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化学选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护课时练习
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这是一份化学选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护课时练习，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
二十 金属的腐蚀与防护
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分)
1.(2020·北京丰台区高二检测)铁锅用水清洗放置后出现红褐色的锈斑,在此变化过程中不发生的反应是( )
A.Fe-3e-Fe3+
B.O2+2H2O+4e-4OH-
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
D.2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
【解析】选A。铁锅生锈发生吸氧腐蚀,Fe被氧化为Fe2+,故A项错误;钢铁能发生吸氧腐蚀形成原电池,正极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-,故B项正确;吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2在有氧气存在的条件下被迅速氧化成Fe(OH)3,故C项正确;钢铁能发生吸氧腐蚀,其反应方程式2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,故D项正确。
2.(2019·太原高二检测)如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程的模型,以下有关说法正确的是( )
A.该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B.正极为C,发生的反应为氧化反应
C.在强酸性条件下发生的是吸氧腐蚀
D.正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-
【解析】选D。钢铁中含有铁和碳,在潮湿的环境中构成原电池,铁作负极,碳作正极。从图中看出,空气中的氧气参加反应,所以发生了吸氧腐蚀,故A错误;碳作正极,发生的反应为还原反应,故B错误;在酸性环境下,原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应,析出氢气,即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀,故C错误;吸氧腐蚀时,氧气在正极发生得电子的还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,故D正确。
3.(2019·厦门高二检测)下列现象与电化学腐蚀无关的是( )
A.生铁比纯铁更容易生锈
B.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
C.纯银饰品久置表面变暗
D.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈
【解析】选C。Fe、C和电解质溶液构成原电池,Fe易失电子作负极加速腐蚀,纯铁和电解质溶液发生化学腐蚀,所以生铁抗腐蚀性小于纯铁,故A不选;黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中,金属锌为负极,金属铜作正极,Cu被保护,不易腐蚀,故B不选;纯银饰品久置表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果,属于化学腐蚀,与电化学腐蚀无关,故C选;铁质器件附有铜质配件,在接触处形成原电池装置,其中金属铁为负极,易生锈,和电化学腐蚀有关,故D不选。
4.(2020·清远高二检测)2019年12月17日,我国第一艘国产航空母舰正式交付海军。为了保护舰艇(主要是铁合金材料)在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是( )
A.这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极的阴极保护法
B.金属块R可能是镁或锌
C.海水呈弱碱性,舰艇在海水中易发生析氢腐蚀
D.正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
【解析】选C。在舰体表面镶嵌金属块(R),这种保护方法利用原电池原理,需要金属块R比铁活泼,R作负极,钢铁作正极,这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;金属块R比铁活泼,金属块R可能是镁或锌,故B正确;在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀,在酸性溶液中才发生析氢腐蚀,故C错误;吸氧腐蚀的正极上发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故D正确。
【补偿训练】
(2019·北京朝阳区高二检测)某种钢闸门保护法原理示意图如下,下列说法不正确的是( )
A.锌块发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+
B.钢闸门有电子流入,可以有效减缓腐蚀
C.若通过外加电源保护钢闸门,应将钢闸门与电源正极相连
D.锅炉内壁装上若干镁合金的防腐原理与该种钢闸门保护法原理相同
【解析】选C。该保护法利用了原电池的原理,锌块作负极,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-Zn2+,A正确;锌块作负极,发生氧化反应,失去的电子通过导线转移到钢闸门,减缓了钢闸门的腐蚀,B正确;通过外加电源保护钢闸门,若将钢闸门与电源正极相连,则钢闸门作阳极,这样会加快钢闸门的腐蚀,C错误;镁的活泼性比铁强,锅炉内壁装上若干镁合金的防腐原理与该种铁闸门保护法一样,都是利用了原电池的原理,D正确。
5.(2020·莆田高二检测)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 ( )
A.纯银器的表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍
D.相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀
【解析】选A。金属银在空气中易被氧气氧化因生成氧化银而变质,属于化学腐蚀,故A错误;镀锌铁制品的镀层受损后,形成铁、锌原电池,金属铁作正极被保护,不易发生腐蚀,镀层锌仍能对铁制品起保护作用,故B正确;金属的化学腐蚀和电化学腐蚀共存,但以电化学腐蚀为主,故C正确;海轮指在大海里面行驶的轮船,内河跟大海的区别就是海水中含较多的电解质,所以海轮更容易被腐蚀,故D正确。
