高中化学学业水平考试金属的电化学腐蚀与防护(提高)

【巩固练习】一、选择题（每题有1~2个选项符合题意）1．以下现象与电化学腐蚀无关的是（）A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银质奖牌久置后表面变暗2．下列事实不能用电化学原理解释的是（）A. 常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀B. 镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C. 用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜D. 远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板3．铁钉和碳棒用导线连接后，浸入到0.01mol·L－1的NaCl溶液中，可能发生的是（）①碳棒上有氢气析出②碳棒附近产生OH－③碳棒上有氧气析出④铁钉被氧化A．①③B．①④C．②③D．②④4．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常用Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。

下列说法正确的是（）A．锡青铜的熔点比纯铜高B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是化学腐蚀过程，但不是化学反应过程5．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。

下列说法正确的是（）A．反应①、②中电子转移数目相等B．反应①中氧化剂是氧气和水C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀6．下列关于实验现象的描述不正确的是（）A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．把铁片插入硫酸铜溶液中，铁片表面附着一层紫红色的物质C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快7．下列说法不正确．．．的是（）A．与铜质水龙头连接处的钢制水管易发生腐蚀B．把被保护的钢铁设备作为阴极，外加直流电源可进行保护C．原电池产生电流时，阳离子移向正极，阴离子移向负极D．铅蓄电池是最常见的二次电池，正极板上覆盖有Pb8．白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（）A. 有6.5g锌被腐蚀B. 在标准状况下有22.4L氢气放出C. 有2.8g铁被腐蚀D. 在标准状况下有2.24L气体放出9．如图所示，将铁棒和石墨棒插入1 L 1mol·L―1食盐水中。

下列说法正确的是（）A．若电键K与N连接，铁被保护不会腐蚀B．若电键K与N连接，正极反应式是4OH――4e―==2H2O+O2↑C．若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铁棒上镀铜D．若电键K与M连接，当两极共产生28 L（标准状况）气体时，生成了1 mol NaOH10．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+二、填空题1．钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。

（1）写出石墨电极的电极反应式________ 。

（2）将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动的方向。

（3）写出修改后石墨电极的电极反应式________ 。

2．全世界每年因钢铁锈蚀造成大量的损失。

某学生欲探究在蒸馏水、氯化钠溶液和醋酸溶液三种条件下铁锈蚀的快慢，设计了如下实验。

请回答：（1）在一周的观察过程中，他发现实验序号为________的试管中铁钉锈蚀速度最慢。

（2）实验②中发生的是________（填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”）。

（3）下列防止钢铁锈蚀的措施合理的是________（填字母）。

a．在自行车的钢圈表面镀镍b．在地下钢铁管道上连接铜块c．改变金属内部结构制成不锈钢（4）已知铁钉样品质量为4.00 g，经实验测得未锈蚀铁的质量分数为70%。

则未锈蚀铁与足量稀硫酸反应生成氢气的体积为________（标准状况）。

3．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）。

为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_________。

a．NH3b．CO2c．NaOH d．HNO3②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作阳极的原因是________________ 。

（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。

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________ 。

【答案与解析】一、选择题1．D【解析】A项中黄铜（铜锌合金）若发生电化学腐蚀，被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜。

B项中生铁中含较多的碳，比铁芯（几乎是纯铁）在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈。

C项中铁质器件附有铜质配件时，在接触电解质溶液时，铁作原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈。

D项中银质奖牌久置后可能被氧化成银的化合物而表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。

2．A【解析】铝表面有一层致密的氧化物薄膜，故常温下在空气中铝不容易被腐蚀，与电化学原理无关。

3．D【解析】铁钉在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀。

4．BC【解析】锡青铜属于合金，合金的特性是熔点比任何一种组分的熔点都低，选项A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，易失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，C正确；电化学腐蚀过程实质是有电子的转移，属于化学反应过程，D错。

