专题1 重难突破6 金属腐蚀的实验探究专练-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

重难突破6　金属腐蚀的实验探究专练 优化探究 专题1　化学反应与能量变化 1.一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表: 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 下列说法错误的是(　　) A.随pH的升高,碳钢腐蚀速率逐渐加快 B.pH<4时,正极反应式为2H++2e-===H2↑ C.pH=7时,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH- D.pH=14时,负极反应式为Fe-3e-+4OH-===+2H2O A 由表可知,随pH的升高,碳钢腐蚀速率先减慢后逐渐加快,故A错误;当溶液中pH<4,碳钢主要发生析氢腐蚀,正极反应式为2H++2e-===H2↑,B正确;pH为7时,碳钢发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,C正确;在pH=14的溶液中,碳钢发生吸氧腐蚀,根据图中信息可知负极产物,配平,负极反应式为Fe-3e-+4OH-===+2H2O,D正确。 2.关于研究生铁的锈蚀实验,下列分析错误的是(　　) 序号 实验 现象 ① 将洁净的铁钉放在干燥的试管中,用橡皮塞密封试管口 4天后未观察到明显锈蚀 ② 将洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中,用橡皮塞密封试管口 4天后未观察到明显锈蚀 ③ 将洁净铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里,将试管敞口放置 4天后观察到液面附近明显锈蚀 ④ 将洁净铁钉的一半浸入试管中的食盐水里,将试管敞口放置 2天后观察到液面附近明显锈蚀 A.①中,干燥的O2不能使铁钉明显锈蚀;②中,纯净蒸馏水不能使铁钉明显锈蚀 B.对比③④,在O2存在下,铁钉在食盐水、蒸馏水中的腐蚀速率: V(食盐水)>V(蒸馏水) C.③④均为铁钉在中性环境下发生吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-3e-===Fe3+ D.③④可知铁钉在食盐水里更易发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH- 答案:C ①中,将洁净的铁钉放在干燥的试管中,用橡皮塞密封试管口,4天后未观察到明显锈蚀,说明干燥的O2不能使铁钉明显锈蚀;②中将洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中,用橡皮塞密封试管口,4天后未观察到明显锈蚀,说明纯净蒸馏水不能使铁钉明显锈蚀,故A正确;对比③④的实验结果可知,在O2存在下,铁钉在食盐水中的腐蚀速率大于在蒸馏水中的腐蚀速率,故B正确;在中性或者碱性环境中为吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-===Fe2+,故C错误;对比③④的实验结果可知,铁钉在食盐水里更易发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,故D正确。 3.某小组研究金属电化学腐蚀,实验如下: 实验 装置 5 min时现象 25 min时现象 Ⅰ   铁钉表面及周边未见明显变化 铁钉周边出现少量红色和蓝色区域,有少量红棕色铁锈生成 Ⅱ   铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化 铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化 下列说法正确的是(　　) A.实验Ⅱ中5 min时出现红色区域,说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快 B.实验Ⅱ中正极的电极反应式为4H++O2+4e-===2H2O C.若将Ⅱ中Zn片换成Cu片,推测Cu片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色 D.实验Ⅰ如果使用纯铁材质,铁钉腐蚀速率会更快 C 实验Ⅰ铁钉周边出现少量红色和蓝色区域,正极发生的是氧气得电子的还原反应,即2H2O+O2+4e-===4OH-,使酚酞溶液变红,负极是铁失电子的氧化反应,即Fe-2e-===Fe2+,Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应出现蓝色区域,Fe2++2OH-===Fe(OH)2,合并得到:2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2 +2H2O+O2===4Fe(OH)3,有少量红棕色铁锈生成,实验Ⅱ 5 min时铁钉周边出现红色区域,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化,25 min时铁钉周边红色加深,区域变大,未见蓝色出现,锌片周边未见明显变化,说明Zn保护了Fe,使铁钉的腐蚀速率比实验Ⅰ慢。由上述分析可知,实验Ⅱ中5 min时 出现红色区域,说明铁钉腐蚀速率比实验Ⅰ慢,A错误;实验Ⅱ中金属铁是正极,氧气发生得电子的还原反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,B错误;将实验Ⅱ中Zn片换成Cu片,铁作负极加快腐蚀,推测Cu片周边会出现红色,铁钉周边会出现蓝色,C正确;实验Ⅰ如果使用纯铁材质铁钉只能进行化学腐蚀,而不纯的铁质材料则能够形成电化学腐蚀,电化学腐蚀速率比化学腐蚀快,D错误。 