高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能第3節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)訓(xùn)練提升新人教版選修1

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固1.下列敘述不正確的是()。A.鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,加入少量的硫酸銅能增大反應(yīng)速率B.鍍層破損后,白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕C.鋼鐵表面常易被銹蝕生成Fe2O3·nH2OD.鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時(shí),完全相同的反應(yīng)是負(fù)極反應(yīng)答案:B解析:鋅與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)后,銅附著在鋅的表面上,浸泡在稀硫酸中形成鋅銅原電池,負(fù)極鋅被氧化而加速反應(yīng),A項(xiàng)正確;鍍鋅的鐵構(gòu)成原電池時(shí)鋅為負(fù)極,鐵為正極,鐵被保護(hù),鍍錫的鐵構(gòu)成原電池時(shí)鐵作負(fù)極,錫作正極,加速了鐵的腐蝕,B項(xiàng)不正確;鋼鐵的銹蝕主要是吸氧腐蝕,負(fù)極(Fe)反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,正極(C)反應(yīng)為2H2O+O2+4e-4OH-,形成Fe(OH)2,在空氣中4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,久置后2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,所以鐵銹的成分是Fe2O3·nH2O,C項(xiàng)正確;鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)相同,都是Fe-2e-Fe2+,但正極反應(yīng)不同,分別是析出氫氣和吸收氧氣,D項(xiàng)正確。2.如圖用來研究鋼鐵制品的腐蝕,裝置的氣密性良好,且開始時(shí)U形管兩端的紅墨水液面相平。一段時(shí)間后能觀察到鐵釘生銹。下列說法不正確的是()。A.鐵釘表面發(fā)生的反應(yīng)為Fe-3e-Fe3+B.若液體a為稀醋酸,則U形管液面左低右高C.若液體a為食鹽水,則U形管液面左高右低D.若液體a為食用油,則鐵釘生銹較慢答案:A解析:鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若液體a為稀醋酸,則試管內(nèi)發(fā)生析氫腐蝕,試管內(nèi)壓強(qiáng)增大,故U形管液面左低右高,B項(xiàng)正確;若液體a為食鹽水,試管內(nèi)發(fā)生吸氧腐蝕,壓強(qiáng)減小,故U形管液面左高右低,C項(xiàng)正確;若液體a為食用油,則不能形成原電池,鐵釘生銹較慢,D項(xiàng)正確。3.為延長艦船服役壽命可采用的電化學(xué)防腐的方法有①艦體與直流電源相連;②艦體上鑲嵌某種金屬塊。下列有關(guān)說法正確的是()。A.方法①中艦體應(yīng)連電源的正極B.方法②中鑲嵌的金屬塊可以是鋅C.方法①為犧牲陽極法D.方法②為外加電流法答案:B解析:艦體是由鋼板做的,方法①艦體若與電源相連,必須與電源負(fù)極相連,A項(xiàng)錯(cuò)誤;方法②艦體鑲嵌的一些金屬塊,必須是比鐵活潑的金屬,如鋅等,B項(xiàng)正確;方法②艦體鑲嵌一些金屬塊,這種方法叫犧牲陽極法,C項(xiàng)錯(cuò)誤;方法①艦體與電源相連,這種方法叫外加電流法,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.某實(shí)驗(yàn)小組欲探究犧牲陽極法的原理,設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置:實(shí)驗(yàn)Ⅰ:向燒杯中加入一定量的飽和食鹽水,插入兩個(gè)無底玻璃筒。將一根鋅棒和一根鐵棒用導(dǎo)線與電流表連接后,再分別插入兩個(gè)玻璃筒中,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(1)鋅棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為;鐵棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為。

(2)向鐵棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,無明顯現(xiàn)象,這說明該實(shí)驗(yàn)中無產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)Ⅱ:該小組的同學(xué)將鋅棒換為銅棒,并用導(dǎo)線將其與電流表連接。一段時(shí)間后,向插入鐵棒的玻璃筒內(nèi)滴入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,向插入銅棒的玻璃筒內(nèi)滴入幾滴酚酞溶液。(3)實(shí)驗(yàn)Ⅱ中電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與實(shí)驗(yàn)Ⅰ(填“相同”或“相反”)。

(4)在鐵棒和銅棒附近可觀察到的現(xiàn)象分別是、。(5)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)表明,活潑性不同的兩種金屬作電極構(gòu)成原電池時(shí),一般是相對(duì)(填“活潑”或“不活潑”)的金屬被保護(hù),根據(jù)此原理采取的金屬防護(hù)方法稱為。

