【南方新课堂】2021-2022学年高二化学苏教版选修4课时训练：1.3 金属的腐蚀与防护

课时训练4金属的腐蚀与防护
一、选择题
1.为了避开青铜器生成铜绿,以下方法不正确的是()
A.将青铜器放在银质托盘上
B.将青铜器保存在干燥的环境中
C.在青铜器表面涂一层石蜡
D.在青铜器的表面掩盖一层防渗的高分子膜
解析:青铜器生成铜绿是生活中的常见现象,反应原理为2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3,故青铜器应保存在干燥的环境中或表面掩盖一层防渗的高分子膜或石蜡防止被腐蚀。

A项可能发生原电池反应而加快青铜器腐蚀。

答案:A
2.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极爱护法的是()
A.水中的钢闸门连接电源的负极
B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜
D.地下钢管连接镁块
解析:形成电解池,被爱护的金属作阴极,与电源的负极相连,A选项正确。

答案:A
3.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培育皿中,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中铁钉四周呈现红色
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中铝条四周有气泡产生
解析:依据原电池原理分析可知:a中铁钉作负极,发生氧化反应,铜丝作正极,发生O2+2H2O+4e-4OH-的还原反应,可知A、C两项错误;b中铁钉作正极,发生O2+2H2O+4e-4OH-的还原反应,而铝条发生氧化反应,不会冒气泡,B项正确,D项错误。

答案:B
4.下列事实与电化学腐蚀无关的是()
A.光亮的自行车钢圈不易生锈
B.黄铜(Cu、Zn合金)制品不易生成铜锈
C.电工操作中规定:铜、铝导线不能连在一起
D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)简洁生锈
解析:光亮的自行车钢圈不易生锈,是由于钢圈表面镀上了一层抗腐蚀的材料,不能构成原电池,也就不会发生电化学腐蚀;黄铜(Cu、Zn合金)在空气中构成原电池时,Zn作负极,Cu作正极,所以不易生成铜锈;铜铝导线连在一起时,在潮湿的环境中可以构成原电池,Al发生氧化反应而被腐蚀,易造成断路引起事故;生铁中含杂质碳,构成原电池时,铁作负极而被腐蚀,因此生铁比熟铁(几乎是纯铁)简洁生锈。

答案:A
5.如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性),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.红墨水两边水柱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:本题考查钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。

Fe与C及电解质溶液形成原电池,Fe是负极:Fe-2e-Fe2+,C是正极,在a中发生吸氧腐蚀,a中压强减小,b中发生析氢腐蚀,b中压强增大,红墨水水柱液面是左高右低,故选B 项。

答案:B
6.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。

下列分析正确的是()
A.脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期
B.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe-3e-Fe3+
C.脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:2H2O+O2+4e-4OH-
D.含有1.12 g铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸取氧气336 mL(标准状况)
解析:依据题意铁作原电池负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,碳作原电池正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,因此B、C两项错误;脱氧过程是放热反应,A项错误;D项,电极反应中生成的Fe2+能连续被O2氧化,正确。

答案:D
7.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严峻
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
解析:图a中,烧杯底端的海水中含氧量比较少,故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应当减小,A项错误;图b中,当开关置于N时,左边的锌与合金形成了原电池,并且合金作正极,合金的腐蚀速率减小,B项正确;图c中,接通开关后,形成原电池,生成氢气的速率增大,但是氢气是在Pt电极上放出的,C项错误;图d中,在放电时应当是由Zn的还原作用引起的,D项错误。

答案:
B
8.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发觉液滴掩盖的圆周中心区(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。

导致该现象的主要缘由是液滴之下氧气含量比边缘少。

下列说法正确的是()
A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B.液滴边缘是负极区,发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
C.液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀,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:液滴边缘O2多,在碳粒上发生正极反应,O2+2H2O+4e-4OH-。

液滴下的Fe发生负极反应,Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+由a区向b区迁移,Cl-由b区向a区迁移,A、B项错误,C项正确。

