2022高考化学一轮复习专练34金属的腐蚀与防护含解析

专练34　金属的腐蚀与防护

一、单项选择题

1．[2021·广东卷]化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是(　　)

2.[2021·宁夏育才中学考试]港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是(　　)

A．防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率

B．防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子

C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为O2＋4e－===2O2－

D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除

3．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(　　)

A．图1中，铁钉易被腐蚀

B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现

C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

4．[2021·福建永安三中月考]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，示意图如下。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．若将该铜板与直流负极相连，则铁铜均难被腐蚀

5．[2021·贵州贵阳摸底]在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A．铁片发生还原反应而被腐蚀

B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀

C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀

6．[2021·吉林实验中学摸底]下列有关下图所示的说法正确的是(　　)

A．图甲中开关置于N处时铜锌合金腐蚀的速率增大

B．图乙中接通开关时，锌腐蚀的速率增大，锌上放出气体的速率增大

C．图丙中接通K2时铁棒不被腐蚀，属于牺牲阳极保护法

D．图丙中接通K1时，石墨棒周围溶液的pH增大

7．[2021·辽宁五校联考]高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，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Zn2＋＋2e－===Zn

D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀

8．[角度创新]在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使SO与H或H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示：

下列说法正确的是(　　)

A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．钢管腐蚀的产物中含有FeS、Fe(OH)2等

C．SO与H2反应可表示为4H2＋SO－8e－S2－＋4H2O

D．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀

9．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，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于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

10．将一根较纯铁棒垂直没入水中，由于深水处溶氧量较少，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重，下列关于此现象的说法错误的是(　　)

A．铁棒AB段发生反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

B．腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流，且方向是AB段到BC段

C．向水中加入一定量硫酸钾固体后，对铁棒的生锈速率几乎无影响

D．产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同

二、不定项选择题

11．下列叙述正确的是(　　)

A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)

B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度有关

C．原电池中发生的反应达平衡时，该电池仍有电流产生

D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小

12．利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　)

A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀

B．一段时间后，a处液面高于b处液面

C．a处的溶液pH增大，b处的溶液pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋

13．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时可用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

14．[2021·山东济宁一中高三测试]下列说法不正确的是(　　)

A．钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀

B．钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀

C．钢闸门作为阴极而受到保护

D．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好

15．金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”(如图所示)，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是(　　)

A．纯铁的腐蚀属于化学腐蚀

B．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋

C．在海轮浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀的作用

D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

16．一定条件下，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的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

B．在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C．在pH>14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢

17．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法错误的是(　　)

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

三、非选择题

18．钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。请回答下列问题：

(1)钢铁的电化学腐蚀原理：在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。

①分别写出图1中铁电极和石墨电极的电极反应式：____________________，____________________。

②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图1虚线框内所示位置做出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。

③写出修改后石墨电极的电极反应式：________________________________________________________________________。

(2)工业上常用盐酸除去铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，溶液中可能发生反应的化学方程式有_________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)在实际生产中，可在铁制品的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图2所示：

①A电极对应的金属是________(填元素名称)，B电极的电极反应式为________。

②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：________________________________________________________________________。

专练34　金属的腐蚀与防护

1．A　用聚乙烯塑料制作食品保鲜膜与聚乙烯燃烧生成二氧化碳和水没有关系，A符合题意；利用海水制取溴，是将Br－氧化成Br2，利用海水制取镁单质，是将Mg2＋还原成Mg，B不符合题意；利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品是因为氢氟酸可与二氧化硅反应，C不符合题意；公园的钢铁护栏涂刷多彩防锈漆是设置防护涂层，使钢铁与潮湿空气隔绝从而防止钢铁腐蚀，D不符合题意。

2．C　钢是铁碳合金材料，表面接触空气，水蒸气，易形成原电池，防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率，A项正确；铝和锌的金属活动性大于铁，故铝和锌均作为负极，失去电子，保护了铁，B项正确；钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，不能完全消除铁的腐蚀，D项正确。

3．C　A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。

4．A　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2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A错误；若水膜中溶有食盐，增加吸氧腐蚀介质的电导性，将加快铁铆钉的腐蚀，故B正确；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，故C正确；若将该铜板与直流负极相连，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腐蚀，故D正确。

5．D　结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。

6．D　A错，图甲中开关置于N处时铜锌合金腐蚀的速率减小；B错，图乙中接通开关时，锌腐蚀的速率增大，金属铂上放出气体的速率增大；C错，图丙中接通K2时铁棒不被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法。

