高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第4节 金属的腐蚀与防护课时作业

第四节金属的腐蚀与防护（三）

一、单选题，共15小题

1．纽扣电池可用作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，关于该电池下列叙述不正确的是(  )

A．正极的电极反应为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—

B．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应

C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极

D．使用时溶液中OH—离子向Ag2O极移动

2．钢铁在某酸雨区的潮湿空气中发生电化学腐蚀，其负极上的反应是

A．O2+2H2O+4e-=4OH- B．2H++2e-=H2↑

C．Fe-2e-=Fe2+ D．4OH--4e-=2H2O+O2↑

3．在生产和生活中金属腐蚀难以避免。对图a和图b的分析合理的是

A．图a，负极上发生的反应是：O2+4e+2H2O → 4OH－

B．图b，接通开关后溶液中的H＋向正极移动

C．图a，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

D．图b，接通开关后Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

4．如下各图烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为

A．②①③④ B．④③②① C．④②①③ D．③②④①

5．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是

A．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

B．正极发生的反应为 2H2O＋O2＋2e－===4OH－

C．原电池是将电能转变为化学能的装置

D．负极发生的反应为 Fe－2e－===Fe2＋

6．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是

A．防止金属锈蚀常用的方法是在金属表面覆盖保护层

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用

C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法

D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

7．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓溶液制备高铁酸盐的装置如图所示。下列推断正确的是

A．a为电源的正极

B．电解一段时间后，撤去隔膜，混合后的溶液与原溶液比较，pH减小

C．若电路中通过，则阴极产生气体

D．铁是阳极，电极反应为

8．全世界每年因钢铁锈蚀造成了巨大的损失，下列有关说法正确的是（    ）

A．钢铁腐蚀的正极反应式为

B．钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能

C．如图所示，将导线与金属铜相连可保护地下铁管

D．如图所示，将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管

9．某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4 还原为 Na2S。下列说法不正确的是

A．充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能

B．M 是阴离子交换膜

C．放电时，a 极为负极

D．充电时，阳极的电极反应式为 3I--2e－=I3-

10．化学与生活密切相关，下列说法错误的是

A．利用、和的强氧化性进行消毒

B．电热水器用镁棒防止铁质内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法

C．某品牌运动服材料的主要成分聚氨酯，属于有机高分子化合物

D．实施“煤改气”等清洁燃料改造工程，有利于保护环境

11．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法不正确的是（    ）

A．a为负极，b为正极 B．b电极发生氧化反应

C．H+从a极向b极移动 D．负极反应式为：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+

12．下列有关电化学原理的说法中，不正确的是

A．镀锌铁制品镀层受损后，铁制品也不容易生锈

B．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOH

C．粗铜精炼时，电镀液中的c(Cu2＋)保持不变

D．将钢闸门与直流电源的负极相连，可降低钢闸门腐蚀速率

13．下列实验操作不能达到实验目的的是

A．用装置甲测定硫酸与锌反应的化学反应速率

B．用装置乙制取无水氯化镁

C．用装置丙电解精炼铜，a为粗铜，b为精铜

D．用装置丁保护钢闸门，其中钢闸门与电源的负极相连

14．乙醛酸(HOOC－CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是

A．M极与直流电源的负极相连

B．每得到lmol乙醛酸将有2molH+从右室迁移到左室

C．N电极上的电极反应式:HOOC-COOH－2eˉ+2H+ = HOOC-CHO+H2O

D．每消耗0.1mol乙二醛在M电极放出2.24L气体（标准状况）

15．我国某科研团队设计了一种新型能量存储／转化装置（如下图所示）。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。下列说法错误的是

A．制氢时，溶液中K+向Pt电极移动

B．制氢时，X电极反应式为

C．供电时，Zn电极附近溶液的pH降低

D．供电时，装置中的总反应为

二、非选择题，共5小题

16．金属的防腐常用方法有A 覆盖油漆 B 覆盖塑料 C 电镀金属 D 电化学保护法 E 制成不锈钢；请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法（填写序号）：

（1） 手术刀________________  

（2） 海水中的钢闸门____________

（3） 电线__________________  

（4） 自行车的钢圈______________

17．(1)写出CH4和Cl2在光照的条件下生成CH3Cl的化学反应方程式___。

(2)如图原电池中氢离子流向___极(填“锌”或“铜”)，正极电极反应式___，负极电极反应式___。

18．“阿波罗号飞船”所用的氢氧燃料电池的电极应为：负极：2H2+4OH--4e-=4H2O，则正极反应为________________；该电池工作时，通氢气的一极发生_________反应（填氧化、还原），每转移4摩电子，电池内增加_________摩水，负极附近溶液的pH值_________，（填升高、降低、不变），正极附近c(H+)_______(填升高、降低、不变)。

