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．生活中处处有化学，下列有关说法正确的是 Ⅰ Ⅱ 现象 切过咸菜的刀不及时清洗，不久便会因被腐蚀而出现锈斑 深埋在潮湿土壤中的供水铁管道，在硫酸盐还原菌作用下出现漏水 原理图 A．Ⅰ和Ⅱ发生的都是吸氧腐蚀 B．Ⅰ和Ⅱ中Fe都为负极，电极反应式是 C．输送暖气的铁管道极易发生Ⅱ中的腐蚀 D．Ⅰ中锈斑的主要成分是 2．最近，考古学家在江苏建湖发现一处钱币窖藏遗存，出土钱币约1.0吨，除少量的唐代开元通宝钱币外，大部分为宋代钱币，钱币主要成分是铜合金。下列叙述错误的是 A．钱币表面绿色物质的主要成分是 B．钱币中铜在地下主要发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C．钱币在窖藏中发生电化学腐蚀时铜被氧化 D．保护钱币措施有保持干燥、涂保护层等 3．实验是化学研究的基础，下列关于铁及其化合物的实验描述正确的是 A．实验Ⅰ：蒸干溶液可得到硝酸铁固体 B．实验Ⅱ：溶液红色变浅，证明增大，平衡逆向移动 C．实验Ⅲ：滴加溶液，溶液不变红，可以证明锌比铁活泼 D．实验Ⅳ：可探究、对分解反应催化效果的优劣 4．某HCOOH燃料电池的工作原理如图所示，其中，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是 A．负极反应为HCOO-+2OH--2e-=HCO+H2O B．电池工作时，需补充的物质A为H2SO4 C．理论上，当有2mol HCOO-参加反应时，消耗1molFe3+ D．该电池放电的本质是将HCOOH与O2反应的化学能转化为电能 5．相同材质的铁在图中的四种情况下最易被腐蚀的是 A． B． C． D． 6．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在图所示的情境中，下列有关说法正确的有个。 ①阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ ②金属M的活动性比Fe的活动性弱 ③钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 ④钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 A．0 B．1 C．2 D．3 7．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁设施的电极反应式为Fe-2e→Fe2+ B．这是牺牲阳极的阴极保护法，活泼的金属M做阳极 C．钢铁设施表面因有电子流入而被保护 D．通常情况下，钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 8．化学与生产、生活和社会发展密切相关，下列叙述正确的是 A．港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐，依据的是外加电流的保护法 B．华为5G手机麒麟9000芯片(HUAWEIKirin)主要成分是二氧化硅 C．用于自来水的消毒和净化，是因为具有强氧化性，被还原后生成的水解生成胶状物净化水 D．根据反应可推知硅酸酸性比碳酸强 二、填空题 9．液氨中存在平衡：。如图1所示为电解池装置，以的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。b电极连接的是电源的_______(填“正”或“负”)极；a电极的反应为_______。电解过程中，阴极附近浓度_______(填“增大”“减小”或“不变”)；理论上阴、阳极产生的气体物质的量之比为_______。 10．如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，请回答下列问题。 (1)若a电极材料为碳、b溶液为溶液，则正极的电极反应式为_______，当有1.6g负极材料溶解时，转移的电子为_______。 (2)若a电极材料为铁、b溶液为浓硝酸，电流表的指针也会偏转，则电子的流向为_______填电极材料，下同)，溶液中的向_______极移动。 (3)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池的示意图如上，则该燃料电池工作时，负极的电极反应式为_______，电池的总反应方程式为_______。 11．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。 (1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。负极电极反应式为_______。 (2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______，当线路中转移0．2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为_____g。 (3)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，以甲醇做燃料的电池，如图所示， ①负极反应式是_____，H+从_____极到____极(填a或b)。 ②正极反应式为_________。 12．依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________(填化学式)； (2)银电极为电池的________极，其电极反应为________________________； (3)盐桥中的移向________溶液； (4)正极增重21.6g，转移电子数________。 13．