6.(2019·唐山高二检测)一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:
下列说法不正确的是( )
A.在pH<4溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.在pH>6溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.在pH>14溶液中,碳钢腐蚀的正极反应式为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
【解析】选C。在pH<4溶液中,酸性较强,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极上电极反应式为2H++2e-H2↑,故A正确;在pH>6溶液中,溶液的酸性较弱,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极上电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故B正确;在pH>14溶液中,溶液显强碱性,碳钢主要发生吸氧腐蚀,碳钢腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,故C错误;在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,正极上氧气浓度减小,生成氢氧根离子速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,故D正确。
7.(2020·攀枝花高二检测)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,如图。下列说法不正确的是( )
A.腐蚀过程中铜极上始终只发生:2H++2e-H2↑
B.若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀
C.若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀
D.若将该铜板与直流电源负极相连,则铁铜均难被腐蚀
【解析】选A。A项,根据图示可知左侧Cu上发生吸氧腐蚀,右侧Cu上发生析氢腐蚀,则两个铜极上的反应是O2+4e-+4H+2H2O,2H++2e-H2↑,错误;B项,若水膜中溶有食盐,增加吸氧腐蚀介质的导电性,将加快铁铆钉的腐蚀,正确;C项,在金属表面涂一层油脂,能使金属与氧气隔离,不能构成原电池,所以能防止铁铆钉被腐蚀,正确;D项,若将该铜板与电源负极相连,相当于外界电子由铜电极强制转送给铁,从而抑制铁失电子而不易被腐蚀,正确。
8.(2019·临沂高二检测)下列说法中,错误的是( )
【解析】选C。当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电,发生吸氧腐蚀,A正确;当钢铁表面的水膜显酸性时,铁在负极放电,水膜中的氢离子在正极放电生成氢气,发生析氢腐蚀,B正确;将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,对钢闸门起不到保护的作用,C错误;在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,就要将钢闸门作电解池的阴极,D正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共22分)
9.(10分)(2020·北京海淀区高二检测)2018年7月至9月,国家文物局在辽宁开展水下考古,搜寻、发现并确认了甲午海战北洋水师沉舰——“经远舰”。
已知:正常海水呈弱碱性。
(1)“经远舰”在海底“沉睡”124年后,钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时,负极的电极反应式为_____________________________________
_________________。
(2)为了保护文物,考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船水下遗址进行了处理。
①考古队员贴在舰体上的材料块可以是____________(填字母)。
a.铝锌合金 b.石墨 c.铅 d.铜
②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后,水下舰体上正极的电极反应式为___
_________________________________。
(3)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后,采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防护原理:___。
【解析】(1)海水呈弱碱性,钢铁在中性或弱碱性条件下发生吸氧腐蚀,负极上铁失去电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。(2)①采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行保护,需要选用活泼性比铁强的金属作负极,故选a。②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后,铁为正极,海水呈弱碱性,在中性或弱碱性条件下发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。(3)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后,采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀,脱盐、干燥处理破坏了原电池中的构成条件,使之缺少了电解质溶液,使文物表面无法形成原电池而发生电化学腐蚀。
答案:(1)Fe-2e-Fe2+ (2)①a ②O2+4e-+2H2O4OH- (3)脱盐、干燥处理破坏了原电池中的离子导体(或电解质溶液),使文物表面无法形成原电池而发生电化学腐蚀
10.(12分)(2020·北京西城区高二检测)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。
(1)①钢铁在海水中容易发生电化学腐蚀,负极反应式是___________________
______________________________________。
②图1中,为减缓钢闸门的腐蚀,材料B可以选择____________(填“Zn”或“Cu”)。
(2)图2为钢铁防护模拟实验装置,则铁作____________极,检测钢铁保护效果的方法是取少量铁电极附近的溶液于试管中,_____________________________________________,则说明保护效果好。
(3)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源,其构造如图3所示:a、b为多孔石墨电极,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电。
