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．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 A．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 B．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是： 2．下列图示与对应的叙述相符的是 A．牺牲阳极的阴极保护法 B．粗铜的精炼 C．中和反应反应热的测定 D．未知浓度盐酸的滴定 A．A B．B C．C D．D 3．如图是以Cu和Zn为电极的两种原电池，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列相关叙述正确的是 A．(a)和(b)均为Zn作负极反应物和负极材料，Cu作正极反应物和正极材料 B．(a)和(b)相比，(a)的能量利用率更高，电流更稳定 C．(a)中Cu2+移向Cu电极，SO移向Zn电极 D．(b)中Zn片质量减少6.5g时，理论上电路中转移0.1NA个电子 4．化学与生活、社会、科技和环境密切相关。下列说法正确的是 A．地下管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀 B．电解过程中，化学能转化为电能“储存”起来 C．催化剂可降低水分解反应的焓变，有利于开发氢能源 D．电器着火可用泡沫灭火器灭火 5．下列实验操作或方案一定能达到相应实验目的的是 选项 实验操作或方案 实验目的 A 将AlCl3溶液加热蒸干 制备无水AlCl3 B 将含H2S的HCl气体通过CuSO4溶液 除去HCl中的H2S C 测定NaA溶液和NaB溶液的pH 比较HA和HB的酸性强弱 D 将一滴含酚酞的食盐水滴到铁片上，观察液滴周围的颜色变化 证明Fe能发生吸氧腐蚀 A．A B．B C．C D．D 6．化学与生产、生活、科技等密切相关。下列说法错误的是 A．制作电饭锅内胆的304不锈钢属于合金 B．制作亚克力浴缸的聚甲基丙烯酸甲酯属于有机高分子材料 C．大力实施矿物燃料的脱硫脱硝，可以减少、的排放 D．喷油漆、涂油脂、电镀或金属表面钝化，都是金属防护的物理方法 7．Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是 A．电源a极为正极 B．阴极区a%＞b% C．阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O D．每产生1molNa2FeO4，有8molNa+通过左侧离子交换膜 8．海水资源的开发利用是自然资源开发利用的重要组成部分。氯碱工业是高耗能产业，某化学学习小组设想将其与氢氧燃料电池相结合可以有效降低能耗，其原理如下(A、B、C、D为惰性电极)。下列说法正确的是 A．乙池中C电极上的反应为 B．乙池中通过交换膜向C电极移动 C．甲池中每生成2mol ，乙池中便会消耗22.4L D．甲池中发生的总反应为 9．金属腐蚀对国家经济造成的损失非常严重，了解金属的腐蚀与防护具有重要意义。下列说法正确的是 A．白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀 B．燃气灶中心部位的铁生锈发生的主要是电化学腐蚀 C．将钢闸门连接到直流电源的负极加以保护是应用了牺牲阳极的阴极保护法 D．把金属制成防腐的合金(如不锈钢)，应用的是电化学保护法 10．金属的腐蚀与防护和生活密切相关，下列有关说法正确的是 A．银首饰表面变黑属于电化学腐蚀 B．图中氧气传感器测得氧气体积分数变小，说明三颈瓶中发生的一定只有吸氧腐蚀 C．图中压强传感器测得压强变小，说明三颈瓶中发生的一定以吸氧腐蚀为主 D．海里在轮船外面连接一块废铜块保护轮船的方法叫牺牲阳极的阴极保护法 二、填空题 11．金属腐蚀的定义和分类 (1)定义：金属表面因与周围的物质发生___________而遭到破坏的现象。 (2)实质：金属原子___________的过程。 (3)分类：化学腐蚀和___________。 12．研究能量的转化与利用具有重要的现实意义。 (1)依据下列金属腐蚀的有关示意图回答问题。 ①图a插入海水中的铁棒(含碳量为10.8%)越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越_______(选填“轻微”、“严重”) ②图b铁棒上的接触导线由N改置于M时，铁的腐蚀速率_______(选填“减小”、“增大”)。 ③图c为牺牲阳极的阴极保护法，钢闸门应与外接电源的_______极相连。 ④图d在反应过程中U形管内左侧液面的变化是：_______ 。 (2)应用电化学原理回答下列问题。 ①上述三个装置中，负极反应物在化学性质上的共同特点是：_______。 ②甲中电流计指针偏移时，含KCl的盐桥中Cl-离子移向电极所在的溶液是：_______。 ③乙中电池工作时，负极区KOH溶液的浓度将逐渐_______。 ④丙放电一段时间后进行充电，充电时该电池发生反应的化学方程式为_______。 (3)铁及其化合物在处理工业废水、废气过程中发挥着重要作用。 ①工业上用铁的化合物除硫化氢：2[Fe(CN)6]3-+ CO+HS- =2[Fe(CN)6]4-+ HCO+S↓，可通过图1使[Fe(CN)6]3-再生。电解时，阳极的电极反应式为_______；电解过程中阴极区溶液的pH_______(填“变大”、 “变小”或“不变")。 ②图2以铁作电极电解除铬。已知转化反应：Cr2O+ H2O2CrO+2H+； 氧化性强弱：Cr2O>CrO。 (i)电解过程中主要反应之一：Cr2O+6Fe2++17H2O= 2Cr(OH)3↓+6Fe(OH)3↓+10H+；图中气体a的主要成分是_______。 (ii)在电解过程中，不同pH、通电时间与Cr元素的去除率关系如图3所示，其中pH=10相比pH=4时Cr元素去除率偏低的原因可能是_______。 13．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________。 14．研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的。 (1)请设计一个实验装置，使铜与稀硫酸反应生成硫酸铜与氢气。在下面的方框内画出装置图，并标明电极材料名称和电解质溶液名称。_________ (2)钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图1所示： ①写出石墨电极的电极反应式：___________。 ②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中方框内所示位置作出修改。_________ ③写出修改后石墨电极的电极反应式___________。 (3)利用如图2装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为___________。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：A．采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，与外加直流电源的正极相连，则输油管做阳极，更易被腐蚀，故A错误； B．锌、铁和电解质溶液可形成原电池，锌作负极，铁做正极，加快了锌的腐蚀，对铁制品起保护作用，故B正确； C．铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，铁作正极被保护，该方法是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确； D．弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，故D正确； 故选：A。 2．B 解析：A．A装置是利用电解原理防止钢闸门生锈，即外加电流的阴极保护法，其中钢闸门接外加电源的负极、作阴极，发生得电子的还原反应，A错误； B．粗铜的精炼中粗铜作阳极，纯铜作阴极，B正确； C．中和反应反应热的测定装置中，需要安装环形玻璃搅拌棒，以及烧杯空腔加入隔热材料等，C错误； D．酸碱中和滴定中，NaOH为碱，应装在碱式滴定管中，D错误； 故选B。 3．C 解析：A．活泼金属作负极，所以两原电池都是Zn作负极材料及负极反应物，Cu作正极材料，但是在正极发生反应的是而不是Cu，选项A错误； B．(b)为双液原电池，避免了Zn与溶液接触，但(a)为单液原电池，负极Zn与溶液接触，部分会直接与Zn在负极反应，能量利用率低且电流不稳定，选项B错误； C．阳离子移向正极，阴离子移向负极，选项C正确； D．(b)中Zn片质量减少6.5 g时，理论上电路中转移电子，数目为，选项D错误； 答案选C。 4．A 解析：A．地下管道用导线连接锌块后，锌、管道的铁及周围的电解质溶液构成原电池。锌为原电池的负极，先被氧化，管道的铁得到了保护，故可以减缓管道的腐蚀，A正确； B．在电解过程中，电能转化为化学能而将能量“储存”起来，B错误； C．催化剂可降低反应的活化能，加快化学反应速率，因而有利于开发氢能源，但催化剂不能改变水分解反应的焓变，C错误； D．普通泡沫灭火器不可用于扑灭带电设备的火灾，因为喷出的泡沫中含有水分，家用电器着火可使用干粉灭火器和二氧化碳灭火器，D错误； 故答案为：A。 5．D 解析：A．AlCl3是强酸弱碱盐，在溶液中会发生盐的水解反应产生Al(OH)3、HCl，水解反应的化学方程式为：AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl，将溶液加热蒸干，HCl挥发逸出，导致平衡正向移动，最终得到的固体是Al(OH)3，而不能得到AlCl3固体，A不选； B．将含H2S的HCl气体通过CuSO4溶液，HCl易溶于水，H2S和CuSO4反应生成CuS沉淀，B不选； C．相同条件下，测定相同浓度的NaA溶液和NaB溶液的pH，可比较HA和HB的酸性强弱，C不选； D．食盐水为中性，铁发生吸氧腐蚀，则正极附近溶液显碱性，遇酚酞变红，可证明Fe能发生吸氧腐蚀，D选； 故选D。 6．D 解析：A．合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质；304不锈钢属于合金，A正确； B．聚甲基丙烯酸甲酯属于有机合成高分子材料，B正确； C．矿物燃料的脱硫脱硝，可以减少、的排放，减少污染物的污染，C正确； D．金属表面钝化的过程生成新物质，属于化学方法，D错误； 故选D。 7．C 【分析】Fe电极失去电子，Fe电极作阳极，电极反应式为，阴极区发生的电极反应为； 解析：A．根据Fe电极失去电子，Fe电极作阳极，电源b极为正极，A错误； B．阴极区发生的电极反应为，中间浓NaOH溶液通过阳离子交换膜进入左侧，致使NaOH溶液浓度增大，，B错误； C．阳极的电极反应式为，C正确； D．每产生电路中转移了，阳极产生，为了使电荷守恒，有通过左侧离子交换膜，D错误； 故选：C。 8．D 【分析】通入氢气的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，则A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，据此解答。 解析：A．乙池C上通入氢气，为原电池的负极，溶液为氢氧化钠溶液，故电极反应为，A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，即钠离子通过钠离子交换膜向D极移动，B错误； C．