4-4金属的电化学腐蚀与防护每课一练人教选修4

(时间：30分钟)
考查点一 金属腐蚀的原理和分类
1．关于金属的腐蚀的叙述中，正确的是
( )。

A ．金属被腐蚀的本质是M ＋n H 2O===M(OH)n ＋n 2
H 2↑ B ．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C ．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D ．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
解析 金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。

无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，A 中金属腐蚀的本质，均为M －n e －===M n ＋；B 选项中Sn 、Fe 构成电化学腐蚀，主要是Fe －2e －===Fe 2＋
，铁先被腐蚀。

电化学腐蚀与化学腐蚀的区别在于是否形成原电池，产生微电流。

常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl 2、S)等直接反应，发生化学腐蚀。

答案 C
2．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe ＋2H 2O ＋O 2===2Fe(OH)2。

以下说法正确的是
( )。

A ．负极发生的反应为：Fe －2e －===Fe 2＋
B ．正极发生的反应为：2H 2O ＋O 2＋2e －===4OH －
C ．原电池是将电能转变为化学能的装置
D ．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
解析 由原电池反应式知负极为Fe －2e －===Fe 2＋，正极为2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －，所以A 项对B 项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C 项错；根据原电池原理钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，D 项错。

答案 A
3．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 答案 C
4．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是
( )。

A ．a 中铁钉附近呈现红色
B ．b 中铁钉上发生还原反应
C ．a 中铜丝上发生氧化反应
D ．b 中铝条附近有气泡产生
解析两者都能形成原电池，利用原电池的相关知识即可分析B正确。

答案 B
考查点二金属的防护
5．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()。

A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
解析A项，该装置中没有自发的氧化还原反应发生，因此，不能构成原电池；B项，根据能量守恒定律可知，总的能量一定，它等于电镀过程中转化的化学能和转化的热能的和，因此通过的电量与锌的析出量有确定的关系；C项，电流恒定，单位时间内提供给阴极的电量就一定，析出的锌的量也一定；D项，镀锌层破损后形成的原电池起到牺牲阳极保护阴极的作用。

答案 C
6．下列金属防护的方法不正确的是()。

A．对健身器材涂油漆以防止生锈
B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．用牺牲锌块的方法来保护船身
D．自行车的钢圈上镀上一层铬防锈
解析B项中应选用润滑油来达到防锈的目的。

答案 B
考查点三铁生锈的相关反应和防护
7．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不会发生的化学反应是()。

A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
答案 D
8．如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是()。

A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
解析a、b试管中均发生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极为铁：Fe－2e－===Fe2＋，由于吸收O2，a管中气压降低；b 管中的电解质溶液是酸性较强的NH4Cl溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H＋＋2e－===H2↑，
负极：Fe－2e－===Fe2＋，由于放出氢气，b管中气压增大，故U型管中的红墨水应是左高右低，B选项错误。

答案 B
9．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________(填“化学”或“电化学”)腐蚀。

(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应：负极：________________________________________________________________________ 正极：__________________________________________________________________。

(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀。

电极反应式，负极：________________________________________________________________________，正极：__________________________________________________________________。

解析根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。

根据金属腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。

答案(1)电化学腐蚀(2)弱酸性或中性吸氧2Fe－4e－===2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－(3)较强的酸析氢Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑
10．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为________________________________________________________________________。

(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，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________(填字母)。

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。

解析(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得到电子。

(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。

(3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。

答案(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)C(3)负
11．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，某同学拟对其原理及条件进行分析：
(1)该同学准备了下列实验用品：20%NaCl溶液、蒸馏水、酚酞试液、KSCN溶液、新制氯水、纯铁丝、碳棒、U形管、导线等；请你帮他设计一个实验方案来验证钢铁吸氧腐蚀的电极产物，简述操作过程并写出溶液中有关反应的离子方程式。

(2)将一铜棒、碳棒用导线连接后，插入内盛20%氯化钠溶液的U形管中，请根据此装
置在下列两项中择一回答：
①若不是原电池，请说明原因：__________________________________________
(如果回答此题，下面的②不用回答)。

②若是原电池，现要求利用此装置(电极材料、溶液浓度均不变)，采取适当的措施来提高电池的放电效率，该操作可以是：____________。

(3)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析(1)为加速腐蚀应选用20%NaCl溶液为电解质溶液，以纯铁丝和碳棒做两极，分别针对两极产物Fe2＋和OH－进行检验。

(2)具备构成原电池的基本条件，在正极上发生还原反应的是空气中的O2。

(3)在众多限制下，只能考虑电化学保护法。

答案(1)用导线连接铁丝和碳棒后插入盛有20%NaCl溶液的U形管中，放置数分钟，向插入铁丝的一端滴入1～2滴KSCN溶液未显色，再滴入氯水显红色，证明负极有Fe2＋生成，相关离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。

向插入碳棒的一端滴入酚酞溶液，溶液显红色，证明有OH－生成(2)②向插入碳棒的溶液中通入氧气或空气(3)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下，定期更换；原理是：使文物成为原电池的正极(或使铜文物用导线连接直流电源的负极，正极用导线连接埋入地下的导体。

原理是：使文物成为电解池的阴极)
12．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分钟左右，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烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。

试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同。

金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于________。

能表示其原理的反应方程式为___________________________________。

(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。

此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的前提，而没有涉及潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。

答案(1)电化学腐蚀负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，
正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2
(3)①与O2接触，②与水接触氧气浓度。