5．A【解析】反应①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2中的氧化剂是O2，1molO2在反应中得到4mol电子，同样在反应②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3中氧化剂也是O2，而且两个反应中氧气的系数都是1，因此得到的电子均是4mol，故A选项正确B选项错误。

钢质水管与铜质水龙头连接后形成原电池，其中钢质水管做负极被腐蚀，故C选项错误。

钢铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀，而且主要是发生吸氧腐蚀，因此D选项错误。

6．C【解析】C中Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+，不会生成Fe。

7．D【解析】铅蓄电池中Pb做负极板，PbO2做正极。

8．AD【解析】计算关系式：Zn~2e-~H2↑9．D【解析】A项，若电键K与N连接，则形成原电池，铁作负极，被腐蚀，不正确；B项，若电键K与N连接，正极反应式是O2+2H2O+4e―==4OH―，不正确；C项，若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，则形成电解池，若要在铁棒上镀铜，电解质溶液不能用食盐水，而应用硫酸铜溶液，故不正确；D项，若电键K与M连接，为电解食盐水，根据反应方程式：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑2 2 44.81 x V解得x=1，V=22.4 L，即1 mol氯化钠全部被电解完，产生1 mol氢氧化钠，而现在产生气体为28 L，表明电解完氯化钠后继续电解水，但生成氢氧化钠的量不变，即生成了1 mol NaOH。

10．B【解析】NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区（a）被腐蚀而变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，这时发生的电极反应为：负极电极反应为：Fe―2e―==Fe2+（发生氧化反应）。

正极电极反应为：O2+2H2O+4e―==4OH―（发生还原反应）。

在液滴外沿，由于Fe2++2OH―==Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3，形成了棕色铁锈环（b）。

若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe―2e―==Fe2+。

又根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Cl―应由b区向a区迁移。

所以A、C、D项均错误，B项正确。

二、填空题1．（1）2H2O+O2+4e―==4OH―（2）如图。

（3）2Cl――2e―==Cl2↑【解析】（1）钢铁发生的主要为吸氧腐蚀，负极：Fe―2e―==Fe2+。

正极：O2+2H2O+4e―==4OH―（2）采用阴极保护法，将钢铁与直流电源的负极相连接，可以保护钢铁不被腐蚀。

（3）修改后的装置为电解池，石墨电极作阳极，Cl―放电，电极反应式为：2Cl――2e―==Cl2↑。

2．（1）①（2）电化学（3）a、c（4）1.12 L【解析】m (Fe)=4.00 g×70%=2.8 g Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑n (Fe)=0.05 mol n (H2)=0.05 mol V (H2)=1.12 L3．（1）2Al+2OH―+2H2O==2AlO2―+3H2↑（或2Al+2OH―+6H2O==2[Al(OH)4]―+3H2↑） b 2Al+3H2O—6e―==Al2O3+6H+HCO3―与H+反应使H+浓度减小，产生Al(OH)3沉淀（2）补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+浓度恒定（3）N 牺牲阳极的阴极保护法（或牺牲阳极保护法）【解析】（1）①Al能与NaOH反应生成H2，Al2O3与NaOH反应时不能生成H2，则根据气泡冒出的现象断定Al与NaOH发生化学反应；AlO2―转化成Al(OH)3须加入酸，而Al(OH)3能溶于强酸，所以选择CO2；②Al在阳极失电子生成氧化膜（Al2O3），Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H+生成；废电解液中含有Al3+，Al3++3H2O Al(OH)3+3H+，NaHCO3水解显碱性，互相促进。

（2）电镀时铜作阳极，失去电子生成Cu2+，阴极Cu2+得电子生成Cu。

（3）碳棒的活泼性小于铁，则需用电解池的原理，利用铁作阴极与电源负极相连从而保护铁不受腐蚀；Zn 的活泼性大于铁，则二者形成原电池时，Zn作负极从而保护铁不受腐蚀。