高中化学复习知识点：探究铁的吸氧腐蚀

高中化学复习知识点：探究铁的吸氧腐蚀
一、单选题
1•下列实验操作、现象和结论都正确的是
A • A
B • B C.
C
D • D
2•生锈是化学变化，当铁放的时间长了就会生锈。

在铁生锈过程中可能发生的反应有
A • 2Fe+3O2T Fe s O3 B. O2+2H2O—4e40H-
C • Fe—3e T F(3+
D . 2Fe (OH ) 3T F&O3+3H2O
3•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
4•将小块生铁分别置于少量的饱和食盐水或稀醋酸溶液中，一定时间后可观察到的现象是
a b 预期实验现象结论
A 铜丝浓硝酸
试管c中有大量红
棕色气体
浓硝酸有强氧化性
B 木条18.4mol •L -1硫酸木条下端变黑浓硫酸有酸性和氧化性
C 生铁NaCI溶液导管处发生水倒吸生铁发生吸氧腐蚀
D 铁丝
含少量HCI的HQ
溶液试管c中有大量无色
气体
该反应中铁作催化剂
A • A
B • B C.
C
D • D
6•一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。

下列说法错误的是（）
pH
2 4
6
6.5
8
13.5 14
腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4 Fe2O3 FeO2「
A •当pH v 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 O 2+4H ++4e ~ 2出0
D •在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 7 •用测量压强的仪器测定生铁在
90%醋酸溶液中发生腐蚀的装置及容器内压强随时间
B . 0~t i ,可能反应放热温度升高压强增大
C . t 2时压强小于起始压强，一定发生了吸氧腐蚀
D •整个过程中铁粉发生了还原反应生成
Fe 2+
8 •某课外活动小组，为研究金属的腐蚀和防护的原理，做了以下实验：将剪下的一块 镀锌铁片，放入锥
形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按如图所 示的装置进行实验，过一段时间后观察。

下列现象不可能出现的是
B .金属片剪口变红
9 •铁是用途最广的金属材料之一。

为探究铁的化学性质，某同学将盛有铁屑的试管塞 上蓬松的棉花，然后倒置
在水中（如右图所示）。

数天后，他观察到的现象是（
）。

A •铁屑不生锈，试管内液面上升
B .铁屑不生锈，试管内液面高度不变
C ・铁屑生锈，试管内液面上升
D .
铁屑生锈，试管内液面高度不变
C • B 中导气管里形成一段水柱
D • B 中导气管产生气泡
变化如图所示，下列分析错误的是
A . 0~t i ，可能发生了析氢腐蚀压强增大
A •锌被腐蚀
z I 11
10 •用压强传感器探究生铁在 pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如
试卷第4页，总6页
分析图像，以下结论错误的是（ ）
A •析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
B .在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C •溶液pHW2时，生铁发生析氢腐蚀
D .两溶液中负极反应均为
Fe - 2e = Fe
、综合题
11.用零价铁 Fe 去除水体中的硝酸盐 NO 3已成为环境修复研究的热点之一.
1 Fe 还原水体中NO 3的反应原理如图1所示.
① 作负极的物质是 __________ . ② 正极的电极反应式是 __________
2将足量铁粉投入水体中，经
24小时测定NO 3的去除率和pH ，结果如下:
初始pH
pH 2.5
pH 4.5
NO 3的去除率
接近100%
50%
24小时pH
接近中性
接近中性
下:
压程
f
中气佈
庇錢北的曲銭囹
100
NO, 吉
FbF 石-
旳间| pK-2吋锥张氟冃
气怡
F 牛—（蹄松、能导
电;
pH=4.5（其他条件相
同）
pH 4.5时，NO3的去除率低•其原因是__________________ •
3实验发现：在初始pH 4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2可以明显提高NO 3的去除率•对Fe2的作用提出两种假设：
I .Fe2直接还原NO3 ;
n .Fe2破坏FeO OH氧化层.
①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是 ________________ .
②同位素示踪法证实Fe2能与FeO OH反应生成Fe3O4.结合该反应的离子方程式，
解释加入Fe2提高NO3去除率的原因：____________________ .
4其他条件与2相同，经1小时测定NO3的去除率和pH，结果如表：
与2中数据对比，解释2中初始pH不同时，NO3去除率和铁的最终物质形态不同
的原因：_________ .
12 .铁及其化合物与生产、生活关系密切。