19．有关电化学示意图如下。回答下列问题：

(1)图中正极的电极反应是______；当Zn片的质量减少0.65g时，外电路中有_____mol电子通过。

(2)预测图中U形管的实验现象是______；结合化学用语解释产生现象的原因____。

(3)用石墨电极电解滴加紫色石蕊溶液的稀Na2SO4溶液，通电后A、B两极均有无色气体生成，装置如图所示：

①NaOH在______极生成(填“A”或“B”)。

②B极发生反应的类型为______反应(填“氧化”或“还原”)。

20．20．下图为铜锌原电池装置,盐桥中Cl-的移动方向如图所示。

请回答下列问题：

（1）烧 杯A中的电解质溶液可能为__________。

A．CuSO4 溶液     B．CuCl2溶液     C．ZnSO4溶液      D．Na2SO4溶液

（2）a极为原电池的__________极,其电极反应式为________________________________________。

（3）若某电极变粗,则铜锌原电池的总反应为_____________________（用离子方程式表示）。

参考答案

1．D

【解析】

【分析】

银锌电池的电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，电子由负极经导线流向正极，溶液中阴离子移向负极。

【详解】

A、Ag2O为正极，得电子发生还原反应，正极的电极反应为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—，故A正确；

B、Zn为负极，Zn极失电子发生氧化反应，Ag2O为正极，Ag2O极得电子发生还原反应，故B正确；

C、Zn为负极，Ag2O为正极，使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，故C正确；

D、溶液中阴离子移向负极，使用时溶液中OH—离子向Zn极移动，故D错误；选D。

【点睛】

本题考查了原电池的知识，原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。

2．C

【详解】

钢铁在某酸雨区的潮湿空气中发生析氢腐蚀，C为正极，正极反应式为2H++2e-=H2↑，Fe为负极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，答案选C。

3．B

【详解】

A、根据图a知，水中溶解了氧气，碳、铁和水构成了原电池，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe－2e－＝Fe2+，故A错误；

B、原电池放电时，阳离子流向正极，所以溶液中的H+向正极移动，故B正确；

C、插入海水中的铁棒，在液面与空气的交界处腐蚀越严重，液面以下缺少氧气，腐蚀不严重，液面以上，缺少水，腐蚀也不严重，故C错误；

D、该原电池放电时，正极上氢离子得电子发生还原反应形成氢气，Zn腐蚀速率增大，铜上放出气体的速率也增大，故D错误；

答案选B。

4．C

【详解】

②、③、④的实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性比Fe和Sn的差别大，故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀得更快；①中因铁不纯而发生微电池反应。

5．D

【解析】

【分析】

钢铁在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，其中铁作原电池的负极，碳作原电池的正极，在负极铁失去电子，在正极空气中的氧气得电子，结合原电池的工作原理分析可得结论。

【详解】

A.氧气在水中的溶解度较小，而交界处氧气充足，所以钢柱在水下部分的腐蚀速率小于交界处，故A错误；

B.正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极发生的反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故B错误；

C.原电池是将化学能转变为电能的装置，故C错误；

D.根据反应方程式知，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D正确；

答案选D。

6．D

【详解】

A. 在金属表面覆盖保护层，从而隔绝了空气中的氧气和水分，是防止金属锈蚀常用的方法，故A正确；

B. 锡、铁和电解质溶液可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，所以镀层不能对铁制品起保护作用，故B正确；

C. 铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，铁作正极被保护，该方法是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；

D. 采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，故D错误；

故选D。

7．B

【分析】

用镍(Ni)、铁作电极电解浓溶液制备高铁酸盐，则Fe电极失去电子发生氧化反应，所以Fe为电解池的阳极，则与Fe相连的b极为电源正极，a为负极，据此分析解答。

【详解】

A．根据分析，与a相连的Ni电极发生还原反应，a为电源负极，故A错误；

B．由于Fe为阳极发生氧化反应，则其电极反应为，阳极pH降低；阴极为水电离出的氢离子得到电子被还原为氢气，电极反应式为，pH增大，根据电子守恒分析，氢氧根离子消耗的多，生成的少，所以电解一段时间后，撤去隔膜，混合后的溶液与原溶液比较，pH减小，故B正确；