①a的电极反应式是_________________________;
②若电池共产生20 ml水,则电路中通过了______ml的电子。
【解析】(1)①负极失去电子发生氧化反应,注意电极反应中,铁失去电子一定生成二价铁,反应式为Fe-2e-Fe2+;②为了减缓海水对钢闸门的腐蚀,材料B的活泼性应该强于铁,作负极,才能满足牺牲阳极的阴极保护法,故选Zn。(2)外加电流的阴极保护法,铁应该与电源的负极相连,作阴极。溶液中没有亚铁离子则保护效果好,检验无亚铁离子的方法和现象是滴加铁氰化钾(或K3[Fe(CN)6])溶液,若无蓝色沉淀产生,则说明保护效果好。(3)①a极氢气失电子作负极,反应式为H2+2OH--2e-2H2O。②由总反应2H2+O22H2O可得:2H2O～4e-,则当产生20 ml水时,电路中通过了40 ml的电子。
答案:(1)①Fe-2e-Fe2+ ②Zn (2)阴 滴加铁氰化钾(或K3[Fe(CN)6])溶液,若无蓝色沉淀产生 (3)①H2+2OH--2e-2H2O ②40
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(2020·北京海淀区高二检测)某同学进行以下实验:
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区域:Fe-2e-Fe2+
C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-
D.交界处:4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+
【解析】选D。生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-:O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,A、C项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁,氢氧化铁分解生成铁锈,D项不合理。
12.(2020·淄博高二检测)某研究小组为探究铁发生电化学腐蚀的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图甲)从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化结果如图乙,下列叙述错误的是
( )
A.图丙中,发生腐蚀时电子转移方向如箭头所示
B.图乙中,t2时容器中压强明显小于起始压强是因为铁粉发生了吸氧腐蚀
C.碳粉表面的电极反应式只有O2+4e-+2H2O4OH-
D.若将丙图中的C换成Zn,铁的腐蚀速率会大大降低,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
【解析】选C。A.在形成的原电池中,铁粉作负极失去电子,碳粉作正极,氢离子或氧气在正极得电子,故电子的转移方向是由负极移向正极,A正确;B.从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,开始时锥形瓶中压强增大,说明铁粉发生了析氢腐蚀,后随着醋酸的消耗,溶液酸性减弱,说明后来发生了吸氧腐蚀,使锥形瓶中压强减小,B正确;C.铁粉和碳粉形成原电池,碳粉作正极,开始时发生析氢腐蚀,正极反应为2H++2e-H2↑,后来发生吸氧腐蚀,正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,C错误;D.若将丙图中的C换成Zn,根据金属活动性Zn>Fe,Zn作原电池的负极,失去电子,Fe作原电池的正极,因此使铁的腐蚀速率会大大降低,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法,D正确。
【补偿训练】
(2020·攀枝花高二检测)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是( )
A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【解析】选D。A项,对比②③,②向Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,Fe附近的溶液中不含Fe2+,③向Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护,A项正确;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+,B项正确;C项,对比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe,C项正确;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.(2020·福州高二检测)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。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀____________。
(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,如图。请回答:
①铁棒应与电源的_________(填“正”或“负”)极相连,B电极的电极反应式是_________________________________。
②若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为10.24 g,则电镀时电路中通过的电子为_______________ml。
③电镀结束后CuSO4溶液的浓度_______________(填“变大”“变小”或“不变”)。
④镀层破损后,铁不易被腐蚀的是_____________________(填序号)。
A.镀铜铁 B.镀锌铁 C.镀锡铁
【解析】(1)铁作原电池的正极或电解池的阴极时可防止被腐蚀,B为原电池,锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护,D为电解池,铁与电源的负极相连,作阴极被保护。(2)①在铁件上镀铜时,铜作阳极,与正极相连,铁棒作阴极,B电极为阴极,阴极发生还原反应,Cu2+得电子生成Cu:Cu2++2e-Cu;②A电极为阳极,发生氧化反应,阳极反应式:Cu-2e-Cu2+,故阳极固体质量减少,阴极固体质量增加,二者质量差为10.24 g,则阴极表面增加的铜的质量为5.12 g,转换为物质的量为
0.08 ml,已知每生成1 ml铜转移2 ml电子,故电路中通过的电子为0.16 ml;③A电极为阳极,发生氧化反应,阳极反应式:Cu-2e-Cu2+,这样溶液中铜离子的浓度就不会改变;④镀层破损后,镀铜铁、镀锡铁形成的原电池中铁作负极,腐蚀加快,镀锌铁形成的原电池中铁作正极被保护。
答案:(1)BD (2)①负 Cu2++2e-Cu ②0.16 ③不变 ④B
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pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
