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

4.3金属的腐蚀与防护同步练习题 一、选择题 1．下列有关说法正确的是 A．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀 B．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应 C．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 D．氢氧燃料电池正极消耗气体时，电路中通过的电子数为个 2．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，当浓差电池正负电极室中溶液的浓度相等时，浓差电池停止放电。如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和NaOH。下列说法正确的是 A．a为电解池的阳极 B．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应式为 C．当电路中转移2mol电子时，通过离子交换膜c向左移动 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160g NaOH 3．质量均为的铁片、铜片和的溶液组成的装置如图所示。下列说法正确的是 A．a和b用导线连接时，电子通过电解质溶液转移到铜片上 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为 C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，铁片上均有铜析出 D．a和b用导线连接后，当电路中有个电子通过时，理论上铁片与铜片的质量差为 4．下列实验装置(夹持仪器已省略)正确且能达到相应实验目的的是 A．用甲装置比较KMnO4、Cl2、S的氧化性 B．用乙装置验证铁的析氢腐蚀 C．用丙装置构成铜锌双液电池 D．用丁装置进行酸碱中和滴定 5．下列关于金属腐蚀与防护的说法中，不正确的是 A．生铁在潮湿环境中比在干燥环境中更易被腐蚀 B．在船体上镶嵌锌块，可避免船体遭受腐蚀 C．钢闸门外接电源负极，可使腐蚀电流降至零或接近零 D．铁制品上镀铜，铜作阴极，溶液作电镀液 6．海水是一种腐蚀性很强的天然电解质溶液沿垂直方向，海洋环境可分为海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区和海泥区。其中海水全浸区根据海水位置分为深海区和浅海区。根据钢铁桥梁在海洋区域建设的位置，下列说法错误的是 A．热带地区桥梁比寒带海域桥梁腐蚀更严重 B．海泥区含氧量非常低，腐蚀速率一般高于海水全浸区 C．浅海区溶氧量较高，存在着大量的微生物，钢铁在浅海区主要发生电化学腐蚀 D．在浪花飞溅区，海水的冲击不断破坏桥梁表面的腐蚀产物和保护涂层，所以浪花飞溅区桥梁腐蚀最严重 7．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是 8．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此过程中不发生反应 A．4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 B．2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 C．2H2O+O2+4e-=4OH- D．Fe-3e-=Fe3+ 9．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．Al(OH)3具有两性，可用作塑料制品的阻燃剂 B．石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体 C．(NH4)2SO4能使蛋白质盐析，可用于蛋白质的分离提纯 D．铜的金属活动性比铁弱，可在海外轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀 10．化学知识无处不在，下列家务劳动不能用对应的化学知识解释的是 选项 家务劳动 化学知识 A 用温热的纯碱溶液清洗油污 油脂在热的纯碱溶液中更易发生水解 B 白醋除去水垢中的CaCO3 醋酸酸性强于碳酸 C “84消毒液”稀释后拖地 利用NaClO溶液的碱性消毒杀菌 D 餐后将洗净的铁锅擦干 减缓铁的锈蚀 A．A B．B C．C D．D 二、填空题 11．I.现有：①汽车，②机器上的齿轮，③门把手，④锯条，⑤铁盆等常见铁制品。为了防止它们生锈，通常适合采用下面哪一种方法。(填序号) (1)在表面喷漆_______； (2)在表面涂油_______； (3)在表面镀一层其他金属_______； (4)在表面烧制搪瓷_______； (5)使其表面形成致密的氧化物保护膜_______； (6)制成不易生锈的合金不锈钢_______； II.某小组对铁生锈进行研究，已知碱石灰有强的吸水性。 (7)经过较长时间后，下图中的铁钉最容易生锈的是_______(填编号)； (8)在铁钉的锈蚀过程中，是因为铁钉中含有_______元素，和铁形成了_______，Fe发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应； (9)由此实验可知，铁生锈的外部条件是_______； (10)为了防止铁钉生锈，该同学想在铁钉表面镀上一层金属，最好是_______。 12．如图是一个化学过程的示意图，回答下列问题： (1)甲池是_______装置，电极B的名称是_______。 (2)甲装置中通入的电极反应_______，丙装置中D极的产物是_______(写化学式)。 (3)一段时间，当乙池中产生112mL(标准状况下)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25℃时的_______。(已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为200mL)。乙池的PH值将_______(填“变大”、“变小”或“不变”) (4)若要使乙池恢复电解前的状态，应向乙池中加入_______(写物质化学式)。 13．(1)如图所示，将锌、铜通过导线相连，置于稀硫酸中。 ①锌片上的现象是锌片逐渐溶解，电极反应为___； ②电流由___经导线流向___，说明___为正极； ③当收集到氢气4.48L(标况下)时，通过导线的电子为___mol。 (2)在25℃时，用石墨电极电解2.0L2.5mol/LCuSO4溶液；5min后，在一个石墨电极上有6.4gCu生成。试回答下列问题： ①___极发生氧化反应，电极反应式为___； ②得到O2的体积(标准状况)是___L。 14．某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。 I.用图1所示装置进行第一组实验。 (1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是_________(填字母序号)。 A．铝 B．石墨 C．银 D．铂 (2)N极的电极反应式为_______。 (3)实验过程中，_______(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象是_______。 II.用下图所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现高铁酸根()在溶液中呈紫红色。 (4)电解过程中，X极区溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=+4H2O和4OH--4e-=2H2O+O2↑，若在X极收集到1344mL气体，在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准状况时的气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少_______g。 III.以连二硫酸根()为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO。 (6)①ab是_______离子交换膜(填“阳”或“阴”)。阴极区的电极反应式为_______。 ②若NO吸收转化后的产物为，通电过程中吸收4.48LNO(标况下)，则阳极可以产生_______mol气体。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．若在海轮外壳上附着一些铜块，铁、铜、海水构成原电池，铁的活泼性大于铜，铁是负极，铁被腐蚀，加快海轮外壳的腐蚀，故A错误； B．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应，故B正确； C．电解法精炼铜时，以粗铜作阳极、纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，故C错误； D．氢氧燃料电池，正极氧气得电子，没有明确是否为标准状况，5.6L氧气的物质的量不一定是0.25mol，电路中通过的电子数不一定为个，故D错误； 选B。 2．D 【分析】电解池以制得、、和NaOH，根据电解池分析可知，电解池左边得到NaOH和，右边得到、，则a为阴极，b为阳极，则Cu(2)为负极，Cu(1)为正极。 解析：A．根据前面分析得到a为电解池的阴极，故A错误； B．电池放电过程中，Cu(2)为负极，则负极上铜失去电子发生氧化反应，电极反应为，则B错误； C．当电路中转移2mol电子时，阳极区剩余2mol ，要使溶液呈电中性，则1mol通过膜d向右移动，故C错误； D．电池放电过程中，Cu(2)的电极反应为，Cu(1)的电极反应为，反应前原电池左边硫酸铜物质的量为5mol，右边硫酸铜物质的量为1mol，电池从开始工作到停止放电，则左右硫酸铜物质的量为3mol，因此右侧有2mol铜离子生成，则转移4mol电子，根据，转移2mol电子得到2molNaOH即80g，因此电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160gNaOH，故D正确。 故选D。 3．D 【分析】a和b用导线连接时为原电池，Fe为负极，电极反应式为，Cu为正极，电极反应式为，a和b不用导线连接时，Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu。 解析：A．a和b用导线连接时为原电池，电子由负极Fe经过导线流向正极Cu，不能进入溶液中，故A错误； B．a和b用导线连接时为原电池，Cu作正极，电极反应式为，故B错误； C．a和b用导线连接时为原电池，Fe作负极，电极反应式为，Cu作正极，电极反应式为，铜片上有Cu析出，铁片上无Cu析出，故C错误； D．a和b用导线连接后，Fe为负极，发生反应，Cu为正极，发生反应，当电路中有0.2NA个电子通过时，溶解0.1molFe，生成0.1molCu，即溶解5.6gFe，生成6.4gCu，理论上铁片与铜片的质量差为5.6g+6.4g=12g，故D正确； 故答案选D。 4．A 解析：A．