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．下列不能有效防止钢铁锈蚀的措施是 A．将钢铁与锌板相连 B．将钢铁置于潮湿的空气中 C．在钢铁表面喷油漆 D．将钢铁与直流电源负极相连 2．下列说法不正确的是 A．在热化学方程式中，数值的大小与热化学方程式的化学计量数成正比 B．pH计的量程为0~14，精密pH试纸可以判断0.01的pH差 C．废旧电池常含有重金属、酸和碱等物质，故不能随意丢弃，应当回收利用 D．牺牲阳极法和外加电流法都采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极 3．钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低，可实现内快速充电，电池结构如图。总反应为(0≤x≤0.55，M为过渡金属)，下列叙述正确的是 A．单位质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量 B．放电时，从石墨烯纳米片中脱嵌，经电解质嵌入过渡金属氧化物 C．充电时，阴极上发生的电极反应为(0≤x≤0.55) D．充电时，外电路中每转移，理论上石墨烯纳米片将增重2.3g 4．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．常温下，的纯碱溶液中，由水电离产生的数目为 B．和于密闭容器中充分反应后，分子的总数为 C．氯化铵水溶液中与数目之和大于 D．氢氧燃料电池正极消耗(标准状况)气体时，电路中通过的电子数目为 5．近日，三星堆遗址再次启动发掘，出土了大量精美的文物。下列有关出土文物说法错误的是 A．造型极具地方特色的陶器是由黏土高温烧结而成 B．青铜神树中的锡会加速铜的腐蚀 C．黄金面具最薄处仅为0.2毫米，体现了金具有良好的延展性 D．科学家们利用出土木炭中的来测定三星堆遗址的年代 6．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法不正确的是 A．A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜 B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应发生改变 C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生(标准状况) D．若产品室，阴极溶液质量减少5.9g 7．下列叙述正确的是 A．某温度下，一元弱酸的越小，则的(水解平衡常数)越小 B．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 C．中和体积与都相同的溶液和溶液所消耗的物质的量，需要的等于需要的 D．，的反应在任何温度下均能正向自发进行 8．下列对客观事实的解析不正确的是 选项 客观事实 解析 A 用84消毒液(含NaClO)能杀灭细菌 NaClO有氧化性 B SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色 SO2有还原性 C 镀锌铁皮的镀层破损后，仍具有防护功能 金属活动性：Zn>Fe D HF的热稳定性大于HCl HF分子间能形成氢键 A．A B．B C．C D．D 9．化学与生活联系密切，下列说法错误的是 A．推广氢燃料电池汽车，减少氮氧化物的排放 B．为保护地下钢管不受腐蚀，可将其与直流电源负极相连 C．煤、石油、天然气是不可再生能源，风能、生物质能、沼气是可再生能源 D．纽扣银锌电池体形小，含有害物质少，用后不用分类回收，可以随意处理 10．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A．纯铁比生铁更易生锈 B．金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了电化学保护法中的牺牲阳极法 D．在潮湿的空气中铁易发生反应：，进而形成铁锈 二、填空题 11．回答下列问题： (1)①反应过程中的能量变化如图所示，该反应_______(用含、式子表示)。 ②在容积固定的密闭绝热容器中发生上述可逆反应，能证明该可逆反应达到平衡状态的依据是_______ A．混合气体的密度保持不变 B．混合气体的平均摩尔质量保持不变 C．容器内的温度保持不变 D．达到平衡时 E.达到平衡状态时保持不变 F.混合气体的总压强不变 (2)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应_______(填字母)不能设计成原电池。 A． B． C． D． (3)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。 请回答以下问题： ①观察到C极和D极不同的现象是_______ ②C极可以选用的材料是_______(填标号)。 A．铁棒 B．铂片 C．铜棒 D．石墨棒 ③A极发生的电极反应为_______ ④装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过电子时，理论上得到的气体c在标准状况下的体积为_______；此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为_______。 12．由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。 ①该电池负极的电极反应式为_______； ②若以该电池为电源，用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液。 