Fe
操作
现象
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水
放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
二十 金属的腐蚀与防护
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分)
1.(2020·北京丰台区高二检测)铁锅用水清洗放置后出现红褐色的锈斑,在此变化过程中不发生的反应是( )
A.Fe-3e-Fe3+
B.O2+2H2O+4e-4OH-
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
D.2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
【解析】选A。铁锅生锈发生吸氧腐蚀,Fe被氧化为Fe2+,故A项错误;钢铁能发生吸氧腐蚀形成原电池,正极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-,故B项正确;吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2在有氧气存在的条件下被迅速氧化成Fe(OH)3,故C项正确;钢铁能发生吸氧腐蚀,其反应方程式2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,故D项正确。
2.(2019·太原高二检测)如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程的模型,以下有关说法正确的是( )
A.该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B.正极为C,发生的反应为氧化反应
C.在强酸性条件下发生的是吸氧腐蚀
D.正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-
【解析】选D。钢铁中含有铁和碳,在潮湿的环境中构成原电池,铁作负极,碳作正极。从图中看出,空气中的氧气参加反应,所以发生了吸氧腐蚀,故A错误;碳作正极,发生的反应为还原反应,故B错误;在酸性环境下,原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应,析出氢气,即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀,故C错误;吸氧腐蚀时,氧气在正极发生得电子的还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-,故D正确。
3.(2019·厦门高二检测)下列现象与电化学腐蚀无关的是( )
A.生铁比纯铁更容易生锈
B.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
C.纯银饰品久置表面变暗
D.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈
【解析】选C。Fe、C和电解质溶液构成原电池,Fe易失电子作负极加速腐蚀,纯铁和电解质溶液发生化学腐蚀,所以生铁抗腐蚀性小于纯铁,故A不选;黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中,金属锌为负极,金属铜作正极,Cu被保护,不易腐蚀,故B不选;纯银饰品久置表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果,属于化学腐蚀,与电化学腐蚀无关,故C选;铁质器件附有铜质配件,在接触处形成原电池装置,其中金属铁为负极,易生锈,和电化学腐蚀有关,故D不选。
4.(2020·清远高二检测)2019年12月17日,我国第一艘国产航空母舰正式交付海军。为了保护舰艇(主要是铁合金材料)在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是( )
A.这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极的阴极保护法
B.金属块R可能是镁或锌
C.海水呈弱碱性,舰艇在海水中易发生析氢腐蚀
D.正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
【解析】选C。在舰体表面镶嵌金属块(R),这种保护方法利用原电池原理,需要金属块R比铁活泼,R作负极,钢铁作正极,这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;金属块R比铁活泼,金属块R可能是镁或锌,故B正确;在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀,在酸性溶液中才发生析氢腐蚀,故C错误;吸氧腐蚀的正极上发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故D正确。
【补偿训练】
(2019·北京朝阳区高二检测)某种钢闸门保护法原理示意图如下,下列说法不正确的是( )
A.锌块发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+
B.钢闸门有电子流入,可以有效减缓腐蚀
C.若通过外加电源保护钢闸门,应将钢闸门与电源正极相连
D.锅炉内壁装上若干镁合金的防腐原理与该种钢闸门保护法原理相同
【解析】选C。该保护法利用了原电池的原理,锌块作负极,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-Zn2+,A正确;锌块作负极,发生氧化反应,失去的电子通过导线转移到钢闸门,减缓了钢闸门的腐蚀,B正确;通过外加电源保护钢闸门,若将钢闸门与电源正极相连,则钢闸门作阳极,这样会加快钢闸门的腐蚀,C错误;镁的活泼性比铁强,锅炉内壁装上若干镁合金的防腐原理与该种铁闸门保护法一样,都是利用了原电池的原理,D正确。
5.(2020·莆田高二检测)下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 ( )
A.纯银器的表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用
C.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍
D.相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀
【解析】选A。金属银在空气中易被氧气氧化因生成氧化银而变质,属于化学腐蚀,故A错误;镀锌铁制品的镀层受损后,形成铁、锌原电池,金属铁作正极被保护,不易发生腐蚀,镀层锌仍能对铁制品起保护作用,故B正确;金属的化学腐蚀和电化学腐蚀共存,但以电化学腐蚀为主,故C正确;海轮指在大海里面行驶的轮船,内河跟大海的区别就是海水中含较多的电解质,所以海轮更容易被腐蚀,故D正确。
6.(2019·唐山高二检测)一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:
下列说法不正确的是( )
