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．化学与社会、科学、技术、环境密切相关，下列说法错误的是 A．铁表面镀锌可以增强铁的抗腐蚀性 B．采用合适的催化剂可以提高合成氨工业中原料的转化率 C．合理利用太阳能、风能和氢能等能源有利于实现“低碳经济” D．钢铁在潮湿的空气中容易生锈，其主要原因是形成了原电池 2．水系可逆电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许通过，b膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合时，电池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．闭合时，右侧电极反应为 B．闭合时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低 C．闭合时，从复合膜流向Zn电极 D．闭合时，每生成65gZn，同时一定生成气体11.2L 3．化学与科技、生活密切相关，下列说法错误的是 A．长期过量使用等铵态化肥易导致土壤酸化 B．食品包装袋中的铁粉的主要作用是消耗氧气和水，发生析氢腐蚀 C．硫酸钡在医疗上可作消化系统X射线检查的内服造影剂 D．“神舟十五号”使用的太阳能电池可实现太阳能转化为电能 4．如图所示是我国科学家设计的一种从海水中提取金属锂的太阳能驱动装置，下列说法正确的是 A．图中箭头表示的移动方向 B．铜箔电极的电极反应式是 C．铜箔电极增重时，理论上催化电极逸出无色气体 D．导线中通过电子时，理论上海水减重 5．贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg－AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag。下列叙述错误的是 A．放电时电子从负极经电解质溶液移动到正极 B．正极反应为AgCl+e-=Cl-+Ag C．放电时Cl-向Mg电极迁移 D．若电路中转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应 6．化学与生活息息相关，下列说法正确的是 A．CO2是可形成酸雨的气体 B．铝合金表面的致密氧化膜遇强碱不会被腐蚀 C．高纯SiO2由于可导电因此用作光导纤维 D．地下钢铁管道连接镁块可减缓腐蚀 7．利用如图装置实现钢铁的化学防护，下列说法正确的是 A．连，极发生还原反应 B．连，称牺牲阳极法 C．K连，为时，铁不易被腐蚀 D．连，铁上电极反应为 8．如图各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③① 9．某科研机构研发的-空气酸性燃料电池的工作原理如图所示： 下列叙述错误的是 A．通入氧气的一极为正极 B．负极的电极反应式为 C．若外电路中转移电子，理论上左侧电极附近溶液增重 D．该装置在将化学能转化为电能的同时，还有利于环保并制硝酸 10．关于下列各装置图的叙述不正确的是 A．图①装置盐桥中KCl的移向甲烧杯 B．图②装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护 C．图③装置中开关由M置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 D．图④装置精炼铜，a极为精铜，b为粗铜，电解质溶液为溶液 二、填空题 11．回答下列问题 (1)下列事实中，与电化学腐蚀无关的是_______ A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀 B．金属钠置于空气中表面变暗 C．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 E.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 F.铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 (2)以石墨为电极，电解溶液，阳极电极反应式为_______。 (3)利用反应可制备，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_______。 (4)利用人工光合作用可将转化为甲酸，反应原理为，装置如图所示： 电极2的电极反应式是_______； (5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_______极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_______。 (6)已知是可逆反应，设计如图装置(、均为石墨电极)开始时：棒电极反应式_______，当电流表_______时，反应达到化学平衡状态。 12．学好化学有助于理解生活中某些现象的本质，从而提高生活质量。 (1)泡菜过酸时加入少量白酒，既可减少酸味又可增加香味，该过程生成物有机物的类别是__，醋汤过酸时，加入少量的面碱(Na2CO3)可以减弱酸味，发生反应的离子方程式是__。 (2)在和面炸油条时，加入适量水、明矾和小苏打，可以使油条更蓬松酥脆，这是由于明矾和小苏打在溶液中发生双水解反应，该反应的离子方程式为__。 (3)研究发现，长期使用铁锅炒菜，可有效减少缺铁性贫血病症的发生。炒完菜之后若不及时洗锅擦干，铁锅会发生__腐蚀(选填“化学”或“电化学”)，负极发生的电极反应式为__。 (4)现需要对农作物同时施用氮肥、磷肥、钾肥三种化肥，对给定的下列化肥①K2CO3②KCl③Ca(H2PO4)2④(NH4)2SO4⑤氨水，最适当的组合是__。 a.①③④ b.①③⑤ c.②③⑤ d.②③④ 13．为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，并用以此为电源进行电解实验，装置如图所示，回答相关问题。 ①写出通甲醇一极的电极反应方程式___；写出乙池中B(C)电极的电极反应式___。 ②反应过程中，乙池溶液pH的变化为___ (升高、降低或不变)。 ③当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2___mL(标准状况下)。 14．将裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和NaCl溶液中，滴入少量酚酞，回答下列问题。 (1)一段时间后a处可能出现的现象是_____，请结合化学用语解释原因______。 (2)某同学为验证选择的铁钉未被腐蚀，取少量溶液于试管，分别进行如表实验，能证明铁钉未被腐蚀的实验是_____(填序号)。 序号 ① ② ③ ④ 滴入试剂 AgNO3溶液 淀粉KI溶液 KSCN溶液 K3[Fe(CN)6]溶液 实验现象 产生沉淀 无蓝色出现 无红色出现 无蓝色沉淀 (3)某同学欲将铁棒镀铜设计电镀铜实验，请依据提供实验用品完成如图所示电镀装置_____，并写出电池工作一段时间后的现象。 供选择的实验用品：FeCl2溶液，CuSO4溶液，铜棒，锌棒，铁棒 实验现象：_____。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．铁表面镀锌可以隔绝铁与空气的接触，破损后，锌比铁活泼可形成牺牲阳极的阴极保护法结构，可以增强铁的抗腐蚀性，A正确； B．催化剂能改变反应速率不能影响平衡的移动，故采用合适的催化剂不可以提高合成氨工业中原料的转化率，B错误； C．合理利用太阳能、风能和氢能等能源有利于降低传统能源的使用量，实现“低碳经济”，C正确； D．钢铁在潮湿的空气中容易生锈，其主要原因是形成了原电池，其中铁作负极被氧化，杂质碳作正极，形成吸氧腐蚀，D正确； 故选B。 2．A 解析：A．由图可知，闭合时，右侧的物质转化为，则右侧电极反应为，故A正确； B．由A分析知，闭合时，右侧电极反应为，左侧电极反应为，复合膜层间的解离成和，移动向两极的和的物质的量相等，两电极转移电子数相等，则右侧消耗的氢离子少但生成的甲酸使酸性增强，左侧消耗的氢氧根离子多，故复合膜两侧溶液的pH左侧降低，右侧降低，故B错误； C．闭合时，该装置为电解池，左侧为阴极，右侧为阳极，从Zn电极流向复合膜，故C错误； D．没有标明为标准状况，无法计算的体积，故D错误； 故选A。 3．B 解析：A．氯化铵溶液水解呈酸性，A正确； B．弱酸性、中性、碱性条件，铁粉一般发生吸氧腐蚀，B错误； C．硫酸钡难溶与水，也难溶于酸，常用做钡餐，C正确； D．太阳能电池可实现太阳能转化为电能，D正确； 故答案为：B。 4．D 解析：A．Li能与水反应，故铜箔电极为产生锂的电极，即铜箔电极为阴极，催化电极为阳极，电解池中阳离子移向阴极，故题图中的箭头表示的移动方向，A项错误； B．铜箔电极上发生还原反应，电极反应式是，B项错误； C．铜箔电极增重时，电路中转移电子，由于催化电极发生反应，则理论上催化电极上能放出黄绿色的氯气，题中没有说明气体处于标准状况下，即不能确定气体的体积为，C项错误； D．由总反应可知，导线中通过电子时，海水中消耗，即减重，D项正确； 故答案为D。 5．A 【分析】从总反应看，Mg发生氧化反应的为负极，而AgCl发生还原反应为正极。 解析：A．放电时，电子从负极经导线流向正极，电子不能进入溶液，A项错误； B．正极发生还原反应为AgCl+e-=Cl-+Ag，B项正确； C．原电池中离子的移动：带负电的离子移向负极，带正电的离子移向正极，即Cl-移向Mg，C项正确； D．