2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第4節(jié)金屬的腐蝕與防護課時分層作業(yè)含解析魯科版選擇性必修1

PAGEPAGE7金屬的腐蝕與防護(建議用時：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．在下列各種狀況下，埋在地下的輸油鑄鐵管道的腐蝕速率最慢的是()A．在潮濕疏松的酸性土壤中B．在潮濕疏松透氣的土壤中C．在干燥致密不透氣的土壤中D．在含碳較多、潮濕透氣的土壤中C[A項易發(fā)生析氫腐蝕，B項易發(fā)生吸氧腐蝕，D項易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，故A、B、D項都加快了鑄鐵管道的腐蝕速率。本題選C。]2．為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理，設(shè)計了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯誤的是()A．正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．將石墨電極改成Mg電極，難以視察到鐵銹生成C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹D．分別向鐵、石墨電極旁邊吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快D[鐵是負極，失電子被氧化成Fe2＋；在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，故向石墨電極旁邊吹入O2的腐蝕速率比向鐵電極旁邊吹入O2快；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電實力增加，加快腐蝕速率；若將石墨電極換成Mg電極，則負極為Mg，F(xiàn)e被愛護，難以看到鐵生銹。]3．為了避開青銅器生成銅綠，下列方法中正確的是()①將青銅器放在銀質(zhì)托盤上②將青銅器保存在干燥的環(huán)境中③將青銅器保存在潮濕的空氣中④在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜A．①③ B．②③C．②④ D．①④C[Cu比Ag活潑，將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，構(gòu)成原電池時青銅器作負極，青銅器更易被腐蝕，①錯誤；將青銅器保存在干燥的環(huán)境中，可避開其與空氣中的水接觸，不易被腐蝕，②正確；青銅器在潮濕的空氣中易被腐蝕，③錯誤；覆蓋防滲的高分子膜可以隔絕潮濕的空氣，④正確。]4．家用炒菜鍋用水清洗放置后，會出現(xiàn)紅棕色的銹斑。在此改變過程中不行能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是()A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3B．2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2C．正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．負極反應(yīng)式：Fe－3e－=Fe3＋D[在潮濕的環(huán)境中鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，總反應(yīng)式為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3。故D項錯誤。]5．下列表面上鍍有金屬愛護層的鐵板中，當(dāng)鍍層破損后，在相同條件下最不易被腐蝕的是()A．鍍鋅鐵板 B．鍍錫鐵板C．鍍銀鐵板 D．鍍銅鐵板A[鐵板在鍍層破損后不易被腐蝕，是指鍍層破損后仍能對鐵板構(gòu)成有效愛護。A項，鐵板鍍鋅，鍍層破損后發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鋅為負極，鐵為正極，鐵被愛護；B、C、D項，錫、銀、銅不如鐵活潑，鍍層破損后發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，鐵為負極，失去電子被氧化，從而加速了鐵的腐蝕。綜上所述，A項符合題意。]6．(雙選)下列有關(guān)金屬電化學(xué)腐蝕的說法中正確的是()A．銅既可以發(fā)生析氫腐蝕又可以發(fā)生吸氧腐蝕B．鐵只能發(fā)生析氫腐蝕C．銅只能發(fā)生吸氧腐蝕D．吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍CD[在金屬活動性依次表中，銅排在氫之后，銅不能將氫氣置換出來，所以不能發(fā)生析氫腐蝕，只能發(fā)生吸氧腐蝕，故A項錯誤、C項正確；鐵既可以發(fā)生析氫腐蝕又可以發(fā)生吸氧腐蝕，故B項錯誤；在自然界中，吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍，故D項正確。]7．如圖所示，將拴有金屬條的鐵釘插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到靠近金屬條的溶液出現(xiàn)粉紅色。則該金屬條可能是()A．銅 B．鎂C．鋁 D．鋅A[由題給現(xiàn)象可知，該金屬條上發(fā)生反應(yīng)2H2O＋O2＋4e－=4OH－，則該金屬條為正極，負極為Fe，故正極為比鐵活潑性弱的金屬，故本題選A。]8．肯定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表。pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說法錯誤的是()A．