离子 Cu2+ H+ Cl- c/mol•L-1 0.5 2 2 0.5 电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上发生的电极反应式为_______。 13．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5%溶液、足量溶液和100g10%溶液，a、b、c、d、e、f电极均为石墨电极。 (1)接通电源一段时间后，测得丙中溶液的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。 ①电源的N端为_______极； ②电极b上发生的电极反应为_______； ③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为_______L； ④电解后丙中溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行：_______(填“能”或“不能”)，原因是_______。 14．如图是某研究性学习小组探究金属腐蚀条件的实验装置示意图，试分析实验并回答下列问题： (1)若起始时甲、乙、丙三套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_______。铁粉腐蚀的速率由大到小的排列顺序为(用甲、乙、丙填写)_______。 (2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_______(填“高”或“低”)越易腐蚀。 (3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_______。 (4)针对乙、丙装置研究的结果分析，可采用何种防护措施来减缓金属的腐蚀：_______(写出一点即可)。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．由于金属活动性Zn>Fe，首先被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe就得到了保护，所以能有效防止钢铁腐蚀，A不符合题意； B．钢铁只与潮湿空气中，会加速钢铁生锈，不能有效防止钢铁腐蚀，B符合题意； C．在钢铁表面喷涂油漆，起到隔绝空气和水作用，能有效防止钢铁腐蚀，C不符合题意； D．钢铁与电源的负极相连，钢铁为阴极，外加电流的阴极保护法，钢铁受到保护，D不符合题意； 故选B。 2．B 解析：A．在一个热化学反应中，△H数值与化学计量数的比值是一个定值，所以在热化学方程式中，△H数值的大小与热化学方程式的化学计量数成正比，A正确； B ．pH计的量程为0~14，精密pH试纸可以判断0.1的pH差，B错误； C．废旧电池常含有重金属、酸和碱等物质，容易造成重金属污染或者破坏环境，故不能随意丢弃，应当回收利用，C正确； D．“外加电流法"利用的是电解池原理,通过外加电源将被保护金属连接到电源负极，使被保护金属做电解池阴极，惰性金属连接电源正极做“辅助阳极”；“牺牲阳极法利用的是原电池原理，将被保护金属与比其活泼的金属连接形成原电池，让更活泼的金属做原电池负极，也就是“牺牲阳极”，被保护金属做原电池正极，这两种方法均可有效防止铁发生电化学腐蚀，D正确； 故选B。 3．B 【分析】由图可知，放电时，石墨烯纳米电极为负极，NaC6在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和Na1-XC6，电极反应式为NaC6-xe—=Na1-XC6+xNa+(0≤x≤0.55)，过渡金属氧化物为正极，在钠离子作用下，Na1-xMO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMO2，电极反应式为Na1-xMO2+xe—+xNa+=NaMO2(0≤x≤0.55)，充电时，石墨烯纳米电极与直流电源负极相连，做电解池的阴极，过渡金属氧化物与正极相连，做阳极。 解析：A．金属钠的摩尔质量大于金属锂，单位质量的钠失去电子的物质的量小于金属锂，则钠离子电池提供的电量少于锂离子电池，故A错误； B．由分析可知，放电时，钠离子从石墨烯纳米片中脱嵌，经电解质嵌入过渡金属氧化物，故B正确； C．由分析可知，充电时，石墨烯纳米电极与直流电源负极相连，做电解池的阴极，Na1-XC6在钠离子作用下得到电子发生还原反应生成NaC6，电极反应式为Na1-XC6+xNa++xe—=NaC6，故C错误； D．由分析可知，充电时，石墨烯纳米电极与直流电源负极相连，做电解池的阴极，Na1-XC6在钠离子作用下得到电子发生还原反应生成NaC6，电极反应式为Na1-XC6+xNa++xe—=NaC6，由电极反应式可知，外电路中每转移0.2mole—，理论上石墨烯纳米片将增重0.2mol×23gmol=4.6g，故D错误； 故选B。 4．C 解析：A．常温下pH=10的纯碱溶液中c(OH-)=10-4mol/L，1L溶液中n(OH-)=10-4mol，该溶液中OH-全部来自水电离，则由水电离产生的OH-数目为10-4NA，A项错误； B．氢气和碘蒸气生成碘化氢的反应是可逆反应，和于密闭容器中充分反应后，分子的总数小于，B项错误； C．1L1mol/L氯化铵溶液中Cl-物质的量为1mol，溶液中的电荷守恒为n()+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-)，故溶液中与H+物质的量之和大于1mol，数目大于NA，C项正确； D．氢氧燃料电池正极上氧气得到电子发生还原反应，存在关系式O2 ~4e-，则氢氧燃料电池正极消耗(标准状况)气体即1mol O2时，电路中通过的电子数目为，D项错误； 答案选C。 5．B 解析：A．