以甲醇()为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类燃料电池工作原理示意图。 (1)通入的电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，通入甲醇的电极反应式为___________。 (2)用甲醇燃料电池电解2L 1mol/L硫酸铜溶液，若两极共收集到气体89.6L(标准状况下)则电路中共转移___________个电子。 (3)如下图所示，若用上述甲醇燃料电池做电源，石墨作电极，模拟氯碱工业。则电极a的电极反应式为___________；电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，阳离子交换膜左侧反应室中减少的离子的物质的量为___________mol。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．由图可知，Ⅱ中还原菌作用下硫酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氢硫酸根离子，没有氧气参与正极放电，所以Ⅱ发生的不是发生吸氧腐蚀，故A错误； B．由图可知，Ⅰ和Ⅱ中铁都为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，故B错误； C．输送暖气的铁管道暴露在空气中，极易发生Ⅰ中的吸氧腐蚀，故C错误； D．由图可知，Ⅰ中发生的是吸氧腐蚀，锈斑的主要成分是，故D正确； 故选D。 2．B 解析：A．钱币是铜合金，钱币表面绿色物质是铜绿，主要成分是碱式碳酸铜，其化学式是Cu2(OH)2CO3，故A说法正确； B．吸氧腐蚀正极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-，析氢腐蚀是电解质溶液显酸性，正极反应式为2H++2e-=H2↑，根据金属活动顺序表，铜没有氢活泼，不能置换出氢气，即不能发生吸氢腐蚀，故B说法错误； C．在潮湿环境会发生电化学腐蚀，铜作负极，发生氧化反应，故C说法正确； D．保护钱币，应防止铜发生腐蚀，可采取的措施保持干燥环境、涂保护层等，故D说法正确； 答案为B。 3．D 解析：A．水解的离子方程式为，硝酸铁溶液水解得到氢氧化铁和硝酸，加热和硝酸挥发或分解，均促进水解，故实验Ⅰ蒸干溶液得不到硝酸铁，A错误； B． 实验Ⅱ中反应为，该可逆反应的本质为Fe3+(aq)+3SCN-(aq)Fe(SCN)3(aq)，加入氯化钾固体，对平衡无影响，B错误； C． 假如铁为负极，其氧化产物为亚铁离子，滴入溶液时溶液也不变红，故实验Ⅲ不可以证明锌比铁活泼，C错误； D． 实验Ⅳ变量只有金属离子，可通过产生气体的快慢程度比较、对分解反应催化效果的优劣，D正确； 答案选D。 4．C 【分析】燃料电池左侧HCOO-转化为HCO，C元素被氧化，所以为负极，右侧Fe3+被还原为Fe2+，为正极；燃料电池右侧装置中Fe2+在被氧气氧化为Fe3+，循环使用。 解析：A．据图可知左侧HCOO-被氧化为HCO，电解质溶液显碱性，所以电极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO+H2O，A正确； B．右侧储罐中Fe2+被氧气氧化Fe3+，反应应在酸性环境下进行，同时生成硫酸钾，故A为H2SO4，B正确； C．根据电极反应式可知2mol HCOO-参加反应时转移4mol电子，所以消耗4molFe3+，C错误； D．该装置Fe3+、Fe2+循环转化，本质上O2为氧化剂，所以该电池放电的本质是将HCOOH与O2反应的化学能转化为电能，D正确； 综上所述答案为C。 5．A 解析：A．Fe、Cu和食醋构成原电池，Fe易失电子作负极、Cu作正极，加速铁的腐蚀，A正确； B．该装置不能构成原电池，两极均为铁活动性没差异，B错误； C．该装置不能构成原电池，Cu和食盐水不反应，Fe和食盐水被Cu隔开，则Fe被保护，C错误； D．该装置构成原电池，Zn易失电子作负极、Fe作正极，则Fe被保护，D错误； 答案选A。 6．B 解析：图示保护金属的方法为牺牲阳极的阴极保护法，利用了原电池原理，此处阳极、阴极实际是原电池负极、正极，根据原电池原理，金属M的活泼性要比铁强，才能保护钢铁设施，②说法错误；此时Fe被保护，不发生反应，①说法错误；由于负极（图示阳极M）失去的电子流入正极（图示阴极），故此时钢铁设施表面积累大量电子，从而被保护，③说法正确；由于海水中含有大量的电解质，故其导电能力比河水强，所以钢铁在海水中腐蚀速率更快，④说法错误；综上所述，只有③说法正确，故答案选B。 7．C 解析：A．钢铁设施被保护，所以钢铁设施为正极，发生还原反应，A错误； B．金属M的活泼性比Fe的活泼性强，是原电池装置，所以金属M为负极，不是阳极，B错误； C．金属M为负极，钢铁设施为正极，表面因有电子流入而被保护，C正确； D．海水中有大量的盐溶解，导电能力更强，更容易腐蚀，所以钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D错误； 综上所述答案为C。 8．C 解析：A．港珠澳大桥使用高性能富锌底漆防腐，锌为负极，失电子，被腐蚀，保护了钢体大桥，是牺牲阳极的阴极保护法，A错误； B．手机芯片主要成分是硅单质而不是二氧化硅，B错误； C．具有强氧化性，可以杀菌消毒，其还原产物水解后生成胶体，具有吸附性，可以达到净水目的，C正确； D．根据元素周期律，碳元素的非金属性强于硅元素，碳酸的酸性强于硅酸， 反应在高温下能发生，是因为生成了气体，D错误； 故选C。 二、填空题 9． 正 增大 【分析】通过电池中物质化合价的变化判断得失电子，可以确定电池的阴阳极。图1中b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极。 