當(dāng)pH<4時，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B．當(dāng)pH>6時，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．當(dāng)pH>14時，正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩C[在pH＜4的溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，A正確；在pH>6的溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正確；在pH>14的溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C錯誤；在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，正極上氧氣生成氫氧根離子的速率減小，所以碳鋼腐蝕速率會減緩，D正確。]9．某城市為了削減鋼管因銹蝕而造成的損失，擬用如圖所示方法愛護埋在酸性土壤中的鋼管。下列有關(guān)說法正確的是()A．在潮濕的酸性土壤中鋼管主要發(fā)生吸氧腐蝕B．在潮濕的酸性土壤中金屬棒M中的電子通過導(dǎo)線流向鋼管C．在潮濕的酸性土壤中H＋向金屬棒M移動，抑制H＋與鐵的反應(yīng)D．鋼管與金屬棒M也可用導(dǎo)線分別連接直流電源正、負極以達到減緩腐蝕鋼管的目的B[在酸性環(huán)境下，鋼鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，A項錯誤；金屬棒M、鋼管在酸性土壤中形成原電池，其中金屬棒M作負極，失去電子，失去的電子通過導(dǎo)線流向鋼管，鋼管作正極被愛護，B項正確；在潮濕的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移動到正極上得電子被還原，即移動到鋼管上得電子，抑制H＋與鐵的反應(yīng)，C項錯誤；若鋼管與金屬棒M用導(dǎo)線分別連接直流電源正、負極，則鋼管作陽極，腐蝕速率加快，D項錯誤。]10．鋼鐵很簡單生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。請回答下列問題：(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，寫出該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式：負極___________________________________________________________，正極___________________________________________________________。(2)為了降低某水庫的鐵閘門的腐蝕速率，可以采納圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采納________(填序號)。甲乙A．銅 B．鈉C．鋅 D．石墨(3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)當(dāng)連接在直流電源的________極上。[解析](1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。(2)鐵閘門上連接比鐵活潑的金屬時，活潑的金屬作負極被氧化，F(xiàn)e作正極被愛護，屬于犧牲陽極愛護法。Na與水會猛烈反應(yīng)，本題應(yīng)當(dāng)選用鋅。(3)圖乙所示方案屬于外加電流陰極愛護法，需把被愛護的鐵閘門連接在直流電源的負極上。[答案](1)2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)C(3)負11．某探討小組對鐵生銹的條件進行探究。請回答下列問題：(1)甲同學(xué)設(shè)計了A、B、C一組試驗(如圖所示)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過較長時間后，甲同學(xué)視察到A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。①通過分析上述試驗現(xiàn)象，可得出鐵生銹的外部條件是________________________________________________________________；②鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________________________________；③試驗B所用的水要經(jīng)過________處理，植物油的作用是________；④試驗C中堿石灰的作用是_______________________________________。(2)乙同學(xué)設(shè)計了試驗D(如圖所示)，一段時間后，發(fā)覺試管中的液面上升，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]對比A、B、C中現(xiàn)象可知鐵生銹的外部條件是有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣)。鐵釘生銹所處的環(huán)境為中性環(huán)境時，發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。[答案](1)①有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣)②O2＋4e－＋2H2O=4OH－③煮沸隔絕空氣(或防止氧氣與鐵接觸)④汲取水蒸氣(2)鐵腐蝕汲取氧氣，造成試管內(nèi)氣體體積減小，試管內(nèi)壓強減小12．