ，若将负极材料改为CH4，写出其负极反应方程式           。

(2)以NH3代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2mol•L﹣1的KOH溶液，电池总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为                     ；每消耗3.4g NH3转移的电子数目为         。

(3)图为青铜器在潮湿环境中因发生电化学反应而被腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是       （填图中字母“a”或“b”或“c”）；

②环境中的Cl- 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为              ；

③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为       L（标况）。

20．在原电池中，较活泼的金属发生       反应，是      极；活动性较差的金属极上发生       反应，是      极。潮湿空气中钢铁表面容易发生腐蚀，发生腐蚀时，铁是      极，电极反应式为     ；杂质碳是    极，电极反应式为         。

三、实验题

21．（1）某同学设计了如下实验流程：在一个小烧杯里，加入20g Ba(OH)2·8H2O晶体和10gNH4Cl晶体，然后将小烧杯放在事先已滴有3滴～4滴水的玻璃片上，并立即用玻璃棒迅速搅拌。实验流程示意图如下，回答下列问题：

①实验中玻璃棒的作用是       。

②浸有稀硫酸的棉花的作用是      。

（2）沼气是一种廉价能源，农村存在大量的秸秆、杂草等废弃物，它们经微生物发酵之后，便可产生沼气，可用来点火做饭。在农村推广建造沼气池，不仅能有效地利用    能，还能为农业生产提供优良的肥料。已知：标准状况下的112.0LCH4气体完全燃烧，生成CO2和液态水，放出4448kJ的热量。

①写出CH4完全燃烧的热化学方程式为        。

②如果上述反应生成的是水蒸气，则反应放出的热量   4448kJ。（填“＞”或“＜”或“＝”）

（3）钢铁在潮湿的空气中生锈主要是由电化学腐蚀造成的，发生腐蚀时铁和内部的杂质碳及钢铁表面的电解质溶液形成原电池。钢铁发生吸氧腐蚀时正极的电极反应式        。

22．氯化亚铜晶体呈白色，不溶于水、乙醇及稀硫酸，露置于潮湿空气中易被氧化。氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料。实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料，一种制备铜的氯化物的流程如下。（已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀）

按要求回答下列问题：

（1）“操作①”调节溶液的pH范围为3.2≤pH<5.6，便于将Fe3＋ 转化为Fe（OH）3沉淀除去，加入的“试剂X”可以是          。

A CuO B NH3·H2O C NaOH溶液 D Cu2（OH）2CO3

（2）“反应②”是向溶液2中加入食盐并通入SO2可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀，过滤、洗涤、干燥密封包装即得产品，据此回答下列问题：

①写出向溶液2中加入食盐并通入SO2可生成CuCl的离子方程式          。

②用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70℃干燥2小时，冷却。于70℃真空干燥的目的是                     。

（3）在氯化氢气流中得到CuCl2·2H2O固体的“操作②”具体步骤为         、过滤、洗涤。

（4）氯化亚铜的定量分析：

①称取样品0.250g和10mL过量的FeCl3溶液于250mL锥形瓶中，充分溶解。

②用0.100mol·L－1 硫酸铈[Ce（SO4）2]标准溶液滴定。

已知：CuCl＋FeCl3＝CuCl2＋FeCl2、Fe2＋＋Ce4＋＝Fe3＋＋Ce3＋。三次平行实验结果如下（平行实验结果相差不能超过1%）：

则样品中CuCl的纯度为        。

（5）如图所示将氯气从a通入与粗铜反应（铁架台、铁夹、酒精灯省略），反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中的正极反应式为           。

23．研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。

(1)下图为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快更清晰地观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。

A．用纯氧气代替具支试管内空气

B．用酒精灯加热具支试管提高温度

C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末

D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水

(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐    (填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响腐蚀速率改变的主要因素为    。

(3)为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：

(4)设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，通过图丁中数据变化分析，s之间主要发生      (填“吸氧”或“析氢”)腐蚀。

(5)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于一定浓度的溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密氧化膜，试写出该阳极的电极反应           。

参考答案：

1．A

2．D

3．C

4．B

5．A

6．D

7．D

8．B

9．C

10．C

11．     电能转化为化学能     粗铜     阴     1×10-6mol/L     6     负     Fe-2e-=Fe2+     正     还原     负     +89.3

12．     Al     Fe2O3·xH2O(或Fe2O3)     电化(或“电化学”或“吸氧”)     Fe — 2e—＝Fe2＋     Na2CO3     SiO2    

13．(1)电解质溶液

(2)负

(3)     水膜酸性不强     水膜酸度较高     O2+2H2O+4e-=4OH-     2H++2e-=H2↑     Fe-2e-=Fe2+     Fe+2H+=Fe2++H2↑     2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

14．(1)     负极     H2-2e-+2OH-=2H2O     b

(2)     a     阳离子交换膜     2Cl--2e-=Cl2     2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2

(3)     Fe     O2+2H2O+4e-=4OH-     铁钉附近出现红色

15．(1)     吸氧腐蚀     Fe-2e-=Fe2+     Fe2O3（或Fe2O3·xH2O）

(2)     原电池     O2 +2H2O+4e-=4OH-     2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4     560

16．(1)氧化还原反应

(2)失电子被氧化成阳离子

(3)电化学腐蚀

17．     水     空气（氧气）     氧气     O2+2H2O+4e－=4OH－     Fe－2e－=Fe2+

18．     PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O     吸氧腐蚀     Fe-2e-=Fe2+

19．     O2+2H2O+4e-=4OH-     CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O     2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O     0.6NA     c     2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓     0.448L

20．     氧化     负     还原     正     负     Fe-2e-=Fe2+     正     O2+2H2O+4e-=4OH-

21．     搅拌使混合物充分接触并反应     吸收反应中产生的氨气     生物质     CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)    △H= -889.6KJ•mol-1     ＜     O2+4e-+2H2O=4OH-

22．     A D     2H2O+2Cu2++SO2+4Cl- = 2CuCl+SO+4H+     加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化     蒸发浓缩，冷却结晶     79.6%（或0.796）     ClO－+2e－+H2O = Cl－+ 2OH－

23．(1)ACD

(2)     减慢     氧气的浓度

(3)

(4)吸氧

(5)