7．C　通电时，锌环与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应，A项正确；通电时，铁帽为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；断电时，形成原电池，锌环为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，C项错误；断电时，形成原电池，铁帽为正极，此为牺牲阳极的阴极保护法，仍能防止铁帽被腐蚀，D项正确。

8．B　根据题中所给信息，潮湿的深层土壤中钢管发生厌氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项错误；负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，厌氧细菌促使SO与H或H2反应生成S2－，S2－及正极上生成的OH－与Fe2＋可分别生成FeS、Fe(OH)2，B项正确；SO与H2反应可表示为4H2＋SO厌氧细菌,S2－＋4H2O，C项错误；向钢中加入铜，发生电化学腐蚀时，铜作正极，Fe作负极，从而加速钢管的腐蚀，D项错误。

9．C　外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀，因此钢管桩表面腐蚀电流接近于零，故A项正确；被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，故B项正确；由题意，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其作用是传递电流，但不被消耗，故C项错误；保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应该根据环境条件变化进行调整，故D项正确。

10．C　铁棒在水溶液中发生吸氧腐蚀，属于原电池，BC段作原电池负极、AB段作原电池正极。根据分析可以知道，AB段为原电池的正极，发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A正确；腐蚀过程中BC段为原电池的负极，在此生成微电流，电子从BC流向AB，故电流方向为从AB到BC，B正确；向水中加入一定量的硫酸钾后，电解质溶液中离子浓度升高，化学反应速率加快，C错误；此原电池的构成是因为铁棒所处的化学环境不同，D正确。

11．BD　催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应的反应热，故A项错误；金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度紧密相关，故B项正确；原电池中发生的反应达平衡时，正逆反应速率相等，该电池电流为零，故C项错误；在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，ZnS和CuS的类型相同，说明CuS的溶解度比ZnS的小，故D项正确。

12．C　根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀。左边的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；右边的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。a、b处溶液的pH均增大，C项错误。

13．CD　②中试管内无明显变化，说明Fe附近溶液中无Fe2＋，③中生成蓝色沉淀，说明存在Fe2＋，对比可说明Zn的存在保护了Fe，A正确；①中加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，说明Fe表面产生了Fe2＋，对比①②的异同，①中可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2＋，B正确；由于存在Fe被K3[Fe(CN)6]氧化的可能性，不能用①来验证Zn保护Fe，C错误；将Zn换成Cu，若产生蓝色沉淀，则可能是因为Fe比Cu活泼，形成原电池产生Fe2＋，也可能是因为K3[Fe(CN)6]氧化Fe生成Fe2＋，因此不能作为判断Fe比Cu活泼的依据，D错误。

14．D　当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，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，发生的是析氢腐蚀，B正确；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门做电解池的阴极，C正确；在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜做正极被保护，钢闸门做负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，故D错误。

15．AD　纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A项正确；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，B项错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe作负极，加快了海轮的腐蚀，C项错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M处O2浓度高，该处O2得到电子，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。

16．C　pH<4的溶液呈强酸性，发生析氢腐蚀，A项正确；pH>6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，B项正确；pH>14的溶液，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；煮沸后除去了氧气，碳钢的腐蚀速率会减慢，D项正确。

17．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－，故将氧气吹向石墨电极，铁锈出现得更快，A项正确，D项错误；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，B项正确；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确。

18．(1)①Fe－2e－===Fe2＋　O2＋4e－＋2H2O===4OH－

②

③2Cl－－2e－===Cl2↑

(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2FeCl3＋Fe===3FeCl2

(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu

②0.08

③镀铜铁中铁比铜活泼，镀层破损后在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀；而镀锌铁中，锌比铁活泼，镀层破损后在潮湿环境中形成原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护

解析：(1)①图1为原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨作正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②利用外加电流的阴极保护法，在虚线框内添加外接电源，使铁作阴极，电子流动方向与电流方向相反。③修改后石墨为阳极，氯离子放电：2Cl－－2e－===Cl2↑。

(2)铁锈成分为Fe2O3，可与盐酸反应Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，FeCl3与Fe反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2，铁与盐酸反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。

(3)①铁制品表面镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，A电极是阳极，应为铜，B电极上Cu2＋得电子被还原为Cu。②二者质量差为5.12g，说明阳极上有2.56g铜被氧化，阴极上生成2.56g铜，转移电子的物质的量为×2＝0.08mol。