4.3金属的腐蚀与防护 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.3金属的腐蚀与防护同步练习题 一、选择题 1．在船体的钢铁外壳上镶嵌锌块可以有效避免船体遭受腐蚀。下列说法不正确的是 A．锌块作原电池的负极 B．钢铁在海水中易发生吸氧腐蚀 C．电子由船体钢铁外壳向锌块移动 D．在海水中阳离子向船体钢铁外壳移动 2．化学与人类生产、生活密切相关，下列说法不正确的是 A．过量施用化肥会造成水体富营养化，产生水华等污染现象 B．电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法 C．葡萄酒中通常含有微量，既可以杀菌又可以防止营养成分被氧化 D．“奋斗者”号全海深载人潜水器的载人舱用的钛合金比纯金属钛具有更高的强度、韧性和熔点 3．利用光伏电池与膜电解法制备溶液的装置如下图所示，下列说法不正确的是 A．该光伏电池的电极为正极 B．该离子交换膜为阴离子交换膜，由左池向右池迁移 C．电解池中阴极的电极反应式为 D．电路中有电子通过时，阳极室生成 4．全固态锂电池能量密度大，安全性高，拓宽了电池工作温度范围和应用领域。一种全固态锂—空气电池设计如图，电池总反应为：O2+2Li=Li2O2。下列说法正确的是 (注：复合电极包含石墨、催化剂及放电时生成的Li2O2) A．放电时，外电路电流的方向是由Li电极流向复合电极 B．充电时，Li电极应与电源的正极相连 C．充电时，阳极的电极反应为：Li2O2-2e-=O2+2Li+ D．放电时，如果电路中转移1mol电子，理论上复合电极净增重7g 5．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法错误的是 A．铅蓄电池属于二次电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒变软 C．碱性氢氧燃料电池负极反应式为 D．铅蓄电池工作过程中，每通过电子，负极质量减轻 6．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。下列说法正确的是 A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀最严重区域和生锈最多的区域是同一区域 C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应： D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 7．把铁钉和碳棒用导线连接后浸入食盐水中，可能出现的现象是 A．碳棒上放出氯气 B．碳棒上放出氧气 C．铁钉上放出氢气 D．铁钉锈蚀 8．在表面无锈的铁片上滴食盐水，一段时间后有铁锈出现。此过程反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法不正确的是 A．铁片发生氧化反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C．铁片腐蚀中正极发生的电极反应：2H2O+O2+4e-=4OH- D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 二、填空题 9．如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题 (1)甲池是_______装置(填“原电池”或“电解池”) (2)写出电极反应式：通入CH4的电极_______。 (3)反应一段时间后，甲池中消耗1.6g甲烷，则乙池中某电极的质量增_______g。 (4)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前可加入的物质是____ (5)某工厂烟气中主要含SO2，可用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 ①图中a极要连接电源的_______(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是_______。 ②放电的电极反应式为_______。 10．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L-1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。 回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨___________(填“a”或“b”)。 (2)电池工作时，盐桥中的移向___________(填“甲”或“乙”)烧杯。 (3)两烧杯中的电极反应式分别为甲___________；乙___________。 (4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L-1，则反应中转移的电子为___________mol。 11．材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。 (1)试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质是_________。 A．玻璃 B．陶瓷 (2)钢铁是目前用量最大的铁合金。钢铁接触海水发生电化学腐蚀，其负极反应式为_________； A．O2+2H2O+4e-=4OH- B．Fe-2e-=Fe2+ (3)太阳能电池现已被广泛使用。生产太阳能电池主要用到的是_________(填字母)。 A．晶体硅 B．石墨 C．金属锂 (4)钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中易发生_________(填“化学”或“电化学”)腐蚀，在铁制闸门上常嵌入_________(填“铜块”、“锌块”)来保护闸门防止腐蚀。 