由电子守恒得关系式为Mg~2e-，2mol电子需要消耗24gMg。则转移了0.2mole-，则有2.4gMg参与反应，D项正确； 故选A。 6．D 解析：A．二氧化碳不是形成酸雨的气体，故A错误； B．铝合金表面有致密氧化膜，氧化铝能够与强碱反应，不耐强碱腐蚀，故B错误； C．二氧化硅为绝缘体，不导电，故C错误； D．镁活泼性强于铁，形成原电池时，镁做负极失电子被氧化，铁做正极被保护，故D正确； 故选D。 7．C 解析：A．连，则形成电解池，则极做阳极发生氧化反应，铁电极做阴极，发生还原反应，保护铁不被氧化，故A不正确； B．连，则形成电解池，铁做阴极被保护，故称外加电流法，故B不正确； C．连，形成原电池，铁需做正极，故需要比铁活泼，为时，锌失电子，铁不易被腐蚀，故C正确； D．K连，形成原电池，做负极被腐蚀，铁电极是氧气得电子，电极上的反应式为：，故D不正确； 故选C。 8．B 【分析】先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢和电解池的阴阳极腐蚀快慢来比较，电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，据此判断。 解析：根据图知，②、③装置是原电池，在②中，金属铁做负极，③中金属铁作正极被保护，做负极的腐蚀速率快，所以②＞③，④装置是电解池，其中金属铁为阳极，加快腐蚀，腐蚀最快，所以腐蚀速率是：④＞②＞①＞③。 故选B。 9．C 【分析】原电池正极还原反应，负极发生氧化反应，可知正极为O2，负极为NO。 解析：A.通入氧气的为正极，A正确； B.负极的电极反应式为NO−3e−+2H2O= +4H+，B正确； C.若外电路中转移3mol电子，理论上左侧电极附近溶液增重是参加反应的NO与同时通过质子交换膜转移到右侧质子的差值，消耗NO为30g，转移H+为4g，增重为30g-4g=26g，C错误； D.该装置在将化学能转化为电能，同时消耗NO减少空气污染，有利于环保并制硝酸，D正确； 故答案为：C。 10．D 解析：A．图①装置Zn化合价升高，失去电子，作原电池负极，根据“同性相吸”原则，盐桥中KCl的移向甲烧杯，故A正确； B．根据外接电源的阴极保护法，得到图②装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护，故B正确； C．图③装置中开关由M置于N时，Zn作负极，Cu−Zn合金作正极，因此Cu−Zn合金的腐蚀速率减小，故C正确； D．图④装置精炼铜，根据电流移动方向，得到a为阳极，b为阴极，因此a极为粗铜，b为纯铜，电解质溶液为溶液，故D错误。 综上所述，答案为D。 二、填空题 11．(1)B (2) (3) (4) (5) 负 (6) 读数为零 解析：（1）A．铁管中除了铁，还含有碳等，潮湿土壤可提供电解质溶液，故形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，与电化学腐蚀有关，不符合； B．金属钠置于空气中表面变暗，是钠与氧气直接反应生成氧化钠，没有形成原电池，与电化学腐蚀无关，符合； C．镀银的铁制品，镀层部分受损后，形成原电池，铁作负极，故露出的铁表面更易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，不符合； D．铜锌合金中，锌较活泼，作负极，铜被保护，故黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关，不符合； E．生铁含碳量高，形成原电池，铁作负极，故生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈，与电化学腐蚀有关，不符合； F．铁制器件附有铜制配件，形成原电池，铁作负极，故在接触处易生铁锈，与电化学腐蚀有关，不符合； 故选B。 （2）以石墨为电极，电解溶液，阳极上碘离子优先放电，失去电子，生成碘单质，发生氧化反应，电极反应式为。 （3）正极发生还原反应，故氧气在正极得电子，正极电极反应式为。 （4）该装置为原电池，电极1失去电子，作负极，电极2为正极，根据可知，CO2中C化合价降低，得电子，为正极反应物，电极2的电极反应式是； （5）依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连，钢铁作阴极与电源负极相连，由有机阳离子、和组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是到电子生成，电极反应为: 。 （6）是可逆反应，得电子，I-失电子，所以C1是负极，C2是正极，电极反应为，当电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态。 