高二化學(xué)反應(yīng)原理課時作業(yè)13：1.3.3金屬的腐蝕與防護(hù)

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第3課時金屬的腐蝕與防護(hù)[基礎(chǔ)過關(guān)]一、金屬的腐蝕1.關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是()A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是M＋nH2O=M(OH)n＋eq\f(n,2)H2↑B.馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕D.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕[解析]A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，為M－ne－=Mn＋；B中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)腐蝕，主要是Fe－2e－=Fe2＋，鐵先被腐蝕；常溫下，空氣中的金屬主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕，難以和非金屬氧化劑(Cl2、S)等反應(yīng)發(fā)生化學(xué)腐蝕。[答案]C2.下列事實與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是()A.光亮的自行車鋼圈不易生銹B.黃銅(Cu－Zn合金)制的銅鑼不易生銹C.銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線D.生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹[解析]B、C、D項均與原電池有關(guān)，能用電化學(xué)知識來解釋，故選A。[答案]A3.出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法不正確的是()A.錫青銅的熔點比純銅低B.在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護(hù)作用C.錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D.生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程[解析]錫青銅是合金，合金的熔點比任何一種純金屬的熔點都低，一般合金的硬度比任何一種純金屬的硬度都大，A正確；由于錫比銅活潑，故在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，錫失電子保護(hù)銅，B正確；潮濕的環(huán)境將會加快金屬的腐蝕，C正確；電化學(xué)腐蝕過程實質(zhì)是金屬失去電子生成金屬陽離子，有電子的轉(zhuǎn)移，屬于化學(xué)反應(yīng)過程，D錯。[答案]D二、鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕4.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是()A.正極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B.此過程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C.此過程中銅并不被腐蝕D.此過程中電子從Fe移向Cu[解析]該圖表示吸氧腐蝕，其中鐵鉚釘為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，銅板做正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，當(dāng)形成Fe(OH)2后，還發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。[答案]A5.為了探究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用不同金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時間，下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象的描述不正確的是()A.實驗結(jié)束時，裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定下降B.實驗結(jié)束時，裝置Ⅰ一定比裝置Ⅱ左側(cè)液面低C.實驗結(jié)束時，裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D.實驗結(jié)束時，裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕[解析]裝置Ⅰ中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被浸蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升；裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池也會加速鐵釘?shù)母g而放出更多的H2，使左測液面下降得更多，右側(cè)液面上升得更多；裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內(nèi)幾乎沒有被浸蝕。[答案]B6.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2。以下說法正確的是()A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B.正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－=4OH－C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕[答案]A7.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()A.生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕[答案]B三、金屬的防護(hù)方法8.下列事實不能用電化學(xué)原理解釋的是()A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B.鋁片不用特殊方法保護(hù)C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量硫酸銅溶液后反應(yīng)速率增大D.鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用[解析]選項A是通過構(gòu)成Zn－Fe原電池，在船殼上加鋅塊作原電池的負(fù)極，從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕。選項B可形成氧化膜保護(hù)鋁。選項C中由于發(fā)生Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池，從而增大了反應(yīng)速率。選項D中一旦金屬鍍層受損后，分別形成Zn－Fe原電池和Fe－Sn原電池，前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵，而后者Fe首先被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。[答案]B9.下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是()A.在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B.將鋼鐵制品放置在潮濕處C.在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D.將鋼鐵制品與電源負(fù)極相連[答案]B10.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.d為石墨，鐵片腐蝕加快B.d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑[解析]由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化為Fe2＋進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，正確。B.d為石墨，由于中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正確。C.若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。D.d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯誤。[答案]D[能力提升]11.鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)，請回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過程中的有關(guān)問題。(1)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。(2)下列裝置可防止鐵棒被腐蝕的是________(填字母)。(3)在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕，裝置示意圖如圖。①A電極對應(yīng)的金屬是________(寫元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12g，則電鍍時電路中通過的電子為________mol。③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因：_____________________________________________________________________。[答案](1)2FeCl3＋Fe=3FeCl2(2)BD(3)①銅Cu2＋＋2e－=Cu②0.08③鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕12.鐵是用途最廣的金屬材料之一，但生鐵易生銹。請討論電化學(xué)實驗中有關(guān)鐵的性質(zhì)。(1)①某原電池裝置如上圖所示，右側(cè)燒杯中的電極反應(yīng)式為______________________，左側(cè)燒杯中的c(Cl－)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。②已知下圖甲、乙兩池的總反應(yīng)式均為Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，且在同側(cè)電極(指均在“左電極”或“右電極”)產(chǎn)生H2。請在兩池上標(biāo)出電極材料(填“Fe”或“C”)。(2)裝置丙中，易生銹的是______點(填“a”或“b”)。裝置丁中可觀察到的實驗現(xiàn)象是___________________________________________________________________。[解析](1)①電池反應(yīng)中Fe作負(fù)極，石墨棒作正極，右側(cè)電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。由于平衡電荷的需要，鹽橋中的Cl－向負(fù)極遷移，故NaCl溶液中[Cl－]增大。②裝置乙是電解裝置，陰極(右側(cè))產(chǎn)生H2，同時根據(jù)總反應(yīng)式可知Fe只能作陽極(左側(cè))。由已知條件知，在裝置甲中，F(xiàn)e作原電池的負(fù)極，在左側(cè)，C作原電池的正極，在右側(cè)。(2)裝置丙中由于a點既與電解液接觸，又與空氣接觸，故易生銹。裝置丁中鐵屑發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋，正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，生成的離子繼續(xù)反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O，由整個反應(yīng)來看，最終鐵屑表面會生成紅棕色的鐵銹，由于反應(yīng)消耗氧氣，因此試管內(nèi)液面上升。[答案](1)①2H＋＋2e－=H2↑增大②甲池中：左——Fe，右——C乙池中：左——Fe，右——C(2)a鐵屑表面生成紅棕色銹斑，試管內(nèi)液面上升13.鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實驗小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計了如下圖所示的快速、易行的方法：首先檢查制取氧氣的裝置的氣密性，然后按上圖連接好裝置，點燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3min左右后，觀察到的實驗現(xiàn)象為①直形管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；②直形管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答下列問題：(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生銹屬于_____________________________________________________________________。能表示其原理的電極反應(yīng)方程式為_____________________________________________________________________________________________________________。(2)儀器A的名稱為________________，其中裝的藥品可以是____________，其作用是_________________________________________________________________。(3)由實驗可知，鐵生銹的條件為______________。決定鐵生銹快慢的一個重要因素是________________________________________________________________。[答案](1)電化學(xué)腐蝕負(fù)極：2Fe－4e－=2Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－(2)球形干燥管堿石灰(或無水CaCl2)干燥O2(3)與O2和水接觸氧氣濃度[拓展探究]14.某研究小組對鐵生銹進(jìn)行研究。(1)甲同學(xué)設(shè)計了A、B、C一組實驗(如上圖)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過較長時間后，甲同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。①通過上述實驗現(xiàn)象分析，可得出鐵生銹的外部條件是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。②鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極電極反應(yīng)式為___________________________________________________________________________________________________。③實驗B所用的水要經(jīng)過____________________處理；植物油的作用是____________________________________________________________________。④實驗C中堿石灰的作用是______________________