4.为探究金属的腐蚀情况,某同学取一张用饱和 NaCl 溶液浸湿的石蕊试纸,平铺在一块金属板上,按如图所示的方法连接电路。 (1)若试纸为红色石蕊试纸,金属板为一锌片,B 处为一灵敏电流计,接通电路,将铅笔芯(主要成分为石墨)放置在试纸上一段时间,发现电流计指针发生偏转,则铅笔芯与试纸接触处颜色　 　 (填“变蓝”“变白”或“不变色”)。  变蓝 (1)若试纸为红色石蕊试纸,金属板为一锌片,B处为一灵敏电流计,接通电路,则该装置构成原电池,锌作负极,石墨作正极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,故湿润的红色石蕊试纸遇碱变蓝色。 (2)若金属板为一铂片,B 处为一直流电源,接通电源后,若试纸为蓝色石蕊试纸,将铅笔芯放置在试纸上一段时间后,若接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色,则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为  　　　　　　　　　　。  2Cl--2e-===Cl2↑ (2)若金属板为一铂片,B处为一直流电源,接通电源后,则该装置构成电解池,当试纸为蓝色石蕊试纸,将铅笔芯放置在试纸上一段时间后,若接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色,说明石墨电极为阳极,则铅笔芯与试纸接触处的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,生成的氯气和水生成次氯酸,使得内圈褪色。 5.以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。 (1)将滤纸用35%的NaCl溶液润湿,涂上铁粉、碳粉的混合物,贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂,再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸,操作如图所示: ①实验ⅰ的现象说明,得电子的物质是　　　　。  ②为了说明NaCl的作用,需要补充的对照实验是  　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。  O2 用水作电解质,代替氯化钠溶液进行上述实验 (1)①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池,酚酞变红说明生成氢氧根离子,发生吸氧腐蚀,故得电子的物质是O2;②为了说明NaCl的作用,需要补充的对照实验是用水作电解质,代替氯化钠溶液进行上述实验。 (2)向如图所示装置的烧杯a、b中各加入30 mL 3.5%的NaCl溶液,闭合K,指针未发生偏转。加热烧杯a,指针向右偏转。 ①各取a、b中溶液少量,滴加K3[Fe(CN)6]溶液, a中出现蓝色沉淀,b中无变化,b中铁片作　 极。  ②加热后,指针发生偏转的原因可能是  　　　　　　 　　　　　　　　　。  正 温度升高,Fe还原性增强,反应速率加快 (2)①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀,而取a、b中溶液少量,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,a中出现蓝色沉淀,说明a中生成二价铁离子,b中无变化,b中没有二价铁离子生成,所以a中铁片作负极,b中铁片作正极;②加热后,指针发生偏转的原因可能是温度升高,Fe还原性增强,反应速率加快。 (3)用(2)中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响,向烧杯a、b中各加入30 mL不同质量分数的NaCl溶液,实验记录如表所示。 实验 a b 指针偏转方向 Ⅰ 0.1% 0.01% 向右 Ⅱ 0.1% 3.5% 向左 Ⅲ 3.5% 饱和溶液 向右 ①实验Ⅱ中,b中电极发生的电极反应是 　　　　　　　　　　　　。  ②实验Ⅲ中,铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀,查阅资料可知:在饱和NaCl溶液中O2浓度较低,钢铁不易被腐蚀。设计实验证明: ____________________________________________________________  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 Fe-2e-===Fe2+ 另取两个烧杯,分别向其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液,再分别 滴加几滴K3Fe(CN)6溶液,然后向其中一个烧杯中通入O2,观察现象 (3)①依据表中实验Ⅱ数据及指针向左偏转,可知:b极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应式:Fe-2e-===Fe2+;②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响,可以设计对比实验,如下:另取两个烧杯,分别向其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液,再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液,然后向其中一个烧杯中通入O2,观察现象 $$