12． 酯类 2CH3COOH+CO=2CH3COO－+H2O+CO2↑ Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑ 电化学 Fe－2e－=Fe2+ d 【分析】(1)该过程主要是酸和醇发生酯化反应生成酯，醋和碳酸钠反应生成醋酸钠、二氧化碳和水。 (2)明矾和小苏打在溶液中发生双水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳。 (3)有水、氧气存在，铁锅会发生电化学腐蚀。 (4)根据三种物质相互反应来分析。 解析：(1)泡菜过酸时加入少量白酒，既可减少酸味又可增加香味，该过程主要是酸和醇发生酯化反应生成酯，醋汤过酸时，加入少量的面碱(Na2CO3)可以减弱酸味，主要是醋和碳酸钠反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，其离子方程式是2CH3COOH+CO=2CH3COO－+H2O+CO2↑；故答案为：酯；2CH3COOH+CO=2CH3COO－+H2O+CO2↑。 (2)明矾和小苏打在溶液中发生双水解反应，生成氢氧化铝和二氧化碳，该反应的离子方程式为Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑；故答案为：Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑。 (3)炒完菜之后若不及时洗锅擦干，有水、氧气存在，铁锅会发生电化学腐蚀，负极发生的电极反应式为Fe－2e－=Fe2+；故答案为：电化学；Fe－2e－=Fe2+。 (4)a．K2CO3与(NH4)2SO4发生双水解，氮肥肥效损失，故a不符合题意；b．Ca(H2PO4)2与氨水发生反应会社鞥成磷酸钙难溶物，损耗氮肥和磷肥，故b不符合题意；c．与b选项分析，故c不符合题意；d．②③④三者加入到土壤中，能增加氮肥、磷肥、钾肥等肥效，故d符合题意；综上所述，答案为d。 【点睛】铁锅与水、空气发生吸氧腐蚀，主要是负极铁反应生成亚铁离子，正极氧气得到电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为氧化铁。 13． CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 降低 280mL 解析：①燃料电池中通甲醇一极为负极，通甲醇一极的电极反应方程式CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O，乙池中B极为电解池的阳极，发生氧化反应，乙池中B(C)电极的电极反应式4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O，4OH--4e-=2H2O+O2↑； ②反应过程中，乙池电解AgNO3溶液，析出Ag，同时生成HNO3，所得溶液pH的变化降低，故答案为：降低； ③当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40 g时，析出Ag的物质的量=，转移电子数为0. 05 mol，则甲池中理论上消耗O2的物质的量=，标准状况下的体积=0.012 5 mol×22.4 L/mol =0.28 L=280 mL，故答案为：280 mL。 14．(1) 溶液变红色 铁做正极，空气氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，使得a处溶液显碱性 (2)④ (3) 电流表指针偏转，铜棒变细，铁表面生成红色固体 【分析】裹有锌片的铁钉放入溶有琼脂的饱和NaCl溶液中，锌比铁活泼，锌做负极发生氧化反应生成锌离子，铁做正极被保护； 电镀实验中镀层金属做阳极、镀件做阴极，含有镀层金属阳离子的溶液做电解液； 解析：（1）锌比铁活泼，锌做负极发生氧化反应，铁做正极，空气氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，使得a处溶液显碱性，酚酞溶液变红色； （2）若铁被腐蚀，则会生成亚铁离子； ①溶液中含有氯化钠，氯离子和银离子生成氯化银白色沉淀，不能说明铁未被腐蚀，不符合题意； ②亚铁离子和碘离子不反应，无蓝色沉淀不能说明铁未被腐蚀，不符合题意； ③亚铁离子和KSCN溶液不反应，无红色出现不能说明铁未被腐蚀，不符合题意； ④K3[Fe(CN)6]溶液和亚铁离子生成蓝色沉淀，物蓝色沉淀，说明铁未被腐蚀，符合题意； 故选④； （3）将铁棒镀铜设计电镀铜实验，则镀件铁棒做阴极，铜离子发生还原在铁表面生成铜，硫酸铜溶液做电解液，铜棒做阳极发生氧化反应生成铜离子，图示为 ； 现象为：电流表指针偏转，铜棒变细，铁表面生成红色固体。 学科网（北京）股份有限公司 $$