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    2025年高中化学第四章第三节金属的腐蚀与防护分层作业新人教版选择性必修1

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    高中化学第三节 金属的腐蚀与防护复习练习题

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    这是一份高中化学第三节 金属的腐蚀与防护复习练习题,共9页。试卷主要包含了金属的腐蚀,5 g炭粉和0等内容,欢迎下载使用。
    题组1.金属的腐蚀
    1.下列事实中,与电化学腐蚀无关的是( )
    A.用铜质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀
    B.为了保护海轮的船壳,常在船壳上附加锌块
    C.在空气中,铝表面会生成一层致密氧化膜
    D.埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀
    2.某实验小组拟探究食品袋里抗氧剂的抗氧化能力,装置如图所示:
    向两支注射器中分别放入抗氧剂甲(1 g Fe粉、0.5 g炭粉和0.5 g NaCl)和抗氧剂乙(1 g Fe粉),向右拉动注射器活塞,各吸入50 mL 空气,关闭注射器针头的止水夹,均放置一周后,装置1活塞向左移动的距离比装置2长。下列说法错误的是( )
    A.抗氧剂甲的抗氧化能力比抗氧剂乙的强
    B.用生石灰替代铁粉,二者功能完全相同
    C.装置1中发生吸氧腐蚀,炭粉作正极
    D.食品袋里抗氧剂能延长食品的保质期
    3.利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不锈钢制品,缝隙处氧浓度比海水低,易形成浓差电池而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是( )
    A.金属缝隙内表面为负极,外自由表面为正极
    B.缝隙内溶液pH增大,加快了缝隙内腐蚀速率
    C.为了维持电中性,海水中大量Cl-进入缝隙
    D.正极的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
    4.下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是( )
    A.对比实验①②③,说明苯能隔绝O2
    B.实验①中,生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2
    C.实验②中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
    D.实验③中,属于铁的吸氧腐蚀,正极发生氧化反应,电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
    题组2.金属的防护
    5.(2024·福建莆田五校联考)支撑海港码头基础的钢管桩,常用电化学原理进行防腐,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零
    B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
    C.此方法在化学上称为牺牲阳极法
    D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
    6.(2024·福建福州六校联考)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
    A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
    B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
    C.断电时,锌环上的电极反应为Zn-2e-===Zn2+
    D.断电时,不能防止铁帽被腐蚀
    7.关于下列各装置图的叙述不正确的是( )
    A.图①装置盐桥中KCl的Cl-移向甲烧杯
    B.图②装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
    C.图③装置中开关由M置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
    D.图④装置精炼铜,a为精铜,b为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液
    B级 关键能力提升练
    8.在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨,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,就会引起后者的腐蚀。该原理简化如图1所示。下列有关说法不正确的是( )
    A.图1装置可看作两个串联电解装置,图2所示环境中,铁被腐蚀速率:Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ
    B.图1溶液中铁丝被腐蚀时,左侧有无色气体产生,附近产生少量白色沉淀,随后变为灰绿色
    C.图1溶液中铁丝左端电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,图2中Ⅱ的铁主要发生了析氢腐蚀
    D.地下管线被腐蚀,不易发现,维修也不便,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
    9.(2024·湖北四地七校联考)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。
    下列说法不正确的是( )
    A.①与④、⑤比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率
    B.②与③、④与⑤比较说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关
    C.向实验⑤溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快
    D.向实验②溶液中加等体积的0.5 ml·L-1 (NH4)2SO4,吸氧腐蚀速率一定加快
    10.(2024·湖南衡阳三校联考)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列叙述正确的是( )
    A.铁被腐蚀过程实质是金属铁失电子发生还原反应
    B.当K置于N处时,将减缓铁的腐蚀