铁闸耀啤
I芒逬三am騷F丄.壬〜严車附
(1)如图2是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图这一腐蚀过程中
发生还原反应的物质是 —(填化学式)。

图2中A 、B 、C 、D 四个区域，生成铁锈最多 的是—(填字母)。

(2)用废铁皮制取铁红(Fe 2O 3)的部分流程示意图如图：(图1)
步骤 n 中发生反应：4Fe(NO 3)2+O 2+(2n+4)H 2C — 2Fe 2O 3?nH 2O+8HNO 3,反应产生的 HN0 3 又将废铁皮中的铁转化为
Fe(NO 3)2,该反应的化学方程式为 —。

上述生产流程中，能
体现绿色化学”思想的是(任写一项)
—。

(3)已知tC 时，反应FeO(s)+CO(g)^=Fe(s)+CO 2(g)的平衡常数为 K i 。

写出K i 的表
达式—。

若该反应在恒容容器中反应时满足图 3所示变化，则该反应的正反应为 — 反应(选填 吸热”或 放热”)。

若在tC 的2L 恒温密闭容器中加入 0.02molFeO(s)，并通 入一定量CO 。

若5min 后FeO(s)转化率为50%，则
CO 2的平均反应速率为 。

参考答案
1. D
【解析】 【分析】 【详解】
A .在溶液上方产生红棕色气体，可能是在溶液上方发生
NO 和02的反应，生成 N02呈现
红棕色，不能证明该硝酸为浓硝酸，
A 错误；
B .发生反应为2KI+FeCI 3=|2+2KCI+FeCI 2，下层溶液滴入 AgNO 3溶液生成白色沉淀，无法 证明反应后溶液
中还存在碘离子，则无法判断
FeCh 与KI 反应有一定的限度，B 错误；
C .向紫色石蕊试液中通入 S02，溶液只能变红，不会褪色，无法证明
S02具有漂白性，C
错误；
步骤I 若温度过高，将不利于反应的进行,
用适当的文字和化学方程式进行解释
:
E1J
D •在一块除去铁锈的铁片上面滴1滴含有酚酞的食盐水，静置2〜3min，溶液边缘出现红
色，说明。

2得到电子与水反应生成了0H 一，证明铁片发生了吸氧腐蚀，故D正确。

答案选D。

2.D
【解析】
【分析】
【详解】
铁生锈过程中是铁失去电子变为亚铁离子，氧气得到电子变为氢氧根，亚铁离子和氢氧根反
应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为氧化铁和水，故D正确。

综上所述，答案为D。

3.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.生铁块在电解质溶液中形成了原电池，铁活泼，作原电池的负极，碳不活泼作原电池的正极，A正确；
B.a试管中盛饱和食盐水，发生吸氧腐蚀，氧气消耗，气压变低，b试管中放氯化铵溶液，
发生析氢腐蚀，产生氢气，气压增大红墨水柱两边的液面变为左高右低，B错误；
C.不管是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，作为原电池的负极，铁都失去电子变成亚铁离子，两试
管中相同的电极反应式是：Fe 2e Fe2+，C正确；
D. a试管中饱和食盐水溶液呈中性发生了吸氧腐蚀，b试管中氯化铵溶液呈酸性，发生了析
氢腐蚀，D正确；
答案选B。

4.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.生铁中的Fe、C及食盐溶液构成原电池，由于电解质溶液为中性环境，发生吸氧腐蚀，
溶解在食盐溶液中的。

2得到电子，发生还原反应，由于02不断消耗，使试管中气体压强减小，在外界大气压强作用下，红墨水会不断向左移动，看到U形管内红墨水左升右降， A
正确；
B.生铁中的Fe、C及醋酸溶液构成原电池，发生析氢腐蚀，反应产生氢气，使试管中气体
增大，红墨水会不断向右移动，看到U形管内红墨水左降右升，B错误；
C.由于是敞口容器，反应产生H2不断逸出，U形管内红墨水左右两侧高度都不变，C错误；
D.发生的是吸氧腐蚀，小试管中气体压强减小，红墨水会不断向左移动，看到U形管内红
墨水应该是左升右降，D错误；
故合理选项是A。

