高中化学 第四章 电化学基础 4.4 金属的电化学腐蚀与防护b测试 新人教版选修4(2021年整理)

2017-2018学年高中化学第四章电化学基础4.4 金属的电化学腐蚀与防护b测试新人教版选修4
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第四章电化学基础 4.4 金属的电化学腐蚀与防护b
基础中档稍难
金属的腐蚀1、3、4、96、7
金属腐蚀快慢的判断和
2、510、11
防护
综合提升812
1.
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
解析：判断金属腐蚀的类型需要注意：(1）理解金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化;（2）化学腐蚀和电化学腐蚀的区别;（3)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的发生条件.
金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，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、水和其他腐蚀性物质接触。

金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A错误;电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流,B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，C错误。

答案:D
2．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( ）
A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥
解析:先判断装置是形成原电池还是电解池，再分析金属活动性的差别。

①中Fe为负极，杂质C为正极，属于钢铁的吸氧腐蚀,腐蚀速率较慢。

②、③、④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的金属活动性差别较Fe和Sn的大,故Fe－Cu原电池中Fe的腐蚀速率较快；⑤中Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀；⑥中Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀.根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④〉②〉①〉③>⑥。

答案：C
3．［2014·北京海淀区一模］如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )
①
②
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主
D．图②中,正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：图①为析氢腐蚀，图②为吸氧腐蚀，因①C正极反应为2H＋＋2e－===H2,Fe负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，图②C正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，Fe负极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋,故碳表面发生还原反应，A项错误；由于反应产生Fe2＋，Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）
2
，Fe（OH）
2＋O2＋H2O===Fe(OH)3，2Fe(OH）3=====
△
Fe2O3＋3H2O，故钢铁被腐蚀最终产物为Fe2O3，B项错误;
图①为析氢腐蚀，电解质为酸性，图②为吸氧腐蚀，故图②为生活中钢铁制品腐蚀的主要方式，
C项错误，D项正确。

答案：D
4．[2014·北京市丰台区统考］图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门，下列说法不正确的是（）
图Ⅰ
图Ⅱ
A．图Ⅰ中a为纯铜
B．图Ⅰ中SO2－4向b极移动
C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极
D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜
解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，图Ⅰ中a为纯铜，A项正确；图Ⅰ为电解池，阳离子移向阴极（a极)，阴离子移向阳极（b极),B项正确；图Ⅱ的目的是保护钢闸门,若a、b间连接电源，则a连接负极，b连正极，C项正确；若图Ⅱ中a、b用导线连接,为保护钢闸门，钢闸门作正极,X应为比铁活泼的金属，而不可以是铜，D项不正确。

答案:D
5．[2014·云南统测］铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。

控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜.下列有关叙述正确的是（）
A．阴极上有金属铝生成
B．电极A为石墨,电极B为金属铝
C．OH－在电极A上放电，有氧气生成
D．阳极的电极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
解析：电解液为硫酸溶液，阴极上H＋放电,故阴极产物为氢气,A项错误；Al→Al2O3,发生氧化反应,故电源正极连接的是金属铝，即电极A为金属铝，电极B为石墨，B项错误；电极A 上Al发生氧化反应，C项错误，D项正确。

答案：D
6．［2014·潍坊模拟］如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。

下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化）( ）
甲
乙
A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积（相同条件）比为3∶2
解析:A项，甲装置中铁做阴极被保护，乙装置中Fe为负极，被腐蚀，因此铁棒的腐蚀程度：甲＜乙；B项，甲池中,石墨电极(阳极)上反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑,乙池中，石墨电极(正极）反应为2H＋＋2e－===H2↑;C项，甲池因水被电解，H2SO4浓度变大,pH减小，乙池因H2SO4被消耗，酸性减弱，pH增大；D项，甲池产生H2、O2且体积比为2∶1,乙池只生成H2，可见甲乙产生气体的体积（相同条件）比为3∶2。

答案:B
7．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b),如图所示.导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少.下列说法正确的是( ）
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
解析：本题考查金属的电化学腐蚀相关知识.由题给信息可知，b环是由于液滴吸收氧气而造成的结果，所以在构成的微电池中,b处应是正极，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，而a处则发生铁被氧化而腐蚀的反应：Fe－2e－===Fe2＋，B项对，C项错；A项,液滴中的Cl－由b区向a区迁移，错；D项，改用铜钉时，铁的金属活动性强于铜的,在两者构成的原电池中,铜是正极，铁是负极,错。