    C.若X为碳棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀
    D.若X为锌片,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀
    11.某种Fe合金在硫酸盐还原菌(SRB)存在条件下腐蚀的机理如图所示。
    涉及的部分反应:H2O→H++OH-、H++e-→H、S+8H→S2-+4H2O。
    下列说法正确的是( )
    A.电化学腐蚀中正极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+
    B.SRB对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的
    C.在SRB作用下,Fe腐蚀后最终会生成Fe2O3·xH2O
    D.当1 ml S在SRB作用下转化为S2-时,理论上净消耗水4 ml
    12.(2024·河南许平汝联考)某研究小组向锥形瓶内加入混合均匀的新制铁粉和炭粉,塞紧瓶塞,从胶头滴管中滴入醋酸溶液,同时测量锥形瓶内压强的变化,如图所示。下列说法正确的是( )
    A.0~t1 s内,压强增大的原因是铁发生了吸氧腐蚀
    B.炭粉表面的电极反应式只有2H++2e-===H2↑
    C.整个过程中铁粉发生了氧化反应
    D.若将铁粉换为铜粉,锥形瓶内的压强变化仍为如图
    C级 学科素养拔高练
    13.(2024·福建福州六校联考)古代青铜器的修复涉及化学知识。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
    (1)铜锈的成分比较复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图1所示:
    图1
    Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因: 。
    (2)图2为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图。
    图2
    写出正极的电极反应式: 。若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl,理论上消耗标准状况下氧气的体积为 L。
    (3)文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体),请结合图3回答:
    图3
    ①过程Ⅰ的正极反应物是 。
    ②过程Ⅰ负极的电极反应式是 。
    (4)青铜器的修复有以下三种方法:
    ⅰ.柠檬酸浸法:将腐蚀文物直接放在2%~3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈;
    ⅱ.碳酸钠法:将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡,使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3;
    ⅲ.BTA保护法:
    请回答下列问题:
    ①写出碳酸钠法的离子方程式: 。
    ②三种方法中,BTA保护法应用最为普遍,分析其可能的优点有 (填字母)。
    A.在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜
    B.替换出锈层中的Cl-,能够高效地除去有害锈
    C.和酸浸法相比,不破坏无害锈,可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”
    分层作业25 金属的腐蚀与防护
    1.C 解析 用铜质铆钉铆接铁板时,铁、铜及周围的电解质溶液构成原电池,由于Fe的活动性比Cu强,Fe为原电池的负极,发生氧化反应,A正确;为了保护海轮的船壳,常根据原电池反应原理,在船壳上附加活动性比铁强的锌块,铁、锌及周围的海水构成原电池,锌为负极,首先被氧化腐蚀,轮船得到了保护,B正确;在空气中,铝与空气中的O2发生氧化还原反应产生一层致密氧化膜Al2O3,阻止金属进一步氧化,故铝具有一定的抗腐蚀性能,与电化学腐蚀无关,C错误;埋在潮湿土壤里的铁管,Fe、其中的杂质C及周围的电解质溶液会构成原电池,铁作原电池的负极,发生电化学腐蚀,因而比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀,D正确。
    2.B 解析 相同条件下装置1活塞向左移动的距离比装置2长,说明装置1消耗氧气多,抗氧化剂甲抗氧化能力比乙强,A正确;生石灰只能作为干燥剂,不能吸收氧气,生石灰不能替代铁粉,二者功能不相同,B错误;装置1中发生吸氧腐蚀,铁是较活泼的金属,作负极,炭粉作正极,C正确;食品变坏腐败主要是与氧气发生氧化还原反应,加入抗氧剂能延长食品的保质期,D正确。
    3.B 解析 根据氧气得电子发生还原反应生成OH-,故金属缝隙外自由表面为正极,金属缝隙内表面为负极,A正确;金属缝隙外自由表面为正极,生成OH-,缝隙外溶液pH增大,加快了缝隙内腐蚀速率,B错误;阴离子由正极向负极移动,大量Cl-进入缝隙维持电中性,C正确;正极为氧气得电子发生还原反应生成OH-,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,D正确。
    4.C 解析 对比①②③,说明生铁腐蚀,碳为正极,铁为负极,需足量O2和水,由实验③可知,苯不能隔绝O2,A错误。原电池的形成条件:有两个活动性不同的电极、电解质溶液、闭合回路,金属腐蚀时还要有空气和水,实验①中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O,B错误。实验②中,铁能发生电化学腐蚀,但氧气难溶于水,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀,C正确。实验③中,铁是负极,发生氧化反应,生成Fe2+,负极反应为Fe-2e-===Fe2+,在正极上发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,D错误。
    5.C 解析 通入保护电流,使钢管桩与电源负极相连作阴极,使其表面腐蚀电流接近零,从而达到保护钢管桩的目的,A正确;通电后,钢管桩作阴极得到电子发生还原反应,高硅铸铁与电源正极相连为阳极失去电子发生氧化反应,则通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩,B正确;此方法接有外接电源,称为外加电流法而不是牺牲阳极法,C错误;在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境,则通入的保护电流应根据环境条件变化进行调整,D正确。
