人教版高考化学选修4同步测试学业分层测评22 金属的电化学腐蚀与保护

学业分层测评(二十二) 金属的电化学腐蚀与保护
(建议用时：40分钟)
[基础达标练]
1．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是( )
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁闸门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
C[A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极。

]
2．下列关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是( )
A．正极就是阳极
B．负极就是阴极
C．阳极上发生氧化反应
D．正极上发生氧化反应
C[牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。

]
3．下列叙述不正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
A[阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，在铁表面镀锌，铁极发生的反应为Zn2＋＋2e－===Zn，所以铁作阴极。

]
4．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是( )
【导学号：80192304】
A．正极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
A[该图表示为吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铜板为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，当形成Fe(OH)2后，还有4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3这个反应，故A项错误，B、C、D三项均正确。

]
5．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期，下列对实验结束时现象描述不正确的是( )
【导学号：80192305】
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升
B．左测液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
B[装置Ⅰ中潮湿的水蒸气为中性，铁钉发生吸氧腐蚀，左侧的液面一定会上升；装置Ⅱ中潮湿的水蒸气为酸性，铁钉发生析氢腐蚀，左侧的液面下降，故左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的高；装置Ⅱ中铜与铁构成原电池，腐蚀最为严重；装置Ⅲ中铁钉处于干燥环境，几乎没被腐蚀。

]
6．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )
图1 图2 图3 图4
A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀
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
C[A项，铁棒越靠近海水液面处腐蚀越严重，因为该处O2浓度最大；B项，铁棒作为电解池的阴极被保护；D项，镁块相当于原电池的负极。

]
7．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( )
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
B[A项，根据电流方向，a为阳极，b为阴极，粗铜作阳极。

B项，装置②的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，错误。

C项，被保护的金属应作阴极。

D项，铁钉所处的环境干燥不被腐蚀。

] 8．结合如图判断，下列叙述正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀
A[两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知，原电池的正极金属受到保护，A项正确；Ⅰ中负极为活泼金属Zn，B项错误；Ⅱ中是酸性溶液，电极反应中不能有OH－生成，C项错误；Ⅰ中无Fe2＋生成，不能生成铁氰化亚铁沉淀，D项错误。

]
9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示：
【导学号：80192306】
(1)A中反应的离子方程式是___________________________________。

(2)B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)C中被腐蚀的金属是_______________________________________，
总反应离子方程式是____________________________________，
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________________________________。

【解析】(1)A中发生Fe与稀硫酸间的置换反应。

(2)B中Sn为正极，H＋放电生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，导致Sn附近溶液中c(H＋)减小，pH增大。

(3)C中Zn为负极被腐蚀。

【答案】(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)2H＋＋2e－===H2↑增大
(3)Zn Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑B>A>C
10．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：
首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3 min左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。

试回答以下问题：
(1)由于接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于________。

能表示其原理的电极反应式为_______________________________。

(2)仪器A的名称为________，其中装的药品可以是________________，其作用是______________________________________________________________
_______________________________________________________________。

(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_____________________________。

决定铁生锈快慢的一个重要因素是________。

【解析】钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。

在直形管中的实验现象说明，潮湿是铁生锈的必须前提；直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响铁生锈快慢的一个重要因素。

【答案】(1)电化学腐蚀负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)球形干燥管碱石灰(或无水氯化钙) 干燥O2
(3)与O2接触；与水接触氧气浓度
[能力提升练]
11．下列各种镀有金属保护层的铁板，镀层破损后在相同的环境中，铁板最易被腐蚀的是( ) A．镀锌铁(白铁) B．镀锡铁(马口铁)
C．镀铜铁D．镀银铁
D[镀有金属保护层的铁板，在镀层破损时，与周围环境形成原电池。

若活动性：铁<镀层金属，则铁受到保护；若活动性：铁>镀层金属，则铁易被腐蚀，而且两种金属的活动性相差越大，铁越易被腐蚀，所以选D。

]
12．“瓦良格”号航空母舰，是中国人民解放军海军的第一艘可搭载固定翼飞机的航空母舰。

已知航空母舰的主体是钢铁，减弱甲板的腐蚀是航母制造过程中需要攻克的一个难题。

某同学设计如图实验，根据铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中被腐蚀的快慢，可判断在母舰甲板上最好嵌上的以下固体为( )
A．铁B．锌
C．碳D．铜
B[航空母舰甲板嵌上固体锌后，能起到腐蚀锌保护铁的作用。

]
13．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液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，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．将碱性溶液煮沸除去氧气后，碳钢腐蚀的速率会减缓
C[当pH<4时，酸性较强，碳钢主要发生析氢腐蚀，A正确；当pH>6时，是弱酸性和碱性，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B正确；当pH>14时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；将碱性溶液煮沸除去氧气后，可以减少吸氧腐蚀，故可以使碳钢腐蚀的速率减缓，D正确。

]
14．市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是铁屑、炭粉、木屑与少量氯化钠、水等。

它在使用之前需使塑料袋与空气隔绝。

使用时启开塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会发出热量来。

当使用完后还会发现有
铁锈(Fe2O3的结晶水合物)生成，依上述现象回答：
(1)“热敷袋”放出的热量是利用铁发生了________反应放出热量。

(2)炭粉的主要作用是_____________________。

(3)加入氯化钠的作用是______________________________________。

(4)有关的电极反应式：正极________，负极________。

【解析】根据题意“热敷袋”使用时必须与空气接触，再从主要成分是铁屑、炭粉、木屑与少量氯化钠、水和使用完后发现有铁锈生成可判断出反应原理为铁的吸氧腐蚀。

【答案】(1)氧化(2)作正极(3)做电解质溶液
(4)O2＋2H2O＋4e－===4OH－2Fe－4e－===2Fe2＋
15．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。

为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：
回答以下问题：
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是_______________________________；正极反应是________；
(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_____________________；
(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是____________________(答两种方法)。

【解析】解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，不纯的金属与电解质溶液接
触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，实验3、4、5、6 发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

解答第(2)题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。

第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀，表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。

【答案】(1)3、4、5、6 Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋) 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
(3)电镀、刷漆等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等(答案合理即可)。