答案:C
二、非选择题
9.解释下列说法。

(1)民间有“铁焊铜、糊涂虫”的说法,即铁器损坏后不能用铜焊接:。

(2)镀锌的铁与镀锡的铁比较,一旦镀层损坏,镀锡的铁腐蚀更快:。

(3)试验室制取H2常用不纯的锌(含铜、铁等杂质)和稀硫酸反应:。

答案:(1)铁铜形成原电池后加快了铁的腐蚀速率
(2)锌铁原电池中锌为负极,铁受到爱护;而锡铁原电池中铁为负极,所以更简洁被腐蚀
(3)形成很多微小的原电池加快了反应速率
10.钢铁很简洁生锈而被腐蚀,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是。

(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以接受图甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以接受(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,其中铁闸门应当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且不与水反应的金属如锌,就可由锌失去电子,锌被溶解而铁被爱护,属于牺牲阳极的阴极爱护法。

(3)乙图装置利用的是外加电流的阴极爱护法,需把被爱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.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,缘由是(用离子方程式表示)。

为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的。

a.NH3
b.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,产生沉淀的缘由是。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的缘由
是。

(3)利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。

若X为石墨,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冒气泡的缘由是Al与NaOH溶液反应,离子方程式为2Al+2H2O+2OH-2Al O2-+3H2↑;使Al O2-生成沉淀,最好是通入CO2,若加HNO3,生成的沉淀简洁溶解。

②阳极是Al发生氧化反应,要生成氧化膜,还必需有H2O参与,故电极反应式为2Al+3H2O-6e-
Al2O3+6H+;加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,是由于废电解液中含有H+,HC O3-与H+反应生成CO2气体,随着H+的削减,溶液碱性增加,产生Al(OH)3沉淀。

(2)电镀时,阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+,以不断补充溶液中的Cu2+。

(3)欲使铁被爱护,可以将其作原电池的正极,或者电解池的阴极,故若X为石墨,开关K应置于N处,Fe作阴极受到爱护;若X为锌,开关K置于M处,铁作正极,锌作负极,该防护方法称为牺牲阳极的阴极爱护法。

答案:(1)①2Al+2H2O+2OH-2Al O2-+3H2↑ b
②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+由于HC O3-与H+反应,使得H+浓度减小,产生Al(OH)3沉淀
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+
(3)N牺牲阳极的阴极爱护法
12.镁、铝、铁是重要的金属,在工业生产中用途广泛。

(1)镁直接与稀硫酸反应的离子方程式是,这种腐蚀属于(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)。

(2)火车铁轨修补、焊接可以用“铝热反应”,即铝与铁的氧化物(用通式Fe x O y表示)在高温下反应生成熔融的铁焊接钢轨。

请写出该反应的化学方程式:。

(3)在潮湿的空气中,帆船上使用的钢铁表面有一层水膜,使钢铁很简洁发生腐蚀,其负极反应式
为;正极反应式为。

(4)青岛奥林匹克帆船中心通常用铝合金(Al-Zn-Cd)来爱护海底钢铁设施,其原理如图所示,其中负极的电极反应为;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爱护作用的缘由
是。

解析:(1)镁直接与稀硫酸反应的化学方程式为Mg+H2SO4MgSO4+H2↑,这种腐蚀属于化学腐蚀。

(2)铝与铁的氧化物在高温下发生置换反应生成铁和氧化铝。

(3)在中性或弱酸性环境下,钢铁发生吸氧腐蚀,即铁为负极,发生氧化反应生成Fe2+,氧气在正极得到电子在水中生成OH-。

(4)在海水中的钢铁设施与铝合金构成原电池,铝比铁活泼,铝为负极,铁为正极,损失铝而铁得到爱护。

纯铝表面易形成致密的氧化物薄膜,阻挡铝连续失去电子,使铝具有抗腐蚀性能,而铝合金破坏了铝的结构,不易形成爱护膜。

答案:(1)Mg+2H+Mg2++H2↑化学腐蚀
(2)2y Al+3Fe x O y3x Fe+y Al2O3
(3)Fe-2e-Fe2+2H2O+O2+4e-4OH-
(4)Al-3e-Al3+纯铝被空气中的氧气氧化生成致密的氧化物爱护膜,爱护了铝,使铝不能连续失去电子,从而具有抗腐蚀性能,这样就不能起到爱护钢铁的作用,会使钢铁在海水中自身构成原电池,加速钢铁的腐蚀。