5.C
【解析】
【详解】
A.铜与浓硝酸反应生成的二氧化氮能够与水反应生成一氧化氮，试管c中的气体呈无色，A
错误；
B.木条与浓硫酸作用，木条下端变黑，说明浓硫酸具有脱水性，B错误；
C.NaCI溶液呈中性，生铁发生吸氧腐蚀，试管b中气体的压强减小，导管处发生水倒吸， C 正确；
D.铁能够与盐酸反应放出氢气，氢气也是无色气体，D错误；
答案选Co
6. C
【解析】
【分析】
在强酸性条件下，碳钢发生析氢腐蚀，在弱酸性、中性、碱性条件下，碳钢发生吸氧腐蚀，
据此分析解答。

【详解】
A .当pH v 4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为：2H++2e-=H2f,故
A 正确；
B .当pH > 6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-,因此主要得到铁的氧化物，故B正确；
C .在pH > 14溶液中，碳钢发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；
D .在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气浓度减小，生成氢氧根离子速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确；
故选C。

7. D
【解析】
【分析】
从图中可以看出，反应刚开始时压强大，到t i时压强达最大值，然后压强开始减小，最后不
变。

【详解】
A . O~t i,可能发生了析氢腐蚀，日+不断得电子生成H2,气体的分子数增大，压强增大， A 正确；
B . 0~t i，可能反应放热，锥形瓶内温度不断升高，气体压强不断增大，B正确；
C . t2时压强小于起始压强，温度仍在升高，则必为气体分子数减小，一定发生吸氧腐蚀（消耗。

2）, C正确；
D .整个过程中，铁粉失电子发生氧化反应，从而生成Fe2+, D错误；
故选D。

8. D
【解析】
【分析】镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，形成的原电池
中，金属锌为负极，发生反应：Zn-2e-=zn2+，铁为正极，发生吸氧腐蚀，2H2O+O2+4e-=4OH-，据此分析解答。

【详解】
A •形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应：Zn-2e-=Zn2+，锌被腐蚀，故A正确；
B •锥形瓶中金属发生吸氧腐蚀，生成的氢氧根离子遇到酚酞会显示红色，故B正确；
C •锥形瓶中金属发生吸氧腐蚀，瓶中气体压强减小，导气管里形成一段水柱，故C正确；
D •原电池形成后没有气体生成，发生吸氧腐蚀，瓶中气体压强减小，所以B中导气管不会
产生气泡，故D错误；
故选D。

9. C
【解析】
【分析】
铁在有水和氧气并存时易生锈，铁生锈消耗氧气，能使试管内的压强变小。

【详解】
将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中，装置中的铁屑在潮湿的空气中发生吸
氧腐蚀，电池反应为2Fe+O2+2H 2O=2Fe (OH ) 2, 4Fe (OH ) 2+O2+2H2O=4Fe (OH ) 3,最
终Fe (OH ) 3失水生成铁锈，反应消耗氧气，使试管内气压减小，试管内液面上升，答案选C。

10.A
【解析】
【分析】
【详解】
A、根据压强与时间关系图可知，pH = 2的溶液和pH = 4的溶液中，变化相同的压强时所用
时间不同，前者比后者使用时间长，这说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，A错误；
B、pH = 4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀。

pH = 4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀，B正确；
C、根据pH =2的溶液中压强与时间的关系知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明发生
的是金属的析氢腐蚀，这说明溶液pH<2时，生铁发生析氢腐蚀，C正确；
D、根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式为Fe-2e-= Fe2+, D 正确;
答案选A。