答案:B
8．[2014·吉林模拟］模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示,下列说法错误的是（)
A．若X为碳棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．若X为锌棒，开关K置于A处或B处均可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
解析：开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护,可减缓铁的腐蚀,A项正确;开关K置于B处时，锌棒、铁棒和食盐水形成原电池，溶液呈中性，铁电极上的反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B项错误；若X为锌棒，开关K置于A处时，铁棒接电源的负极，受到保护,开关K置于B处时，锌的活泼性比铁的强，锌失去电子作负极，保护铁棒，C项正确；若X为碳棒,开关K置于A处时,H＋在阴极上得电子形成H2，D项正确.
答案：B
9．分析右图，写出有关反应式：
(1）铁棒上_________________________________________,
(2)碳棒上_________________________________________，
（3)溶液里_________________________________________。

答案：(1）2Fe－4e－===2Fe2＋
(2）O2＋2H2O＋4e－===4OH－
（3）2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2、
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe（OH)3
10．镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛.
（1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为
_________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

（2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为
_________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________.
（3）在潮湿的空气里,钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。

其中正极的电极反应式为
_________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________.
（4）在海洋工程上,通常用铝合金（Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施,其原理如图所示：
其中负极发生的电极反应为__________________
______________________________________________________；
在实际应用中,用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是
_______________________________
_________________________________________________________________________________ ________________________________。

解析：（3)属于钢铁的吸氧腐蚀；（4)属于牺牲阳极的阴极保护法。

答案:(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3错误!Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
（4)Al－3e－===Al3＋铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈
现“惰性”
11．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

(1）生产中可用盐酸来除铁锈。

现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

（2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________。

（3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀.装置示意图如下：
①A电极对应的金属是________（写元素名称),B电极的电极反应式是_______________________________________________。

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5.12 g，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________________________________________________________________________。

解析：(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子.
（2）为防止铁棒腐蚀一般采用牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法.
（3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128(g),转移2 mol电子，当质量差为5.12 g时，电路中通过的电子为0。

08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。

答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2（2）BD
(3）①铜Cu2＋＋2e－===Cu
②0.08
③铁比铜活泼，镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀
12．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。

(1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________________________(用离子方程式表示)，为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。

a．NH3b．CO2
c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为______________________，取少量废电解液加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀；产生沉淀的原因是_________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是_______________________________________________________
_________________________________________________________________________________ _______。

（3）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。

2017-2018学年高中化学 第四章 电化学基础 4.4 金属的电化学腐蚀与防护b 测试 新人教版选修4
11
若X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于________处.
若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为________。

解析：（1）①铝与碱反应产生H 2,离子方程式为2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO 错误!＋3H 2↑，通CO 2气体，可以让溶液中的AlO 错误!全部转化为Al(OH)3沉淀，②阳极材料是铝，属于活性电极,电极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成Al 2O 3,电解质溶液是稀硫酸,溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应式为2Al ＋3H 2O －6e －===Al 2O 3＋6H ＋,电解后的溶液中含有大量H ＋和少量Al 3＋,加入NaHCO 3消耗H ＋产生CO 2气体，Al 3＋
的水解平衡向右移动，产生Al （OH ）3沉淀。

（2)电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极,镀层金属的盐溶液做电解液.（3）X 为碳棒，接M 时，Fe 做负极，被腐蚀;开关K 置于N 时，Fe 做阴极，被保护；X 为Zn,开关K 置于M 时，形成原电池,Zn 为负极，Fe 为正极，属牺牲阳极的阴极保护法。

答案：(1）①2Al＋2OH －＋2H 2O===2AlO 错误!＋3H 2↑ b ②2Al＋3H 2O －6e －===Al 2O 3＋6H ＋
HCO －3与H ＋反应使H ＋浓度减小，使Al 3＋的水解平衡向右移动,产生Al （OH ）3沉淀
（2)补充溶液中的Cu 2＋，保持溶液中的Cu 2＋浓度恒定
(3)N'牺牲阳极的阴极保护法。