生成陶瓷的主要原料是黏土，故造型极具地方特色的陶器是由黏土高温烧结而成，A正确； B．由于Sn比Cu活泼，故Sn先被腐蚀从而保护了铜，青铜神树中的锡不会加速铜的腐蚀反而保护铜不被腐蚀，B错误； C．黄金面具最薄处仅为0.2毫米，体现了金具有良好的延展性，C正确； D．根据出土文物中的含量即可推算出文物的年代，科学家们利用出土木炭中的来测定三星堆遗址的年代，D正确； 故答案为：B。 6．D 【分析】该装置为电解池，左侧为阳极，电极反应式为，右侧为阴极，电极反应式为，A为阳离子交换膜，阳极室的H+移动向产品室，B为阴离子交换膜，阴极室的Cl-移动向产品室，在产品室获得盐酸，据此解答。 解析：A．根据分析可知，A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，故A正确； B．若去掉膜A，阳极上氯离子放电，反应式为，故B正确； C．阳极反应式为，当电路中转移2mol电子时，阳极产生0.5mol氧气，在标准状况下体积为，故C正确； D．若产品室，则有0.2mol Cl-从阴极室移动向产品室，则转移0.2mol电子，则阴极溶液减少0.1molCoCl2，质量减少，故D错误； 故选D。 7．B 解析：A．的，则越小，越大，故A错误； B．锌比铁活泼，铁管镀锌层局部破损后，锌作负极，铁作正极，被保护，则铁管仍不易生锈，故B正确； C．相同的溶液和溶液相比较，溶液的浓度较大，故中和体积与都相同的溶液和溶液所消耗的物质的量，需要的更多，故C错误； D．，的反应的，故任何温度下均不能自发进行，故D错误； 故选B。 8．D 解析：A．84消毒液中NaClO具有氧化性，能使蛋白质变性，因此可用于消毒杀菌，故A项不符合题意； B．SO2与酸性高锰酸钾溶液反应过程中，S元素化合价升高被氧化，SO2表现出还原性，故B项不符合题意； C．因金属活动性：Zn>Fe，镀锌铁皮的镀层破损后，Zn先于Fe与空气中氧气发生反应，因此仍可起到防护作用，故C项不符合题意； D．HF的热稳定性大于HCl，是由于H-F键的键长更短，与HF分子间能形成氢键无关，故D项符合题意； 综上所述，答案为D。 9．D 解析：A．推广氢燃料电池汽车，该过程中没有氮元素参与反应，能减少氮氧化物排放，A正确； B．为保护地下钢管不受腐蚀，可以利用外接电源的阴极保护法，可将其与直流电源负极相连，B正确； C．风能，生物质能，沼气是通过太阳光的照射和水的循环来形成的，太阳光可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源；煤、石油和天然气属于三大化石燃料，都属于不可再生的能源，C正确； D．纽扣银锌电池含有重金属，能够引起环境污染，使用完后，应回收,不能随意丢弃，D错误； 故本题选D。 10．C 解析：A．生铁表面有电解质薄膜时容易形成原电池、能发生电化学腐蚀，故生铁更易被腐蚀，A错误； B．金属腐蚀的实质是金属失去电子被氧化的过程，B错误； C．锌的金属性强于铁，与铁构成原电池时，锌是负极，铁是正极被保护，因此轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法，C正确； D．在原电池中铁只能转化为亚铁离子：Fe−2e−=Fe2+ ，D错误； 答案选C。 二、填空题 11．(1) E1-E2 BCEF (2)C (3) C极现象为产生黄绿色气体，D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红 BD CH4-8e-+10OH-=+7H2O 4.48L 3：8 【分析】甲为燃料电池，A为电子流出极，故A极为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，B为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙为电解池，D为阴极，氢离子得电子生成d为氢气，C为阳极，氯离子失电子生成c为氯气； 解析：（1）①由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应，△H=(E1-E2)kJ/mol，故答案为：E1-E2； ②A．容器内气体质量和体积不变，混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误； B．反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，当容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确； C．该反应为放热反应，当温度保持不变，说明反应达到平衡状态，故C正确； D．不能说明反应达到平衡状态，故D错误； E．物质C的百分含量保持不变说明C的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故E正确； F．.反应前后气体物质的量变化，当混合气体的总压强不变，说明反应达到平衡状态，故F正确； 故答案为：BCEF； （2）A．CH4+2O2═CO2+2H2O为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故A正确； B．Fe+CuSO4═FeSO4+Cu为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故B正确； C．2NaOH+H2SO4═Na2SO4+2H2O为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误； D．