甲中发生的反应方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、Cl2+Na2S=S↓+2NaCl，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性这一规律可得，氧化性：KMnO4 > Cl2 > S，A选项正确； B．食盐水浸泡过的铁钉表面水膜呈中性，可验证铁的吸氧腐蚀而不是析氢腐蚀，B选项错误； C．使用盐桥搭建原电池，Zn电极的烧杯内应盛装ZnSO4溶液，Cu电极的烧杯内应盛装CuSO4溶液，C选项错误； D．NaOH溶液应装入碱式滴定管，而不是酸式滴定管，D选项错误； 答案选A。 5．D 解析：A．铁生锈条件是有水和氧气，则生铁在潮湿环境中比在干燥环境中更易被腐蚀，A正确； B．锌比铁活泼，在海水中锌铁可以组成原电池，锌做负极可以保护铁，则在船体上镶嵌锌块，可避免船体遭受腐蚀，B正确； C．铁闸门中的铁和碳在电解液中构成原电池，产生腐蚀电流，钢闸门外接电源负极，保护铁，铁不易被氧化而失去电子，铁的腐蚀电流降至零或接近零，C正确； D．铁制品上镀铜，铜作阳极，铁做阴极，CuSO4溶液作电镀液，D错误； 故答案为：D。 6．B 解析：A．热带地区桥梁比寒带海域的温度高，反应速率更快，桥梁腐蚀更严重，故A正确； B．铁的吸氧腐蚀中，氧气的浓度越大，其腐蚀速率越快，海泥区含氧量非常低，腐蚀速率一般低于海水全浸区，故B错误； C．浅海区溶氧量较高，钢铁在浅海区主要发生吸氧腐蚀，故C正确； D．在浪花飞溅区，海水的冲击不断破坏桥梁表面的腐蚀产物和保护涂层，使铁不断与氧气和水接触反应，所以浪花飞溅区桥梁腐蚀最严重，故D正确； 故选：B。 7．B 解析：A．钢管与电源正极连接，钢管作阳极，铁失电子生成Fe2+，从而加快腐蚀，A不正确； B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，钝化膜可阻止内部金属与浓硝酸进一步反应，从而保护内部金属不被腐蚀，B正确； C．钢管与铜管露天堆放在一起时，二者与表面的水膜构成原电池，钢管作负极，从而加速腐蚀，C不正确； D．钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，Fe失电子生成Fe2+，则负极反应是，D不正确； 故选B。 8．D 【分析】家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色锈斑[Fe(OH)3失水的产物]，是金属铁发生吸氧腐蚀的结果，正极发生的是氧气得电子的还原反应，负极是金属铁是失电子的氧化反应。 解析：A．氢氧化亚铁不稳定，易被氧气氧化为氢氧化铁，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═Fe(OH)3，故A发生； B．正极发生的是氧气得电子的还原反应，即2H2O＋O2＋4e−═4OH−，负极是金属铁是失电子的氧化反应，即Fe−2e−═Fe2＋，Fe2＋＋2OH−═Fe(OH)2，合并得到：2Fe＋2H2O＋O2═2Fe(OH)2↓，故B发生； C．金属铁发生吸氧腐蚀，正极发生的是氧气得电子的还原反应，即2H2O＋O2＋4e−═4OH−，故C发生； D．金属铁发生吸氧腐蚀，负极是金属铁是失电子的氧化反应，即Fe−2e−═Fe2＋，所以Fe−3e−＝Fe3＋不发生，故D不发生； 故选答案D。 9．C 解析：A．Al(OH)3分解吸热使可燃物的温度降低，并且生成的高熔点的Al2O3能覆盖在可燃物上隔绝空气，从而作阻燃剂，与Al(OH)3具有两性无关，A错误； B．石英的主要成分为SiO2，SiO2会和烧碱、纯碱等反应，不能用石英坩埚熔化烧碱、纯碱等固体，B错误； C．(NH4)2SO4为非重金属盐，会降低蛋白质的溶解度，发生盐析，可用于蛋白质的分离提纯，C正确； D．铜的金属活动性比铁弱，形成原电池时Cu为正极，Fe为负极，会加速海外轮外壳的腐蚀，D错误； 综上所述答案为C。 10．C 解析：A．油脂在NaOH溶液中发生水解，生成易溶于水的高级脂肪酸钠和甘油，碳酸钠属于强碱弱酸盐，溶液中存在CO+H2OHCO+OH-，盐类水解是吸热反应，升高温度，促进水解，溶液碱性增强，更易促进油脂的水解，故A不符合题意； B．白醋成分是醋酸，白醋能除去水垢中的碳酸钙，利用酸性强的制取酸性弱的，从而说明醋酸的酸性强于碳酸，故B不符合题意； C．“84”消毒液有效成分是NaClO，利用NaClO强氧化性消毒杀菌，故C符合题意； D．铁在潮湿环境中易发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀形成铁锈，水膜是形成铁-碳-电解质溶液无数微小原电池的必要条件之一，餐后将洗净的铁锅擦干可减缓铁的锈蚀，故D不符合题意； 答案为C。 二、填空题 11．(1)①(2)②(3)③(4)⑤(5)④(6)③⑤(7)A (8) C 原电池 氧化 (9)潮湿的空气 (10)Zn 解析：（1）防止汽车生锈，通常在表面涂漆。 （2）防止机器上的齿轮生锈，通常在表面涂油。 （3）防止门把手生锈，通常在表面镀一层其他金属。 （4）防止铁盆生锈通常在表面烧制搪瓷。 （5）防止锯条生锈通常使其表面形成致密的氧化物保护膜。 （6）防止铁盆和门把手生锈可制成合金不锈钢。 （7）铁同时与水和氧气接触最容易生锈，故选A。 （8）铁钉中含有C元素，C和铁在潮湿空气中可形成原电池，其中Fe作负极，被氧化。 （9）铁生锈的条件是水和空气，即潮湿的空气。 （10）可在铁钉表面镀锌，锌作负极，保护铁钉不被腐蚀。 12．