高二化学3.2金属的腐蚀和防护课件及练习题含答案详解

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课时达标·效果检测一、选择题1.(2014·安阳高二检测)下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　)A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程x_k_b_1C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【解析】选D。金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，但电化学腐蚀伴有电流产生，所以A错误、D正确；电化学腐蚀指不纯金属发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误。2.(2014·宜昌高二检测)金属发生了原电池反应而被腐蚀叫电化学腐蚀，以下现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗【解析】选D。铜锌合金改变金属的内部结构，不易构成原电池；生铁中含杂质碳，易构成原电池，故生锈快；铁质器件附有铜质配件，在接触处易构成原电池而生铁锈；银质奖牌久置后表面变暗是银表面发生氧化反应而致，故D符合题意。3.下列防腐措施中，利用原电池反应使主要金属得到保护的是(　　)A.用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B.在金属中加入一些铬或镍制成合金C.在轮船的壳体水线以下部分装上锌锭D.金属表面喷漆【解析】选C。A、D两项是在金属的表面加保护层，B项是改变金属的结构，只有C项符合题意。【补偿训练】建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理，使其表面生成一层四氧化三铁，其目的是(　　)A.增加钢材的硬度B.增强钢材的抗腐蚀能力C.使钢材美观D.增加钢材的韧性【解析】选B。发蓝处理，钢材“表面生成一层四氧化三铁”是为了在金属表面覆盖保护层，增强抗腐蚀能力。4.(2013·北京高考)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块【解析】选A。水中的钢闸门连接电源的负极之后，作电解池的阴极，被保护起来，所以采用的是外加电流的阴极保护法；金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施；地下钢管连接镁块，镁作负极，被腐蚀从而起到保护钢管的作用，所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。5.下列几种铁板，在镀层被破坏后，最耐腐蚀的是(　　)A.镀锌铁板 B.镀铜铁板C.镀锡铁板 D.镀铅铁板【解析】选A。镀锌铁板，镀层被破坏后，构成Zn-Fe原电池，锌为负极被氧化，铁为正极，铁得以保护，故最耐腐蚀；B、C、D项中镀层被破坏后铁容易被腐蚀，因为铜、锡、铅的金属活动性比铁弱，形成原电池时，铁为负极，失去电子被氧化，故不耐腐蚀。6.相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)【解析】选C。A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。7.如图液面上浮着一个空心铁球，数天后可观察到的现象是(　　)①铁球表面出现红棕色锈斑②铁球表面出现黑色锈斑③量筒内水位下降④量筒内水位上升A.①③ B.①④ C.②③ D.②④【解析】选B。量筒中的空气、溶有O2的食盐水和铁碳合金(铁球)组成原电池，发生了吸氧腐蚀，铁球表面出现红棕色(Fe2O3·nH2O)锈斑，因不断消耗O2导致量筒内气体压强小于外界大气压，量筒内水位上升。8.钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是(　　)A.反应①②中电子转移数目相等B.反应①中氧化剂是氧气和水C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀【解析】选A。①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确；①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速率加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D错。【补偿训练】钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为(　　)A.Fe-2e-Fe2+B.2H++2e-H2↑C.2H2O+O2+4e-4OH-D.Fe-3e-Fe3+ 【解析】选C。考查金属的电化学腐蚀的实质。钢铁中含有多种杂质，在考虑钢铁的电化学腐蚀时，为了简化问题，主要讨论碳杂质问题，也就是以Fe为负极，C为正极的原电池反应。在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，原电池的正极为C，发生的是还原反应，即得电子反应，故A、D两项应排除，在B、C两项中，B项是析氢腐蚀的电极反应式，所以C项符合题意。9.(2014·红河高二检测)为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是(　　)A.实验结束时，装置甲左侧的液面一定会下降B.实验结束时，装置甲左侧的液面一定比装置乙的低C.实验结束时，铁钉b腐蚀最严重D.实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀【解析】选B。甲中发生化学腐蚀：Fe+2HClFeCl2+H2↑；乙中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极，乙为电化学腐蚀，其腐蚀最为严重，产生的氢气较化学腐蚀的多些，装置甲左侧的液面一定比装置乙的高一些；丙中的铁钉不被腐蚀，因为浓硫酸有吸水作用，使空气干燥，铁钉不易被腐蚀。【补偿训练】(2014·茂名高二检测)如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e-Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【解析】选B。a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。10.(2013·无锡高二检测)下列关于铁制品腐蚀或保护措施的说法中不正确的有(　　)A.在如图所示环境中，铁被腐蚀速率：Ⅰ>Ⅲ>ⅡB.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈C.海轮的外壳上常焊有锌块，且定期更新D.将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理【解析】选B。