Zn+2MnO2+2H2O═Zn(OH)2+2MnO(OH)为自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确； 故答案为：C； （3）①C为阳极，氯离子放电生成氯气，故C极现象为产生黄绿色气体，D为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，故D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红，故答案为：C极现象为产生黄绿色气体，D极现象为产生无色气体，且D极附近溶液变红； ②乙为电解池，模拟氯碱工业生产原理，C极为阳极，氯离子放电，故C极为惰性电极，铂、石墨为惰性电极，铁、铜为活性电极，故答案为：BD； ③A为电子流出极，故A极为负极，通入甲烷，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O， ④A极为负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，B极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，当电路中通过0.4mol电子时，消耗甲烷和氧气的物质的量的和为0.05mol+0.1mol=0.15mol，C极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，当电路中通过0.4mol电子时，生成氯气0.2mol，体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，D为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成氢气和氯气的物质的量的和为0.2mol+0.2mol=0.4mol，此时气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为0.15mol：0.4mol=3：8，故答案为：4.48L；3：8。 12． CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O 2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑ 解析：①甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池采用原电池原理进行放电，其中甲醇在负极失去电子在碱性条件下生成碳酸根离子，发生氧化反应；氧气在正极得到电子发生还原反应，所以该电池负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O； ②根据电解池原理中的放电顺序可知，阴极：Cu2+＞H+；阳极：Cl-＞H2O中OH-＞，则电解一段时间后，阴极铜离子首先反应，其电极反应式为： Cu2++2e- =Cu，然后再产生氢气，其电极反应式为：2H++2e- = H2↑；若两极收集到相同体积(相同条件)的气体时，根据电子转移数守恒可知，阳极氯离子与水中的氢氧根离子均参与反应，其电极反应式分别为：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑。 13．(1) 正 2.8 不变 (2) 能 CuSO4溶液变为H2SO4溶液，可继续电解H2SO4溶液，实质为电解水 解析：（1）①接通电源一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极表面析出Cu，则该电极为阴极，从而推知M端为电源的负极，N端为电源的正极。②电极b为阳极，用惰性电极电解溶液相当于电解水，阳极上放电生成，电极反应式为。③用惰性电极电解溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量为，据电解前后溶质的质量不变可得：，解得，则电解过程中消耗水的物质的量为，转移电子的物质的量为0.5mol，故电极b上生成的在标准状况下的体积为。④丙中用惰性电极电解溶液相当于电解水，电解过程中增大，但溶液的pH不变； （2）当电解过程中乙装置中的铜全部析出时，溶液变为溶液，继续电解则为电解溶液，相当于电解水。 14． 乙 乙>甲>丙 高 2H2O＋O2＋4e-=4OH- 将金属放在油脂或有机溶剂中 【分析】铁粉-炭粉-食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，故乙中液面最高；甲中铁粉中的少量碳也能发生吸氧腐蚀，但由于C的含量少，故不如乙中Fe腐蚀得快，丙中乙醇为非电解质，铁粉、炭粉形不成原电池，Fe受到保护，故可把钢铁放在油脂或有机溶剂中进行防护，据此分析解答。 解析：(1)甲为铁粉在氯化钠溶液中的腐蚀，乙为铁粉与碳形成原电池的腐蚀，而丙的腐蚀没有电解质溶液，所以腐蚀的速率大小为：乙＞甲＞丙，故过一段时间后液面最高的是乙，故答案为：乙；乙＞甲＞丙； (2)甲中为铁粉，乙为铁粉与碳粉的混合物，甲的腐蚀速率小于乙的，通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，钢铁越易腐蚀，故答案为：高； (3)乙装置中发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，正极的电极反应式为：2H2O＋O2＋4e-=4OH-，故答案为：2H2O＋O2＋4e-=4OH-； (4)金属的防护措施有牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，另外还有电镀、喷镀、喷油漆等方法使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀，针对乙、丙装置研究的结果分析可知，将金属放在油脂或有机溶剂中 故答案为：将金属放在油脂或有机溶剂中。 学科网（北京）股份有限公司 $$