對金屬制品進行抗腐蝕處理可延長其運用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中通電，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于______處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)愛護法稱為________________。[解析](1)活潑金屬作陽極，陽極材料本身失電子被氧化，其氧化產(chǎn)物為Al2O3，由此可得陽極的電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋。(3)若X為碳棒，則只能用外加電流陰極愛護法，此時開關(guān)K應(yīng)置于N處。若X為Zn，K置于M處，其愛護原理為犧牲陽極愛護法。[答案](1)2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋(2)用銅作陽極可補充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定(3)N犧牲陽極愛護法[素養(yǎng)培優(yōu)練]13．由圖分析，下列敘述正確的是()A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被愛護B．Ⅰ和Ⅱ中Cl－均向Fe電極移動C．Ⅰ和Ⅱ中負極反應(yīng)均是Fe－2e－=Fe2＋D．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋4e－＋2H2O=4OH－A[兩個原電池中正極金屬Fe(Ⅰ中)、Cu(Ⅱ中)不參與反應(yīng)，因此不會被腐蝕，A項正確。Ⅰ中鋅作負極，則氯離子向鋅電極移動，Ⅱ中鐵作負極，則氯離子向鐵電極移動，B項錯誤。Ⅰ中負極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，C項錯誤。Ⅱ中正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，D項錯誤。]14．(素養(yǎng)題)我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．通電時，鋅環(huán)為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．?dāng)嚯姇r，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)：Zn2＋＋2e－=ZnD．?dāng)嚯姇r，仍能防止鐵帽被腐蝕C[通電時，鋅環(huán)連接電源正極，所以鋅環(huán)為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；通電時，陰極上溶液中水電離的氫離子得電子，所以發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，B正確；斷電時形成原電池，鋅環(huán)失電子作負極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，C錯誤；斷電時鋅環(huán)作負極被腐蝕，鐵帽作正極被愛護，屬于犧牲陽極愛護法，D正確。]15．生鐵在pH＝2和pH＝4的鹽酸中發(fā)生腐蝕。在密閉容器中，用壓強傳感器記錄該過程的壓強改變，如圖所示。下列說法中不正確的是()A．兩容器中負極反應(yīng)均為Fe－2e－=Fe2＋B．曲線a記錄的是pH＝2的鹽酸中壓強的改變C．曲線b記錄的容器中正極反應(yīng)是O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．在弱酸性溶液中，生鐵能發(fā)生吸氧腐蝕C[生鐵在pH＝2和pH＝4的鹽酸中均構(gòu)成原電池，鐵作負極，失電子被氧化生成Fe2＋，故A正確；依據(jù)圖像可知，曲線a壓強漸漸增大，氣體增多，說明有氫氣生成，即發(fā)生的是析氫腐蝕，所以曲線a記錄的是pH＝2的鹽酸中壓強的改變，故B正確；曲線b壓強漸漸減小，氣體削減，說明發(fā)生的是吸氧腐蝕，氧氣在正極得電子，pH＝4的鹽酸呈酸性，則正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故C錯誤；在強酸性溶液中生鐵發(fā)生析氫腐蝕，在弱酸性溶液中生鐵發(fā)生吸氧腐蝕，故D正確。]16．關(guān)于鐵生銹的機理有人提出如下4個步驟：①Fe－2e－=Fe2＋②H＋＋e－=H③4H＋O2=2H2O④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O=2Fe2O3·xH2O＋8H＋試依據(jù)以上過程回答下列問題：(1)依據(jù)以上機理，推斷下列說法正確的是________(填序號，下同)。A．以上銹蝕過程發(fā)生的是化學(xué)腐蝕B．從銹蝕反應(yīng)的最終結(jié)果看，水既是氧化劑，又是還原劑C．反應(yīng)的實質(zhì)是氧氣被還原，金屬鐵被氧化D．從反應(yīng)機理看，銹蝕過程發(fā)生的是析氫腐蝕(2)某鐵件需長期浸于水下，為了減緩腐蝕，實行的下列措施正確的有________。A．給鐵件鉚上一些鋅板B．給鐵件通入直流電，把鐵件與電源正極連接C．在制造鐵件時，在鐵中摻入肯定比例的銅制成合金D．在鐵件表面涂上一層較厚的瀝青(3)質(zhì)量為1000g的某鐵件已在水下生銹，若已知整個銹蝕過程中有6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則參與反應(yīng)的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L，生銹后鐵件的質(zhì)量為________g(已知鐵銹Fe2O3·xH2O中x的值為1)。[解析](1)依據(jù)反應(yīng)機理，將方程式疊加：①×4＋②×8＋③×2＋④可得，4Fe＋3O2＋2