C．由B分析可得电路中通过时 阴极产生气体0.1mol，但选项中未说明是否处于标况下，所以无法计算气体的体积，故C错误；

D．电解质溶液为氢氧化钠溶液，则阳极的电极反应式为，故D错误；

答案选B。

8．B

【分析】

由图可知，需保护铁管不受腐蚀，若接金属块，则该金属应该比铁更活泼；若外接电源，应接电源的负极，由此分析解答。

【详解】

A．钢铁腐蚀的负极反应式为，故A错误；

B．钢铁腐蚀时化学能主要转化为电能，但还有热能等，故B正确；

C．铜、铁形成原电池，铁作负极被腐蚀，故C错误；

D．外加电流的阴极保护法要将被保护的金属与电源的负极相连，故D错误。

答案选B。

【点睛】

本题考查了金属的电化学腐蚀和防护，难度不大，应注意的是原电池的正极、电解池的阴极被保护。

9．B

【分析】

根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以a是负极，b是电池的正极，在充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：3I--2e-=I3-，据此回答。

【详解】

A.根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，A正确；

B.根据原电池原理可知，为防止氧化剂和还原剂直接反应，用离子交换膜将两者隔离，而钠离子不参与电池反应，故离子交换膜可允许钠离子自由通过，所以M应该是阳离子交换膜，B错误；C.充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以放电时a是负极，C正确；

D.在充电时，阳极b上发生失电子的氧化反应，根据图示知道电极反应为3I--2e－=I3-，D正确；

故合理选项是B。

【点睛】

本题考查了原电池工作原理的知识，明确正负极上得失电子及反应类型是解本题关键，难点是电极反应式的书写及离子交换膜的性质判断，根据原电池原理进行相关判断是突破难点的方法。

10．A

【详解】

A．消毒的原理不是利用氧化性，故A错误；

B．电热水器用镁棒防止铁质内胆腐蚀，镁作负极，铁作正极，正极不反应被保护，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；

C．聚氨酯是通过有机小分子发生缩聚反应得到的有机高分子化合物，故C正确；

D．实施“煤改气”等清洁燃料改造工程，可减少二氧化硫、粉尘等的排放，降低对环境的污染，故D正确；

故选：A；

11．B

【详解】

A．该原电池中，二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；

B．b是正极，发生还原反应，故B错误；

C．原电池中阳离子向正极，而a是负极、b是正极，所以H+从a极向b极移动，故C正确；

D．负极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故D正确，

故选B。

12．C

【解析】

试题分析：A.镀锌铁制品的镀层受损后，形成铁、锌原电池，正极金属铁被保护，镀层锌仍能对铁制品起保护作用，不易发生腐蚀，A项正确；B.根据电解反应方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑转移2e－，所以若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOH，B项正确；C. 粗铜精炼时，粗铜作阳极，发生氧化反应的物质除了Cu，还有活动性比Cu强的元素，而在阴极上发生还原反应的只有Cu2++2e-=Cu,而在整个电路中电子转移数目相等，所以电镀液中的c(Cu2＋)会有所减少，C项错误；D.将钢闸门与直流电源的负极相连，钢闸作阴极，能防止其被腐蚀，可降低钢闸门腐蚀速率，D项正确；答案选C。

【考点定位】考查金属的腐蚀与防护，电解原理的应用等知识。

【名师点睛】本题考查金属的腐蚀与防护，电解原理的应用等知识。对于金属的防护方法，现总结如下：

（1）电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理，被保护金属做正极。

②外加电流的阴极保护法—电解池原理，被保护金属做阴极。

（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。

（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。

13．B

【详解】

A．用装置甲通过测定生成一定体积的氢气所用时间，测定硫酸与锌反应的化学反应速率，故不选A；

B．直接加热蒸发氯化镁溶液，得到氢氧化镁沉淀，应该在通入氯化氢气流的情况下，加热蒸干得到氯化镁，故选B ；

C．a是阳极、b是阴极，用装置丙电解精炼铜，粗铜阳极，精铜阴极，电解质溶液为硫酸铜，故不选C；

D．用装置丁保护钢闸门，钢闸门与电源的负极相连，属于外加电流阴极保护法，故不选D；

选B。

14．D

【解析】

【详解】

A．根据质子的移动方向，确定M电极是阳极，M极与直流电源的正极相连，故A错误；B．2mol H+通过质子交换膜，则电池中转移2mol电子，根据电极方程式HOOC-COOH+2e-+2H+═HOOC-CHO+H2O，可知生成1mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成所以生成的乙醛酸为2mol，故B错误；C．N电极上HOOC-COOH得电子生成HOOC-CHO，则电极反应式为HOOC-COOH+2e-+2H+═HOOC-CHO+H2O，故C错误；D．由N极电极反应式可知，每消耗0.1mol乙二醛转移电子0.2mol， M电极上发生氧化反应为2Cl--2e-═Cl2↑，则所得氯气的物质的量为0.1mol，体积为2.24L(标准状况)，故D正确；故答案为D。

