高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 金属的腐蚀与防护达标测试

课时分层作业(七)　金属的腐蚀与防护

 (建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管道的腐蚀速率最慢的是

(　　)

A．在潮湿疏松的酸性土壤中

B．在潮湿疏松透气的土壤中

C．在干燥致密不透气的土壤中

D．在含碳较多、潮湿透气的土壤中

C　[A项易发生析氢腐蚀，B项易发生吸氧腐蚀，D项易发生电化学腐蚀，故A、B、D项都加快了铸铁管道的腐蚀速率。本题选C。]

2．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理，设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)

A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成

C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈

D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快

D　[铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋；在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，故向石墨电极附近吹入O2的腐蚀速率比向铁电极附近吹入O2快；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增加，加快腐蚀速率；若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈。]

3．为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中正确的是(　　)

①将青铜器放在银质托盘上　②将青铜器保存在干燥的环境中　③将青铜器保存在潮湿的空气中　④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜

A．①③　　 B．②③

C．②④ D．①④

C　[Cu比Ag活泼，将青铜器放在银质托盘上，构成原电池时青铜器作负极，青铜器更易被腐蚀，①错误；将青铜器保存在干燥的环境中，可避免其与空气中的水接触，不易被腐蚀，②正确；青铜器在潮湿的空气中易被腐蚀，③错误；覆盖防渗的高分子膜可以隔绝潮湿的空气，④正确。]

4．家用炒菜锅用水清洗放置后，会出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不可能发生的化学反应是(　　)

A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2

C．正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．负极反应式：Fe－3e－===Fe3＋

D　[在潮湿的环境中铁发生电化学腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应式为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3。故D项错误。]

5．下列表面上镀有金属保护层的铁板中，当镀层破损后，在相同条件下最不易被腐蚀的是(　　)

A．镀锌铁板   B．镀锡铁板

C．镀银铁板 D．镀铜铁板

A　[铁板在镀层破损后不易被腐蚀，是指镀层破损后仍能对铁板构成有效保护。A项，铁板镀锌，镀层破损后发生电化学腐蚀时，锌为负极，铁为正极，铁被保护；B、C、D项，锡、银、铜不如铁活泼，镀层破损后发生电化学腐蚀时，铁为负极，失去电子被氧化，从而加速了铁的腐蚀。综上所述，A项符合题意。]

6．(双选)下列有关金属电化学腐蚀的说法中正确的是(　　)

A．铜既可以发生析氢腐蚀又可以发生吸氧腐蚀

B．铁只能发生析氢腐蚀

C．铜只能发生吸氧腐蚀

D．吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍

CD　[在金属活动性顺序表中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，故A项错误、C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀又可以发生吸氧腐蚀，故B项错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D项正确。]

7．如图所示，将拴有金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到靠近金属条的溶液出现粉红色。则该金属条可能是(　　)

A．铜   B．镁

C．铝  D．锌

A　[由题给现象可知，该金属条上发生反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，则该金属条为正极，负极为Fe，故正极为比铁活泼性弱的金属，故本题选A。]

8．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。

下列说法错误的是(　　)

A．当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀

B．当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C．当pH>14时，正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓

C　[在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；在pH>14的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，D正确。]

9．某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是(　　)

A．在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀

B．在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管

C．在潮湿的酸性土壤中H＋向金属棒M移动，抑制H＋与铁的反应

D．钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以达到减缓腐蚀钢管的目的

B　[在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，抑制H＋与铁的反应，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。]

10．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。请回答下列问题：

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，写出该腐蚀过程中的电极反应式：

负极___________________________________________________________，

正极___________________________________________________________。

(2)为了降低某水库的铁闸门的腐蚀速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填序号)。

甲　　　　　乙

A．铜　　　 B．钠 

C．锌　 D．石墨

(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极上。

[解析]　(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接比铁活泼的金属时，活泼的金属作负极被氧化，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极保护法。Na与水会剧烈反应，本题应该选用锌。(3)图乙所示方案属于外加电流阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极上。