答案:(1)2Zn-4e-2Zn2+2H2O+O2+4e-4OH-(2)Fe2+(3)相反(4)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀溶液變紅色(5)不活潑犧牲陽極法解析:鋅、鐵、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池時(shí),發(fā)生的是吸氧腐蝕,鋅作負(fù)極被腐蝕,鐵作正極被保護(hù)。銅、鐵、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池時(shí),發(fā)生的也是吸氧腐蝕,銅作正極被保護(hù),鐵作負(fù)極被腐蝕。由于兩次實(shí)驗(yàn)中原電池的電子流向相反,所以電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向也相反。鐵作負(fù)極時(shí),Fe失去電子生成Fe2+,與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,銅作正極,電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-4OH-,故在銅棒附近溶液變紅色。對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可知,一般情況下,發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),活潑金屬被腐蝕,不活潑金屬被保護(hù),根據(jù)此原理采取的金屬防護(hù)法稱為犧牲陽極法。能力提升1.如圖是金屬犧牲陽極法的實(shí)驗(yàn)裝置,有關(guān)說法正確的是()。A.加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe電極附近不會(huì)產(chǎn)生帶有特征藍(lán)色的沉淀B.本實(shí)驗(yàn)犧牲了金屬Fe來保護(hù)金屬ZnC.該裝置為電解池D.遠(yuǎn)洋貨輪上鑲嵌的金屬Zn長時(shí)間沒有什么變化,不需要更換答案:A解析:鐵被保護(hù),所以溶液中不會(huì)產(chǎn)生Fe2+,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe電極附近不會(huì)產(chǎn)生帶有特征藍(lán)色的沉淀,A項(xiàng)正確;鋅失電子作負(fù)極,鐵作正極,所以犧牲了鋅保護(hù)了鐵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該裝置沒有外接電源,所以是原電池而不是電解池,C項(xiàng)錯(cuò)誤;遠(yuǎn)洋貨輪船底鑲嵌鋅塊,其中鋅與鐵構(gòu)成原電池,鋅作負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),鋅被腐蝕,為保護(hù)貨輪需定期更換,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示,下列有關(guān)說法正確的是()。A.正極反應(yīng)式:2H++2e-H2↑B.此過程中還涉及反應(yīng):4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此過程中Fe、Cu均被腐蝕D.此過程中電流從Fe流向Cu答案:B解析:根據(jù)題圖知,水中溶解了氧氣,銅、鐵和水構(gòu)成了原電池,較活潑的金屬作負(fù)極,較不活潑的金屬作正極,發(fā)生吸氧腐蝕。正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-4OH-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式:Fe-2e-Fe2+,正極上的電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-4OH-,Fe2+與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)2,Fe(OH)2不穩(wěn)定,容易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3,化學(xué)方程式:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,B項(xiàng)正確;該原電池中銅作正極,原電池放電時(shí),負(fù)極失電子容易被腐蝕,正極被保護(hù),所以銅不被腐蝕,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該原電池放電時(shí),外電路上電子從負(fù)極鐵流向正極銅,電流從Cu流向Fe,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.如圖所示,為防止鐵管道腐蝕分別采取了如下甲、乙兩種方法,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()。A.方法甲叫做犧牲陽極保護(hù)法,R可以選擇Zn、Cu等金屬B.方法乙叫做外加電流保護(hù)法C.兩種方法的實(shí)質(zhì)均是阻止鐵發(fā)生氧化反應(yīng)而腐蝕D.在潮濕的酸性土壤中,鐵管道主要發(fā)生析氫腐蝕答案:A解析:方法甲叫做犧牲陽極保護(hù)法,Fe作正極,R為負(fù)極,R可以選擇比Fe活潑的金屬,如Zn等,不能用Cu,A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙方法中形成電解池,Fe作陰極,則方法乙叫做外加電流保護(hù)法,B項(xiàng)正確;防止鐵管道腐蝕,即防止Fe發(fā)生氧化反應(yīng),所以兩種方法的實(shí)質(zhì)均是阻止鐵發(fā)生氧化反應(yīng)而腐蝕,C項(xiàng)正確;酸性條件下,鐵發(fā)生析氫腐蝕,則在潮濕的酸性土壤中,鐵管道主要發(fā)生析氫腐蝕,D項(xiàng)正確。4.電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段,在化工生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問題。(1)以銅為陽極,以石墨為陰極,用NaCl溶液作電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解,得到半導(dǎo)體材料Cu2O和一種清潔能源,則陽極反應(yīng)式為,陰極反應(yīng)式為。

(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的裝置探究金屬的腐蝕情況。下列判斷合理的是(填字母)。

A.②區(qū)銅片上有氣泡產(chǎn)生B.③區(qū)鐵片的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑C.最先觀察到變成紅色的區(qū)域是②區(qū)D.②區(qū)和④區(qū)中銅片的質(zhì)量均不發(fā)生變化答案:(1)2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+2H++2e-H2↑(2)D解析:(1)由于陽極材料為銅,所以銅本身失電子被氧化,由題意知氧化產(chǎn)物為Cu2O,可得陽極反應(yīng)式為2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+,陰極上陽離子放電,即溶液中H+被還原成