15．D

【分析】

闭合K2、断开K1时，该装置为电解池，Pt电极生成氢气，则Pt电极为阴极，X电极为阳极；断开K2、闭合K1时，该装置为原电池，Zn电极生成Zn2+，为负极，X电极为正极。

【详解】

A. 制氢时，Pt电极为阴极，电解池中阳离子流向阴极，故A正确；

B. 制氢时，X电极为阳极，失电子发生氧化反应，根据根据化合价可知该过程中Ni(OH)2转化为NiOOH，电极方程式为，故B正确；

C. 供电时，Zn电极为负极，原电池中阴离子流向负极，所以氢氧根流向Zn电极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O，转移两个电子同时迁移两个OH-，但会消耗4个OH-，说明还消耗了水电离出的氢氧根，所以电极负极pH降低，故C正确；

D. 供电时，正极为NiOOH被还原，而不是水，故D错误；

故答案为D。

16．E    D    B    C   

【详解】

(1)手术刀的主要材质是不锈钢，答案选E；

(2)海水中的钢闸门与外加电源的负极相连，阴极上电解质溶液中的阳离子得到电子发生还原反应，为外加电源的阴极保护法，属于利用了电化学保护法，答案选D；

(3)电线外面包裹一层塑料，阻止了金属与电解质溶液的接触，使之不能构成原电池，能够起到防腐的作用，答案选B。

(4)自行车的钢圈是在金属的表面镀一层不活泼的金属，阻止了内层金属和其他物质的反应，能起到美观、防腐的作用，答案选C。

17．    铜           

【详解】

(1)CH4和Cl2在光照的条件下发生取代反应，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl等，生成CH3Cl的化学反应方程式为： ；

(2)原电池工作时阳离子移向正极，如图原电池中锌为负极、铜为正极，氢离子流向铜极，正极发生还原反应，则氢离子得到电子被还原，电极反应式，负极发生氧化反应，则锌失去电子被氧化，电极反应式 。

18．O2+2H2O+4e-=4OH-    氧化    2    降低    降低   

【分析】

根据在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式，并可判断溶液呈碱性，根据电池总反应判断溶液浓度的变化判断pH的变化。

【详解】

通入氢气的电极为负极，负极失去电子，发生氧化反应，负极反应为2H2+4OH--4e-=4H2O，结合负极的电极反应式可判断溶液呈碱性，负极不断消耗OH-离子，使c(OH-)降低，则pH降低；通入O2的电极为正极，正极上O2获得电子，发生还原反应，正极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，正极生成OH-离子，OH-离子浓度增大，则正极附近c(H+)降低。氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2=2H2O，可见：每转移4mol电子，消耗1molO2，生成2molH2O。

19．Cu2++2e－=Cu    0.02    左边液面上升，右边液面下降    试管中的铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－，O2减少而使试管中的压强小于大气压    A    氧化   

【分析】

结合原电池原理分析电极反应，并计算转移电子的物质的量；根据金属的吸氧腐蚀分析；根据电解原理分析电解产物。

【详解】

(1)图中Zn为负极，发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，发生的电极反应为Cu2++2e－=Cu，0.65g Zn的物质的量为=0.01mol，则外电路中有0.02mol电子通过；

(2)铁钉发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，则试管中O2减少而使试管中的压强小于大气压，导致U形管内左边液面上升，右边液面下降；

(3)A为电解池的阴极，发生电极反应为2H++2e-=H2↑，B为阳极，发生电极反应为4OH-4e-=O2↑+2H2O；

①A极H+被还原生成H2，促进水的电离，A极周围OH-增大，则NaOH在A极生成；

②B极为阳极，发生反应的类型为氧化反应。

【点睛】

本题考查原电池原理和电解原理的理解与应用，涉及金属的吸氧腐蚀，注意原电池正、负极的判断方法，通常是活泼金属作负极，发生氧化反应，而电解池中与电源负极相连的极为阴极，发生还原反应，难点是负极H+发生还原反应时促进水的电离。

20．    AB    正    Cu2++2e-=Cu    Zn+Cu2+=Cu+ Zn2+

【解析】（1）氯离子向烧杯B中移动，说明b电极是负极，a电极是正极，即a是铜电极，所以烧杯A中的电解质溶液可能为CuSO4溶液或CuCl2溶液，答案选AB；（2）a极为原电池的正极，溶液中的铜离子放电，其电极反应式为Cu2++2e-=Cu；（3）若某电极变粗，该电极是正极，铜离子放电析出铜，则铜锌原电池的总反应为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+。