A.在pH<4溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.在pH>6溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.在pH>14溶液中,碳钢腐蚀的正极反应式为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
【解析】选C。在pH<4溶液中,酸性较强,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极上电极反应式为2H++2e-H2↑,故A正确;在pH>6溶液中,溶液的酸性较弱,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极上电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故B正确;在pH>14溶液中,溶液显强碱性,碳钢主要发生吸氧腐蚀,碳钢腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,故C错误;在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,正极上氧气浓度减小,生成氢氧根离子速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,故D正确。
7.(2020·攀枝花高二检测)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,如图。下列说法不正确的是( )
A.腐蚀过程中铜极上始终只发生:2H++2e-H2↑
B.若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀
C.若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀
D.若将该铜板与直流电源负极相连,则铁铜均难被腐蚀
【解析】选A。A项,根据图示可知左侧Cu上发生吸氧腐蚀,右侧Cu上发生析氢腐蚀,则两个铜极上的反应是O2+4e-+4H+2H2O,2H++2e-H2↑,错误;B项,若水膜中溶有食盐,增加吸氧腐蚀介质的导电性,将加快铁铆钉的腐蚀,正确;C项,在金属表面涂一层油脂,能使金属与氧气隔离,不能构成原电池,所以能防止铁铆钉被腐蚀,正确;D项,若将该铜板与电源负极相连,相当于外界电子由铜电极强制转送给铁,从而抑制铁失电子而不易被腐蚀,正确。
8.(2019·临沂高二检测)下列说法中,错误的是( )
【解析】选C。当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电,发生吸氧腐蚀,A正确;当钢铁表面的水膜显酸性时,铁在负极放电,水膜中的氢离子在正极放电生成氢气,发生析氢腐蚀,B正确;将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,对钢闸门起不到保护的作用,C错误;在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,就要将钢闸门作电解池的阴极,D正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共22分)
9.(10分)(2020·北京海淀区高二检测)2018年7月至9月,国家文物局在辽宁开展水下考古,搜寻、发现并确认了甲午海战北洋水师沉舰——“经远舰”。
已知:正常海水呈弱碱性。
(1)“经远舰”在海底“沉睡”124年后,钢铁制成的舰体腐蚀严重。舰体发生电化学腐蚀时,负极的电极反应式为_____________________________________
_________________。
(2)为了保护文物,考古队员采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船水下遗址进行了处理。
①考古队员贴在舰体上的材料块可以是____________(填字母)。
a.铝锌合金 b.石墨 c.铅 d.铜
②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后,水下舰体上正极的电极反应式为___
_________________________________。
(3)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后,采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防护原理:___。
【解析】(1)海水呈弱碱性,钢铁在中性或弱碱性条件下发生吸氧腐蚀,负极上铁失去电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。(2)①采用“牺牲阳极的阴极保护法”对舰船进行保护,需要选用活泼性比铁强的金属作负极,故选a。②采用“牺牲阳极的阴极保护法”后,铁为正极,海水呈弱碱性,在中性或弱碱性条件下发生吸氧腐蚀,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。(3)考古队员将舰船上的部分文物打捞出水后,采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀,脱盐、干燥处理破坏了原电池中的构成条件,使之缺少了电解质溶液,使文物表面无法形成原电池而发生电化学腐蚀。
答案:(1)Fe-2e-Fe2+ (2)①a ②O2+4e-+2H2O4OH- (3)脱盐、干燥处理破坏了原电池中的离子导体(或电解质溶液),使文物表面无法形成原电池而发生电化学腐蚀
10.(12分)(2020·北京西城区高二检测)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换等方面应用广泛。
(1)①钢铁在海水中容易发生电化学腐蚀,负极反应式是___________________
______________________________________。
②图1中,为减缓钢闸门的腐蚀,材料B可以选择____________(填“Zn”或“Cu”)。
(2)图2为钢铁防护模拟实验装置,则铁作____________极,检测钢铁保护效果的方法是取少量铁电极附近的溶液于试管中,_____________________________________________,则说明保护效果好。
(3)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源,其构造如图3所示:a、b为多孔石墨电极,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电。
①a的电极反应式是_________________________;
②若电池共产生20 ml水,则电路中通过了______ml的电子。
【解析】(1)①负极失去电子发生氧化反应,注意电极反应中,铁失去电子一定生成二价铁,反应式为Fe-2e-Fe2+;②为了减缓海水对钢闸门的腐蚀,材料B的活泼性应该强于铁,作负极,才能满足牺牲阳极的阴极保护法,故选Zn。(2)外加电流的阴极保护法,铁应该与电源的负极相连,作阴极。溶液中没有亚铁离子则保护效果好,检验无亚铁离子的方法和现象是滴加铁氰化钾(或K3[Fe(CN)6])溶液,若无蓝色沉淀产生,则说明保护效果好。(3)①a极氢气失电子作负极,反应式为H2+2OH--2e-2H2O。②由总反应2H2+O22H2O可得:2H2O～4e-,则当产生20 ml水时,电路中通过了40 ml的电子。