A项Ⅰ中铁作原电池负极，腐蚀速率加快，Ⅱ中铁作原电池正极，被保护，腐蚀速率减慢，所以铁被腐蚀速率：Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ；B项军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆，油漆会很快脱落起不到保护作用，B项错误；C项锌作负极保护海轮，正确；D项保护措施正确。x.k.b.1【补偿训练】(2014·衡阳高二检测)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.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe-3e-Fe3+【解析】选B。铁易失去电子，故钢管与电源正极相连时，更易使铁失电子，A错；铁遇冷浓硝酸表面形成致密的氧化物保护膜，B对；铁铜接触时，形成原电池，铁作负极被腐蚀，C错；铁发生析氢腐蚀时，负极反应为Fe-2e-Fe2+，D错。二、非选择题11.某研究性学习小组对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了A、B、C实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是____________________；②铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为_____________________________；③实验B所用的水要经过________处理；植物油的作用是_________________。④实验C中碱石灰的作用是______________________。(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是____________________________，该实验________(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。【解析】A试管中的铁钉在与空气和水接触时能生锈，B试管中用植物油隔绝了空气，C试管中用碱石灰吸收了试管内水分，B、C试管中的铁钉都不生锈，由此可知铁生锈的条件是有水与氧气。答案：(1)①在潮湿环境中与氧气接触②O2+2H2O+4e-4OH-③煮沸　隔绝空气　④吸收其中的水蒸气(2)铁发生吸氧腐蚀，导致试管内压强减小，液面上升　不能【补偿训练】(2014·咸阳高二检测)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、易行的方法：首先检查制取氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为①玻璃管中潮湿的铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②玻璃管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题：(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于________；(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_____________________________________。【解析】实验现象①说明铁丝生锈需同时具备接触水和O2两个条件；实验现象②说明铁丝只接触O2，不接触水时不会生锈；实验现象③说明空气中O2浓度低，不易使铁丝生锈，因此决定铁丝生锈快慢的一个重要因素是O2的浓度；本实验中铁丝在潮湿氧气中发生锈蚀，而在干燥氧气中不锈蚀，表示铁丝锈蚀需电解质溶液(水)参与，因此铁丝发生了电化学腐蚀。答案：(1)电化学腐蚀(2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2(3)同时跟氧气和水接触　O2浓度12.(2014·吉安高二检测)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铁棒上电极反应式：_____________________________________________。②碳棒上电极反应式：_____________________________________________。(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溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为________棒。【解析】电解质是氯化钠，溶液呈中性，为吸氧腐蚀，负极反应是2Fe-4e-2Fe2+，正极反应是O2+2H2O+4e-4OH-。若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，此时是析氢腐蚀；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，此时构成的原电池中铁棒作正极，负极是比铁活泼的金属，因此可将碳棒改为锌棒。答案：(1)①2Fe-4e-2Fe2+②O2+2H2O+4e-4OH-(2)吸氧(3)析氢　锌(或其他比Fe活泼的金属)【方法规律】金属腐蚀类型的判断方法(1)根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，金属与氧化剂直接反应的属于化学腐蚀。(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序中氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。13.(能力挑战题)如图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 mol·L-1的稀硫酸。(1)C中Cu极的电极反应式为______________________。(2)B中Zn极的电极反应式为______________________，Fe极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。新$课$标$第$一$网(3)A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是____________________。【解析】B、C装置为原电池，在原电池中，活泼金属作负极，故B中Fe作正极被保护，C中Fe作负极被腐蚀。答案：(1)2H++2e-H2↑(2)Zn-2e-Zn2+　增大(3)C>A>B【互动探究】若将A、B两个烧杯中的海水换为稀硫酸，铁被腐蚀的速率快慢如何？B中溶液的pH如何变化？提示：A、B烧杯中的海水换为稀硫酸后，A中发生化学腐蚀，Fe+2H+Fe2++H2↑，B中发生电化学腐蚀中的析氢腐蚀，锌比铁活泼，仍然是Zn为负极，Zn-2e-Zn2+，铁为正极，在铁上产生气体，铁被保护，反应速率C>A>B，由于B中反应时消耗H+，故溶液pH增大。