    6.D 解析 通电时,锌环连接电源正极,则锌为阳极,阳极发生氧化反应,A正确;阴极为溶液中氢离子得电子,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,B正确;断电时发生原电池反应,锌环失电子作负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,C正确;断电时锌作负极,属于牺牲阳极法,可以防止铁帽被腐蚀,D错误。
    7.D 解析 图①装置Zn化合价升高,失去电子,作原电池负极,盐桥中KCl的Cl-移向甲烧杯,A正确;根据外加电流法,得到图②装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护,B正确;图③装置中开关由M置于N时,Zn作负极,Cu-Zn合金作正极,因此Cu-Zn合金的腐蚀速率减小,C正确;图④装置精炼铜,根据电流移动方向,得到a为阳极,b为阴极,因此a为粗铜,b为纯铜,电解质溶液为CuSO4溶液,D错误。
    8.C 解析 图1装置可看作两个串联电解装置,左边铁与正极相连为阳极,铁丝左边应为阴极,形成电解装置,铁丝右边为阳极,右边的铁为阴极又组成电解装置,所以可理解为两个串联电解装置;图2所示环境中,Ⅰ形成原电池,铁作负极,加快腐蚀速率,Ⅱ中形成原电池,锌作负极,铁得到保护,铁被腐蚀速率:Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ,A正确。左边铁与正极相连为阳极,发生反应Fe-2e-===Fe2+,铁丝左边应为阴极,反应式为2H++2e-===H2↑,消耗氢离子导致碱性增强与阳极生成的Fe2+结合成白色Fe(OH)2沉淀,后被氧化成灰绿色,B正确。图1溶液中铁丝右端电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,图2中Ⅱ的铁作正极得到保护,C错误。地下管线被腐蚀,不易发现,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等),将金属与土壤隔开,D正确。
    9.D 解析 NaCl和Na2SO4都是强酸强碱盐,①与④、⑤比较,水中加入盐,增强了溶液的导电性,加快了吸氧腐蚀速率,A正确;②与③都是铵盐,④与⑤都是钠盐,二者所含阴离子种类不同,说明吸氧腐蚀速率可能与阴离子种类有关,B正确;③与⑤相比,等浓度(NH4)2SO4溶液中吸氧腐蚀速率快,故⑤中加入少量(NH4)2SO4固体,吸氧腐蚀速率加快,C正确;②和③相比,所含阴离子种类不同,Cl-对吸氧腐蚀速率影响更大,故②中加等体积的0.5ml·L-1(NH4)2SO4溶液,吸氧腐蚀速率不一定加快,D错误。
    10.D 解析 铁被腐蚀过程实质是金属铁失电子发生氧化反应,A错误;当K置于N处时,该装置为电解池,X为阴极,铁为阳极,铁失去电子发生氧化反应被腐蚀,B错误;若X为碳棒,开关K置于M处,则该装置为原电池,Fe为负极,失去电子发生氧化反应被腐蚀,C错误;若X为锌片,开关K置于M处,则该装置为原电池,Fe为正极,锌失去电子发生氧化反应被腐蚀,铁被保护,故可减缓铁的腐蚀,D正确。
    11.D 解析 由图可知该电化学腐蚀负极电极反应为Fe-2e-===Fe2+,A错误;硫酸根离子在硫酸盐还原菌SRB作用下转化成硫离子,硫离子再与Fe2+结合成FeS,若有氧气存在会将SRB氧化,不利于硫酸根离子转化成硫离子,B错误;由图中信息可知在SRB作用下,Fe腐蚀后最终会生成FeS,C错误;1mlS在SRB作用下转化为S2-时,转移电子的物质的量为8ml,结合已知反应可知消耗水的物质的量为8ml,而1mlS发生已知反应3时生成4ml 水,则净消耗水4ml,D正确。
    12.C 解析 铁在酸性条件下发生的是析氢腐蚀,不是吸氧腐蚀,且0~t1s内压强增大,说明气体的物质的量增加,则铁可能发生了析氢腐蚀,A错误;H+在正极上得到电子发生还原反应生成H2,电极反应式为2H++2e-===H2↑,t1s后压强减小,铁粉发生吸氧腐蚀,O2在正极上得到电子发生还原反应生成OH-,电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-,B错误;不管是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,整个过程中铁粉失电子生成亚铁离子,发生氧化反应,C正确;若将铁粉换为铜粉,锥形瓶中只发生吸氧腐蚀,锥形瓶内的压强逐渐减小,D错误。
    13.答案 (1)碱式碳酸铜为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜;而碱式氯化铜为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙将内部的铜进一步腐蚀 (2)O2+4e-+2H2O===4OH- 0.224 (3)①氧气、H2O ②Cu-e-+Cl-===CuCl (4)①4CuCl+O2+2H2O+2C===2Cu2(OH)2CO3+4Cl- ②ABC
    解析 (2)结合图2可知,正极得电子发生还原反应,正极反应物是氧气,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-;按得失电子守恒,则有关系式:2Cu2(OH)3Cl~4e-~O2,214.5gCu2(OH)3Cl消耗1ml 氧气,标准状况下体积为22.4L,则2.145gCu2(OH)3Cl消耗0.01ml 氧气,标准状况下体积为0.224L。
    (3)结合图3可知,正极得电子发生还原反应,过程Ⅰ的正极反应物是氧气、H2O,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-;②由图3知:过程Ⅰ负极铜失去电子被氧化后转变为CuCl,故电极反应式是Cu-e-+Cl-===CuCl。
    (4)碳酸钠法中,Na2CO3的缓冲溶液使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3,应用元素守恒、电荷守恒知,离子方程式为4CuCl+O2+2H2O+2C===2Cu2(OH)2CO3+4Cl-。
    序号



    实验
    现象
    8小时未观察到明显锈蚀
    8小时未观察到明显锈蚀
    1小时观察到明显的红褐色锈蚀
    实验
    装置
    实验
    编号





    浸泡液
    H2O
    1.0
    ml·L-1
    NH4Cl
    0.5
    ml·L-1
    (NH4)2SO4
    1.0
    ml·L-1
    NaCl
    0.5
    ml·L-1
    Na2SO4
    pH
    7
    5
    5
    7
    7
    氧气
    浓度
    随时
    间的
    变化

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