答案:(1)①Fe-2e-Fe2+ ②Zn (2)阴 滴加铁氰化钾(或K3[Fe(CN)6])溶液,若无蓝色沉淀产生 (3)①H2+2OH--2e-2H2O ②40
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(2020·北京海淀区高二检测)某同学进行以下实验:
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区域:Fe-2e-Fe2+
C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-
D.交界处:4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+
【解析】选D。生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-:O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,A、C项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁,氢氧化铁分解生成铁锈,D项不合理。
12.(2020·淄博高二检测)某研究小组为探究铁发生电化学腐蚀的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图甲)从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化结果如图乙,下列叙述错误的是
( )
A.图丙中,发生腐蚀时电子转移方向如箭头所示
B.图乙中,t2时容器中压强明显小于起始压强是因为铁粉发生了吸氧腐蚀
C.碳粉表面的电极反应式只有O2+4e-+2H2O4OH-
D.若将丙图中的C换成Zn,铁的腐蚀速率会大大降低,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
【解析】选C。A.在形成的原电池中,铁粉作负极失去电子,碳粉作正极,氢离子或氧气在正极得电子,故电子的转移方向是由负极移向正极,A正确;B.从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,开始时锥形瓶中压强增大,说明铁粉发生了析氢腐蚀,后随着醋酸的消耗,溶液酸性减弱,说明后来发生了吸氧腐蚀,使锥形瓶中压强减小,B正确;C.铁粉和碳粉形成原电池,碳粉作正极,开始时发生析氢腐蚀,正极反应为2H++2e-H2↑,后来发生吸氧腐蚀,正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,C错误;D.若将丙图中的C换成Zn,根据金属活动性Zn>Fe,Zn作原电池的负极,失去电子,Fe作原电池的正极,因此使铁的腐蚀速率会大大降低,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法,D正确。
【补偿训练】
(2020·攀枝花高二检测)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是( )
A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【解析】选D。A项,对比②③,②向Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,Fe附近的溶液中不含Fe2+,③向Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护,A项正确;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+,B项正确;C项,对比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe,C项正确;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.(2020·福州高二检测)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。请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。
(1)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀____________。
(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,如图。请回答:
①铁棒应与电源的_________(填“正”或“负”)极相连,B电极的电极反应式是_________________________________。
②若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为10.24 g,则电镀时电路中通过的电子为_______________ml。
③电镀结束后CuSO4溶液的浓度_______________(填“变大”“变小”或“不变”)。
④镀层破损后,铁不易被腐蚀的是_____________________(填序号)。
A.镀铜铁 B.镀锌铁 C.镀锡铁
【解析】(1)铁作原电池的正极或电解池的阴极时可防止被腐蚀,B为原电池,锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护,D为电解池,铁与电源的负极相连,作阴极被保护。(2)①在铁件上镀铜时,铜作阳极,与正极相连,铁棒作阴极,B电极为阴极,阴极发生还原反应,Cu2+得电子生成Cu:Cu2++2e-Cu;②A电极为阳极,发生氧化反应,阳极反应式:Cu-2e-Cu2+,故阳极固体质量减少,阴极固体质量增加,二者质量差为10.24 g,则阴极表面增加的铜的质量为5.12 g,转换为物质的量为
0.08 ml,已知每生成1 ml铜转移2 ml电子,故电路中通过的电子为0.16 ml;③A电极为阳极,发生氧化反应,阳极反应式:Cu-2e-Cu2+,这样溶液中铜离子的浓度就不会改变;④镀层破损后,镀铜铁、镀锡铁形成的原电池中铁作负极,腐蚀加快,镀锌铁形成的原电池中铁作正极被保护。
答案:(1)BD (2)①负 Cu2++2e-Cu ②0.16 ③不变 ④B
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pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
Fe
操作
现象
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水
放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
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