解析：根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极；电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：；电解过程中，阴极附近产生，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大；每反应产生1molH2，转移2mol电子，每反应产生1mol N2，转移6mol电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1。 10． 铜(或)→铁(或) 铜(或) 解析：(1)若a电极材料为碳、b溶液为FeCl3溶液，则该原电池中自发进行的氧化还原反应为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，所以铜电极为负极，碳电极为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+；负极反应为Cu-2eˉ=Cu2+，1.6gCu的物质的量为，所以转移电子0.05mol，故答案为：Fe3++e-=Fe2+；0.05； (2)若a电极材料为铁、b溶液为浓硝酸，由于Fe在浓硝酸中发生钝化，所以总反应为铜和浓硝酸的反应，铜被氧化，所以铜电极为负极，铁电极为正极，原电池中电子从负极经导线流向正极，即从铜电极→铁电极；电解质溶质中阴离子流向负极，所以向铜电极移动，故答案为：铜(或)→铁(或)；铜(或Cu)； (3)液氨-液氧燃料电池的总反应为，负极反应为，故答案为：；。 11． Pb – 2e- + SO= PbSO4 Cu 6.4 g 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+ b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 【分析】原电池中负极发生失电子的氧化反应；根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，铜元素由0价变为+2价，铜发生氧化反应；根据图示CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，b极为负极；O2发生得电子的还原反应生成H2O，a极为正极。 解析：(1)在原电池中负极发生失电子的氧化反应，Pb失电子，化合价升高发生氧化反应，则负极电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4。 (2)根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜化合价升高，则负极电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，铁元素化合价降低，则正极电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，故负极所用电极材料为Cu；根据电极反应式可知，当线路中转移0.2mol电子时，被腐蚀Cu的物质的量为0.1mol，被腐蚀铜的质量为0.1mol×64g/mol=6.4g。 (3)根据图示CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，b极为负极；O2发生得电子的还原反应生成H2O，a极为正极。 ①综上分析，负极反应物为CH3OH，原电池中阳离子向正极迁移，H+从负极到正极，H+从b极到a极。 ②正极O2发生得电子的还原反应生成H2O，1moO2得到4mol电子，正极电极反应式为3O2+12e-+12H+=6H2O。 12． Cu AgNO3 正 Ag＋＋e－＝Ag Cu(NO3)2 0.2NA 【分析】根据题意，Cu化合价升高，失去电子，是原电池的负极，银离子在正极得到电子，电解液为硝酸银。 解析：(1)左边为负极，因此电极X的材料是Cu；电解质溶液Y是AgNO3；故答案为：Cu；AgNO3。 (2)根据题意分析得到银电极为电池的正极，其电极反应为Ag＋＋e－＝Ag；故答案为：正；Ag＋＋e－＝Ag (3)根据原电池离子移动方向是“同性相吸”原理，盐桥中的移向负极移动即向Cu(NO3)2溶液；故答案为：Cu(NO3)2。 (4)根据正极Ag＋＋e－＝Ag，正极增重21.6g即物质的量为，转移电子数0.2NA；故答案为：0.2NA。 13． 正极 或 0.02 解析：(1)通入氧气的电极为正极；负极上甲醇失去电子，发生氧化反应，在碱性电解质中生成，电极反应式为：；故答案为：正极；； (2)，当阴极Cu2+完全放电后，阳极氢氧根离子失电子放出氧气反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，所以放出氧气为，生成气体总物质的量，所以继续电解还要生成4mol-1mol=3mol气体，这时相当于电解水，总反应为2H2OO2↑+2H2↑，则又会生成1mol氧气，所以电解过程中一共放出2mol氧气，电路中共转移2mol×4=8mol电子，即电路中共转移电子个数为或，故答案为：或； (3)如图所示，阳离子由a极向b极移动，则a极为阳极，发生氧化反应，电极反应为：；阴极反应为：,电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，，转移的电子物质的量为，阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，阳极消耗Cl-的物质的量为0.01mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价钠离子，即通过交换膜的Na+的物质的量为0.01mol，所以阳极反应室中减少的离子的物质的量为0.01mol+0.01mol=0.02mol；故答案为：；0.02。 学科网（北京）股份有限公司 $$