11.铁NO3 8e 10H NH4 3H2O FeO OH不导电，阻碍电子转移本实验条件下，Fe2不能直接还原N03;在Fe和Fe2共同作用下能提高NO3的去除率
Fe22FeO OH Fe3O42H，Fe2将不导电的FeO OH转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移初始pH低时，产生的Fe2充足；初始pH高时，产生的Fe2不足
【解析】
【分析】
(1) NO 3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，根据图2信息可知为酸性环境；(2)pH越
高Fe3+越易水解生成FeO(OH)；
(3)①根据图2中的三个实验结果进行分析；
②结合(2)题中的铁的最终物质形态结果差异进行分析；
【详解】
(1)①Fe还原水体中NO3，则Fe作还原剂发生氧化反应，失去电子，作负极，故答案为：铁；
②N03在正极得电子发生还原反应产生NH4，根据图2信息可知为酸性环境，则正极的电
极反应式为：NO3 8e 10H NH4 3H2O，故答案为：
NO3 8e 10H NH4 3H2O ；
(2)①加入Fe2可以显提高NO3的去除率，pH越高，Fe3越易水解生成FeO OH，而FeO OH不导电，阻碍电子转移，所以NO3的去除率低，故答案为：FeO OH不导电，阻碍电子转移；
(3)从图2的实验结果可以看出，单独加入Fe2时，NO3的去除率为0,因此得出Fe2不能直接还原NO3；而Fe和
2共同加入时NO3的去除率比单独Fe高，因此可以得出结论：本实验条件下，Fe2不能直接还原NO3 ;在Fe和Fe2 Fe
共同作用下能提高NO3的去除率，
故答案为：本实验条件下，Fe2不能直接还原NO3 ;在Fe和Fe2共同作用下能提高NO3
的去除率;
②同位素示踪法证实了Fe2能与FeO OH反应生成Fe3O4，离子方程式为：
Fe22FeO OH Fe3O42H，Fe2将不导电的FeO OH转化为可导电的Fe3O4，
利于电子转移，故答案为：Fe 2FeO OH Fe s O4 2H ，Fe2将不导电的FeO OH
转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移；
(4)根据实验结果可知Fe2的作用是将不导电的FeO OH转化为可导电的Fe s O q，而
NO3的去除率由铁的最终物质形态确定，因此可知实验初始pH会影响Fe2的含量，故答
案为：初始pH低时，产生的Fe2充足；初始pH高时，产生的Fe2不足。

12. 02 B 4HNO3__4NO2f +Of +2HO，造成原料浪费
C(CO2)
4Fe+10HNO 3=4Fe(NO 3)2+NH 4NO 3+3H2O 氮氧化物排放少- 吸热
c(CO)
O.OOImol/ (L?min)
【解析】
【分析】
由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，在步骤n的转化中分离得到微反应的铁皮、
NH4NO3溶液和Fe2O3・n H2O，最后得到铁红。

【详解】
(1 )由图可知：海水溶液为弱酸性，发生吸氧腐蚀，Fe失去电子被氧化，正极上O2得到
电子被还原；A处发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C经腐蚀后已经有氧化层，D在金属内部，显然B中腐蚀速率最快，生成铁锈最多，故答案为：O2；B。

(2)温度过高，则HNO3易发生分解，反应方程式为：4HNO3光或V4NO2T +O2T +2H2O, 产物NO2污染环境，且HNO3发生分解易造成原料的浪费；步骤n中反应产生的HNO3和废
铁皮发生反应生成了Fe(NO3)2、NH4NO3和H2O，反应方程式为：4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。

由流程可知，上述生产过程中，能体现绿色化学” 思想的是减少了有毒的氮氧化物的生成，使得氮氧化物的排放减少。

故答案为：4HNO3光或V4NO2? +O2? +2H2O，造成原料浪费；
4Fe+10HNO 3=4Fe(NO3)2+NH 4NO3+3H2O，氮氧化物的排放减少。

(3)根据化学平衡常数的定义，可以得出反应的平衡常数
看出随着温度升高，V正、v逆均增大，但v正＞v逆，反应向正反应方向进行，故正反应应为吸热反应；若5min后FeO(s)转化率为50%，则消耗掉的n FeO 0.02 50% 0.01mol，设5min后CO的生成量为x，则：
FeO s CO g ? Fe s CO2 g
1 1
0.01 x
可知：x 0.01mol
5min
故答案为：C(CO 2)
;吸热；0.001mol/( L?min )。

c(CO)
C C°2；分析图3,可以
c CO
则CO2的平均反应速率为。