甲池中每生成2mol ，转移24mol电子，乙池中便会消耗标况下22.4L ，题汇中未说明标况，C错误； D．甲池为电解氯化钠溶液，电解方程式为 ，D正确； 故选D。 9．A 解析：A．白铁(镀锌铁)中锌为负极，铁为正极，铁受到一定的保护，马口铁(镀锡铁)中铁为负极，锡为正极，因此白铁(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀，故A正确； B．燃气灶中心的铁生锈主要是铁和氧气在点燃条件下反应，因此主要是化学腐蚀，故B错误； C．将钢闸门连接到直流电源的负极得以保护，应用的是外接电流的阴极保护法，故C错误； D．把金属制成防腐的合金，如不锈钢，是改变物质内部结构而防止金属腐蚀，不属于电化学保护法，故D错误。 综上所述，答案为A。 10．C 解析：A．银首饰表面变黑是因为银和空气中极少量的硫化氢反应生成黑色的硫化银所致，发生了化学腐蚀，A选项错误； B．图中氧气传感器测得氧气体积分数变小，可能是发生吸氧腐蚀使氧气的量减少，也可能是发生了析氢腐蚀，使混合气体的体积变大，从而造成氧气体积分数变小，B选项错误； C．图中压强传感器测得压强变小，说明三颈瓶中气体的物质的量减少了，则三颈瓶中主要发生了吸氧腐蚀，C选项正确； D．铜比铁不活泼，轮船外面连接一块废铜块，铁作负极被氧化，无法保护轮船，应该保护轮船锌等活泼金属，D选项错误； 答案选C。 二、填空题 11．(1)氧化还原反应 (2)失电子被氧化成阳离子 (3)电化学腐蚀 解析：略 12．(1) 轻微 增大 负 先升高后降低 (2) 易失电子被氧化(或具有还原性) 氯离子移向硫酸锌溶液 减小 2PbSO4 + 2H2OPb + PbO2+ 2H₂SO4 (3) 变大 H2 pH值升高，Cr2O72-转化为CrO42-，氧化能力减弱，使铬元素难以被还原，从而去除率下降 解析：（1）①铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，插入海水中的铁棒越靠近水面，蚀越严重；越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微；②开关置于N时，铁做正极被保护，改置于M时，铁做负极，腐蚀速度增大；③根据图示可知，此电化学防护的方法为外加电源的阴极保护法，即钢闸门、辅助电极和外接电源构成电解池，其中钢闸门做电解池的阴极被保护，辅助电极做阳极，即钢闸门做阴极，故应与外接电源的负极相连；④该铁丝中含有碳，则铁、碳以及周围潮湿的空气环境会形成原电池装置，发生金属铁的吸氧腐蚀，导致U形管内左侧的压强变小，液面左高测液面升高，当稀硫酸液面接触铁丝时，铁丝与硫酸反应放出氢气，导致U形管内左侧的压强又变大，液面左高测液面降低，直至液面不与铁丝接触，所以在反应过程中U形管内左侧液面的变化是先升高后降低。 （2）①负极反应物中有元素化合价升高，发生氧化反应，相应物质本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是易失电子被氧化，具有还原性；②原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则盐桥中的钾离子会移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；③乙中装置为碱性氢氧燃料电池，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，消耗了OH-，KOH溶液的浓度将逐渐减小；④丙中铅酸蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，正极的硫酸铅变为二氧化铅，发生氧化反应，发生反应的化学方程式2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H₂SO4。 （3）①通过电解池使[Fe(CN)6]3-再生，电解时，阳极的电极反应为，阴极的电极反应为2HCO+2e-=H2↑+2CO,由于CO的水解程度大于HCO，所以碱性增强，则pH变大；②Cr2O被还原为Cr3+，结合水产生的OH-生成Cr(OH)3，水放电为H2O+e-=OH-+H2↑，所以气体a的主要成分是H2；K2FeO4超过20mg时，Mn元素的去除率下降，考虑多余的K2FeO4与MnO2进一步反应，Mn2+被氧化成高价态的可溶性离子留在溶液中，导致pH值升高，Cr2O转化为CrO，氧化能力减弱，使铬元素难以被还原，从而去除率下降。 13． 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。 14．(1) (2) O2+2H2O+4e-=4OH- 2Cl--2e-=Cl2↑ (3)牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法) 解析：（1）铜与稀硫酸反应生成硫酸铜与氢气不能自发进行，不能通过原电池加以实现，应设计成电解池，铜为阳极，电解质溶液为硫酸，阴极可为碳等。 （2）①氯化钠溶液呈中性，在此条件下铁发生吸氧腐蚀，石墨为正极，氧气得电子被还原生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。 ②因为铁比石墨活泼，不能作原电池的正极，不能采用牺牲阳极的阴极保护法，只能采用外加电源的阴极保护法，应该改成钢铁电化学防护的装置，使铁连接电源的负极，作电解池的阴极从而被保护。 ③形成电解池，石墨为阳极，氯离子被氧化生成氯气，方程式为2Cl-_2e-=Cl2↑。 （3）若X为锌，开关K置于M处，形成原电池，锌为负极，被氧化，铁为正极，发生还原反应，为牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)。 学科网（北京）股份有限公司 $$