[答案]　(1)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)C　(3)负

11．某研究小组对铁生锈的条件进行探究。请回答下列问题：

(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图所示)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。

①通过分析上述实验现象，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)乙同学设计了实验D(如图所示)，一段时间后，发现试管中的液面升高，其原因是____________________________________________________________

____________________________________________________________________。

[解析]　对比A、B、C中现象可知铁生锈的外部条件是有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)。铁钉生锈所处的环境为中性环境时，发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

[答案]　(1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)

②O2＋4e－＋2H2O===4OH－

③煮沸　隔绝空气(或防止氧气与铁接触)　④吸收水蒸气

(2)铁腐蚀吸收氧气，造成试管内气体体积减小，试管内压强减小

12．对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。

(1)以下为铝材表面处理的一种方法：

以铝材为阳极，在H2SO4溶液中通电，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(3)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学保护法称为________________。

[解析]　(1)活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极的电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。(3)若X为碳棒，则只能用外加电流阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理为牺牲阳极保护法。

[答案]　(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋

(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定

(3)N　牺牲阳极保护法

[素养培优练]

13．由图分析，下列叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护

B．Ⅰ和Ⅱ中Cl－均向Fe电极移动

C．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋

D．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋4e－＋2H2O===4OH－

A　[两个原电池中正极金属Fe(Ⅰ中)、Cu(Ⅱ中)不参与反应，因此不会被腐蚀，A项正确。 Ⅰ中锌作负极，则氯离子向锌电极移动，Ⅱ中铁作负极，则氯离子向铁电极移动，B项错误。Ⅰ中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。Ⅱ中正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D项错误。]

14．(素养题)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，锌环为阳极，发生氧化反应

B．通电时，阴极上的电极反应：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

C．断电时，锌环上的电极反应：

Zn2＋＋2e－===Zn

D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀

C　[通电时，锌环连接电源正极，所以锌环为阳极，发生氧化反应，A正确；通电时，阴极上溶液中水电离的氢离子得电子，所以发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；断电时形成原电池，锌环失电子作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C错误；断电时锌环作负极被腐蚀，铁帽作正极被保护，属于牺牲阳极保护法，D正确。]

15．生铁在pH＝2和pH＝4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中，用压强传感器记录该过程的压强变化，如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A．两容器中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋

B．曲线a记录的是pH＝2的盐酸中压强的变化

C．曲线b记录的容器中正极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．在弱酸性溶液中，生铁能发生吸氧腐蚀

C　[生铁在pH＝2和pH＝4的盐酸中均构成原电池，铁作负极，失电子被氧化生成Fe2＋，故A正确；根据图像可知，曲线a压强逐渐增大，气体增多，说明有氢气生成，即发生的是析氢腐蚀，所以曲线a记录的是pH＝2的盐酸中压强的变化，故B正确；曲线b压强逐渐减小，气体减少，说明发生的是吸氧腐蚀，氧气在正极得电子，pH＝4的盐酸呈酸性，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故C错误；在强酸性溶液中生铁发生析氢腐蚀，在弱酸性溶液中生铁发生吸氧腐蚀，故D正确。]

16．关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤：

①Fe－2e－===Fe2＋　②H＋＋e－===H  ③4H＋O2===2H2O　

④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋

试根据以上过程回答下列问题：

(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是________(填序号，下同)。

A．以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀

B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂  

C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化

D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀

(2)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有________。

A．给铁件铆上一些锌板

B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接

C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金

D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青

(3)质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为________L，生锈后铁件的质量为________g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x的值为1)。

[解析]　(1)根据反应机理，将方程式叠加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得，4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O，为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极保护法等。(3)由4Fe＋3O2＋2H2O===2Fe2O3·H2O得关系式

3O2　　～　　12e－　　～　　增加质量

3×22.4 L     12 mol        132 g

V(O2)         6 mol         Δm

V(O2)＝＝33.6 L，Δm＝＝66 g，生锈后铁件质量为1 000 g＋66 g＝1 066 g。

[答案]　(1)C　(2)AD　(3)33.6　1 066