12．(1)能源是当今社会发展的三大支柱之一。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，主要成分为甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为：______________，标准状况下，11.2L甲烷燃烧时，转移电子的物质的量为_____mol。 (2)钢铁的腐蚀现象非常普遍，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，某同学按下图进行钢铁腐蚀的模拟，则负极的电极反应为 _____________，正极的电极反应式为____________。 13．某研究性学习小组设计了如图装置探究钢铁的腐蚀与防护。 (1)装置A的保护方法称为___________；装置B中总反应的离子方程为___________。 (2)为验证装置A的保护方法，实验小组进行了如下实验(烧杯内均为经过酸化的3％溶液)。 查阅资料： ①铁氰化钾俗称赤血盐钾，可溶于水，其水溶液中含有铁氰根配离子。 ②(蓝色沉淀) 实验a：Fe表面生成蓝色沉淀 实验b：试管无明显变化 实验a中，蓝色沉淀出现，证明溶液中存在___________(填微粒化学符号)。 实验小组对该微粒来源进行了探究。 假设一： 假设二：___________(用文字表述即可) 对比a和b两组实验，可推断假设一不成立。 将Zn换成Cu，___________(填“能”或“不能”)直接以实验a判断比活泼。 为了进一步验证装置A的保护方法，实验小组进行了实验c。 实验c： 请参照实验a、实验b以文图形式完善实验c__________。 【参考答案】 一、选择题 1．C 【分析】在船体的钢铁外壳上镶嵌锌块可形成原电池，其中锌作负极、钢铁作正极。 解析：A．牺牲阳极法安装活泼金属做原电池负极，被保护的钢铁做正极，锌块作负极，A项正确； B．海水中pH接近中性，易发生吸氧腐蚀，B项正确； C．原电池中电子从负极经外电路流向正极，C项错误； D．原电池正极得电子，电解质中阳离子向正极移动，D项正确； 答案选C。 2．D 【分析】水体富营养化，导致水污染。利用原电池原理，负极被腐蚀，正极被保护，习惯叫法是牺牲阳极的阴极保护法，细菌主要成分是蛋白质，根据蛋白质变性条件判断；合金的特点是熔点低，硬度大的特点。 解析：A．过量使用的化肥会随雨水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象，A正确； B．金属内胆由铁合金制成，镁的金属活动性强于铁，镁棒作原电池的负极，从而保护了金属内胆不被腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法，B正确； C．葡萄酒中通常含有微量，可以起到杀菌的作用，二氧化硫具有较强的还原性，可以起抗氧化作用，防止营养成分被氧化，C正确； D．钛合金比纯金属钛具有更高的强度、韧性，但熔点比纯钛低，D错误。 故选答案D。 【点睛】本题考查化学与STSE，根据金属的腐蚀、蛋白质的性质、合金的性质进行判断。 3．B 解析：A．从图示看出，光伏电池内负电荷向极移动，则极为负极，电极为正极，故A正确； B．在石墨极发生反应后变为，发生了氧化反应，与结合变为而流出，消耗了硫酸根离子，因此右池中的向左池迁移，不断进行补充，故B错误； C．由图可知，纯铜为阴极，电极反应式为： ，故C正确； D．串联电路中转移电子数相等，石墨极为阳极，发生氧化反应，，电路中有电子通过时，阳极生成，质量为，故D正确； 故选B。 4．C 【分析】根据电池总反应为：O2+2Li=Li2O2，可知放电时，Li在负极发生失电子的氧化反应生成Li2O2，氧气在正极发生得电子的还原反应；充电时，阳极反应与电源的正极反应相反，阴极连接电源的负极，与其电极反应式相反，据此分析解答。 解析：A．原电池中电流从正极沿外电路流向负极，Li电极为负极，复合电极为正极，则电流由复合电极流向Li电极，故A错误； B．充电时，Li电极应与电源的负极相连，故B错误； C．根据上述分析可知，充电时，阳极的电极反应为：Li2O2-2e-=O2+2Li+，故C正确； D．放电时，如果电路中转移1mol电子，理论上复合电极有0.5mol生成，即净增重23g，故D错误； 答案选C。 5．D 解析：A．铅蓄电池可以冲放电，属于二次电池，A正确； B．干电池在长时间使用后，锌筒作为负极被消耗，厚度减小而变软，B正确； C．碱性氢氧燃料电池负极氢气失去电子发生氧化反应，反应式为，C正确； D．铅蓄电池工作过程中，负极反应为，每通过电子，消耗1mol硫酸铅生成1mol，负极质量减轻64g，D错误； 故选D。 6．D 解析：A．铁作负极，发生失电子的氧化反应，选项A错误； B．铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，选项B错误； C．铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，选项C错误； D．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，选项D正确。 答案选D。 7．D 解析：氯化钠溶液呈中性，中性条件下，Fe、C和NaCl溶液构成原电池，Fe易失电子作负极、C作正极，Fe发生吸氧腐蚀，负极、正极反应式分别为Fe-2e-=Fe2+、O2+4e-+2H2O=4OH-，亚铁离子和氢氧根离子发生反应Fe2++2OH-=Fe(OH)2，氢氧化亚铁不稳定，易被氧气氧化生成红褐色沉淀氢氧化铁，发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，氢氧化铁失水生成Fe2O3．xH2O，Fe2O3．xH2O为铁锈的主要成分，所以看到的现象为铁钉锈蚀； 故选D。 8．B 解析：A．铁作负极，失电子发生氧化反应，A正确； B．铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，B错误； C．铁作负极，失电子被氧化，正极氧气得电子被还原，对应电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，C正确； D．在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，D正确； 故答案选B。 二、填空题 9．(1)原电池 (2)CH4-8e-+10OH-=+ 7H2O (3)86.4g (4)Ag2O (5) 负 较浓的硫酸 -2e-= +2H+ 【分析】由题干装置图可知，甲池为CH4燃料电池，通入CH4的一极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O，通入O2的一极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；乙池为电解AgNO3溶液，电极B与正极相连，是阳极，发生氧化反应，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，A电极与电源负极相连，是阴极，发生还原反应，电极反应为：Ag++e-=Ag，据此分析解题。 解析：（1）由分析可知，甲装置是一个燃料电池，是把化学能转变为电能的装置，是原电池，故答案为：原电池； （2）由分析可知，燃料电池中通入燃料的一极为负极，即CH4电极是负极，发生氧化反应，电极反应为：CH4-8e-+10OH-=+ 7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=+ 7H2O； （3）甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+ 7H2O，消耗1.6g甲烷的物质的量为0.1mol，转移电子0.8mol，根据Ag++e-=Ag，乙池阴极增重银的质量为：0.8mol×108g/mol=86.4g，故答案为：86.4； （4）乙池电池反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，向溶液中加入氧化银，氧化银与硝酸反应又生成硝酸银和水，可使溶液恢复到电解前的状况，故答案为：Ag2O； （5）①根据电解池中阴阳离子的移动方向：阳离子移向阴极可以判断①图中a极要连接电源的负极，在阳极失去电子变成，所以C口流出的物质是H2SO4，故答案为：负；较浓的硫酸； ②失电子生成，则放电的电极反应式为-2e-+H2O=+2H+， 故答案为：-2e-+H2O=+2H+。 10． a 乙 ＋5e-＋8H＋=Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋-5e-=5Fe3＋ 0.5 解析：(1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。 (2)电池工作时，阴离子移向负极，由反应方程式可知石墨b是负极，所以向乙烧杯移动。 (3)根据总反应可甲烧杯中溶质可知甲烧杯中的电极反应式为＋5e-＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－=5Fe3＋。 (4)溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol ·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5 mol·L－1×0.2 L=0.1 mol，转移的电子为0.1 mol×5=0.5 mol。 11．(1)A(2)B(3)A(4) 电化学 锌块 解析：（1）试管、烧杯和烧瓶等化学仪器的主要材质都是玻璃，属于传统硅酸盐产品，传统硅酸盐产品还有陶瓷和水泥，故选A，故答案为：A。 （2）钢铁在海水中发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故选B。 （3）硅位于金属和非金属分界线处，其单质属于半导体材料，常常用于制作太阳能电、硅芯片等，故选A。 （4）钢铁是日常生活中使用最为广泛的金属，在潮湿的环境中钢铁表明有一层中性或酸性的水膜，易发生电化学腐蚀；原电池负极的金属加速被腐蚀，原电池正极的金属被保护，铁、锌和电解质溶液构成原电池，锌易失电子作负极，所以铁被保护，在铁制闸门上常嵌入锌块来保护闸门防止腐蚀。 12． CH4+2O22H2O+CO2 4 Fe－2e－＝Fe2＋ O2+4e－+2H2O＝4OH－ 解析：(1)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：CH4+2O22H2O+CO2，标准状况下，11.2L甲烷是0.5mol，完全燃烧时消耗1mol氧气，转移电子的物质的量为1mol×4＝4mol。 (2)铁是活泼的金属，在自来水中腐蚀时铁是负极，则负极的电极反应为Fe－2e－＝Fe2＋，在自来水中铁发生的是吸氧腐蚀，则正极的电极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－。 13．(1) 牺牲阳极的阴极保护法 (2) 将氧化 不能 解析：（1）装置A是原电池装置，利用锌连接作为负极，铁作为正极被保护，其保护方法称为牺牲阳极的阴极保护法；装置B为电解池，石墨连接正极为阳极，阳极上溶液中的氯离子失电子产生氯气，铁连接负极为阴极，阴极上水电离出的氢离子得电子产生氢气，故总反应的离子方程为； （2）因为锌作为负极，还产生蓝色沉淀，可能是铁被氧化，产生Fe2+，从而产生蓝色沉淀，故答案为Fe2+；将氧化； 将Zn换成Cu，不能直接以实验a判断Fe比Cu活泼，因为Fe可能被氧化；答案为不能； 为了进一步验证装置A的保护方法，实验小组进行了实验c，让铁直接浸入酸化的3％溶液中一段时间后，用胶头滴管吸取少量铁附近的溶液，滴入溶液，观察试管内是否生成蓝色沉淀，答案为。 学科网（北京）股份有限公司 $$