(1) 原电池 阴极 (2) C3H8+26OH--20e-=3CO+17H2O H2和NaOH (3) 13 变小 (4)Ag2O 【分析】根据装置图可知甲池为原电池，通入燃料丙烷的电极为负极，通入O2的电极为正极，乙池、丙池与原电池连接，属于电解池，其中乙池中A电极为阳极，B电极为阴极，丙池中C电极为阳极，D电极为阴极。 解析：（1）甲池为原电池，是化学能转化为电能的装置，乙池为电解池，其中B电极连接电源的负极，作阴极； （2）燃料C3H8在负极上失电子，碱性条件下反应生成CO，所以甲装置中通入C3H8的电极反应式为：C3H8+26OH--20e-=3CO+17H2O。丙装置中C电极为阳极，溶液中Cl-失去电子变为Cl2；D极为阴极，电极上水电离产生的H+放电生成H2，溶液中有OH-，所以D电极的产物是H2和NaOH； （3）乙装置中A(石墨)电极为阳极，发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，B(Ag)的电极为银离子得电子，其电极反应式为：Ag++e-=Ag。n(O2)==0.005mol，根据电极反应式可知：每反应产生1molO2，转移4mol电子，则反应产生0.005mol电子时，转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=0.02mol。丙池电解反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，根据方程式可知：每反应转移2mol电子，反应产生2molNaOH，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，所以转移0.02mol电子时，丙池反应产生NaOH的物质的量n(NaOH)=n(e-)=0.02mol，NaCl溶液足量，电解后溶液体积为200mL，所以反应后c(NaOH)==0.1mol/L，c(H+)=mol/L=10-13mol/L，所以溶液pH=13；乙池的总反应为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，故pH值变小； （4）对于乙池，总反应方程式为：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，由于电解生成Ag和O2从溶液中分离出去，所以要使乙池恢复电解前的状态，应向乙池中加入二者的化合物，即加入Ag2O。 13． Cu Zn Cu 0.4 阳 1.12 解析：①锌片上的现象是锌片逐渐溶解，则锌失去电子被氧化，电极反应为；②电流由Cu经导线流向Zn，说明Cu为正极；③正极反应为，则， 当收集到氢气4.48L(标况下)时，通过导线的电子为0.4mol。 (2)①阳极发生氧化反应，电极反应式为；②依据电极反应电子守恒，生成铜物质的量为0.1mol，电子转移为0.2mol；得到O2的体积0.05mol×22.4L/mol=1.12L (标准状况)。 14．(1)A (2)2H++2e-=H2↑或2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH- (3) 从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生 (4)增大 (5)0.84 (6) 阳 4H++2+2e- =+2H2O 0.25 解析：图1中，Zn为负极，Cu为正极，则N(Fe)为阴极，M(Fe)为阳极。 (1)在保证电极反应不变的情况下，正极要么为石墨，要么为金属活动性比Zn弱的金属，所以可以使用石墨、银、铂，但不能使用铝，故不能替代Cu作电极的是A。答案为：A； (2)由分析知，N极为阴极，NaOH溶液中的H2O电离出的H+得电子生成H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-。答案为：2H++2e-=H2↑或2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-； (3)实验过程中，原电池的Zn电极失电子生成Zn2+，使左侧溶液中阳离子增多，右侧Cu2+得电子，使阳离子减少，所以从右向左移动。在M极，Fe失电子生成Fe2+，在阴极，H2O得电子生成H2和OH-，则滤纸上先生成Fe(OH)2，后转化为Fe(OH)3，最后生成Fe2O3，所以能观察到的现象是滤纸上有红褐色斑点产生。答案为：从右向左；滤纸上有红褐色斑点产生； (4)X(C)与电源的负极相连，作电解池的阴极，发生反应2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-，则溶液中c(OH-)增大，X极区溶液的pH增大。答案为：增大； (5)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=+4H2O和4OH--4e-=2H2O+O2↑，X极发生反应为2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-，n(H2)=，得电子的物质的量为0.06mol×2=0.12mol；在Y极，n(O2)=，失电子的物质的量为0.0075mol×4=0.03mol，则Y电极(铁电极)失去电子的物质的量为0.12mol-0.03mol=0.09mol，质量减少g。答案为：0.84； (6)①在阳极，2H2O-4e-=O2+4H+，在阴极，得电子转化为，需消耗H+，所以ab是阳离子交换膜，电极反应式为4H++2+2e- =+2H2O。 ②若NO吸收转化后的产物为，则4.48LNO(标况下)得电子的物质的量为，依据得失电子守恒，则阳极可以产生O2的物质的量为= 0.25mol。答案为：阳；4H++2+2e- =+2H2O；0.25。 学科网（北京）股份有限公司 $$