4.3 金属的腐蚀与防护-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练习（人教版）

练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 知识点 １ 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 1. 下列有关金属腐蚀的说法正确的是 （ ） A. 金属腐蚀是指不纯金属接触电解质溶 液进行化学反应而损耗的过程 B. 电化学腐蚀是指在外加电流的作用下， 不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C. 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀， 负极 吸收氧气最终转化为铁锈 D. 电化学腐蚀伴有电流产生 2. 以下现象与电化学腐蚀无关的是 （ ） A. 黄铜 （铜锌合金） 制作的铜锣不易产 生铜绿 B. 生铁比纯铁易生锈 C. 铁质器件附有铜质配件， 在接触处易 生铁锈 D. 银首饰久置后表面变黑 3. 如图表示的是钢铁在 海水中的锈蚀过程 ， 以下有关说法正确的 是 （ ） A. 该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B. 正极为 C ， 发生的反应为氧化反应 C. 在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D. 正极反应式为 O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - 知识点 ２ 金属的防护 4. 结合下图判断， 下列叙述正确的是 （ ） A.Ⅰ 是验证牺牲阳极法的实验装置 B.Ⅰ 和 Ⅱ 中负极反应式均是 Fe-2e - Fe 2+ C.Ⅰ 和 Ⅱ 中正极反应式均是 O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - D.Ⅰ 和 Ⅱ 中分别加入少量 K 3 ［ Fe （ CN ） 6 ］溶 液， 均有蓝色沉淀 5. 下列有关钢铁腐蚀和防护的说法不正确的 是 （ ） A. 自行车的钢圈上镀一层铬， 防止生锈 B. 外加直流电源保护钢闸门时， 钢闸门 与电源的负极相连 C. 钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应： 2H 2 O+ O 2 +4e - 4OH - D. 钢铁发生析氢腐蚀的负极反应： Fe-3e - Fe 3+ 6. 下列与金属腐蚀有关的说法， 正确的是 （ ） 海水 Fe 2+ O 2 OH - Fe e - e - e - C 第 3 题图 Fe Zn 3%NaCl 溶液 Ⅰ Fe Cu 经酸化的 3%NaCl 溶液 Ⅱ 第 4 题图 第三节 金属的腐蚀与防护 基 础 练 习 甲 乙 丙 丁 第 6 题图 Fe 海水 Fe C 经酸化的 3% NaCl 溶液 镁 地面 导线 钢铁 输水管 e - 104 第四章 化学反应与电能 练 1. 为研究金属腐蚀的条件和速率， 其课外小 组学生用金属丝将三根大小相同的润湿铁 钉分别固定在如图所示的三个装置中， 再 放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间， 下列对实验结束时现象描述不正确的是 （ ） A． 装置 Ⅰ 左侧的液面一定会下降 B． 装置 Ⅱ 中的铁钉腐蚀最快 C． 装置 Ⅲ 中的铁钉几乎没有被腐蚀 D． 装置 Ⅰ 中的铁丝和装置 Ⅱ 中的铜丝都 会被腐蚀 2. 宝鸡被誉为 “青铜器之乡”， 出土了大盂 鼎、 毛公鼎、 散氏盘等五万余件青铜器。 研究青铜器 （含 Cu 、 Sn 等） 在潮湿环境 中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要 意义。 下图为青铜器在潮湿环境中发生电 化学腐蚀的原理示意图， 下列说法不正确 的是 （ ） A． 青铜器发生电化学腐蚀， 图中 c 作负极 B． 潮湿环境中 Cl - 浓度大有利于多孔粉状 锈的生成 C． 若生成 0.2 mol Cu 2 （ OH ） 3 Cl ， 则消耗的 O 2 体积为 4.48 L D． 环境中的 Cl - 与正、 负两极反应的产物 作用生成 a 的离子方程式为 2Cu 2 + + A. 图甲中， 插入海水中的铁棒越靠近底 端腐蚀越严重 B. 图乙中发生吸氧腐蚀 C. 图丙中， 燃气灶的中心部位容易生锈， 主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D. 图丁中， 用牺牲镁块的方法来防止地 下钢铁输水管的腐蚀， 镁作原电池的 正极 7. 下列关于铁的腐蚀、 防护的叙述正确的是 （ ） A. 用铁锅烧制糖醋鱼 时， 铁锅会发生化 学腐蚀和析氢腐蚀 B. 铁发生吸氧腐蚀的 负极反应可用 O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - 表示 C. 常温下， 铁在浓硫酸中比在稀硫酸中 腐蚀得快 D. 可用上图表示对钢铁采取外加电流法 的原理 钢件 锌块 海水 导线 第 7 题图 提 升 练 习 铁丝 10% 盐酸 10% 盐酸 铜丝 浓硫酸 铜丝 Ⅰ ⅢⅡ 第 1 题图 O 2 Cu OH - Cu 2+ a. 多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl b. 多孔催化层 c. 青铜基体 第 2 题图 105 练 高中化学选择性必修 1 （人教版） 3OH - +Cl - Cu 2 （ OH ） 3 Cl↓ 3. 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（ ） A. 图 a 中， 插入海水中的铁棒越靠近底 端腐蚀越严重 B. 图 b 中， 开关由 M 改置于 N 时， Cu-Zn 合金的腐蚀速率减小 C. 图 c 中 ， 接通开关时 Zn 腐蚀速率增 大， Zn 上放出气体的速率也增大 D. 图 d 中， Zn-MnO 2 干电池自放电腐蚀 主要是由 MnO 2 的氧化作用引起的 4. 下列铁制品 （铁钉或钢铁管道） 易被腐蚀 的是 （ ） 5. 镀锌铁在发生析氢腐蚀时， 若有 0.2 mol 电子发生转移 ， 则下列说法正确的是 （ ） ① 有 5.6 g 金属被腐蚀 ② 有 6.5 g 金属被 腐蚀 ③ 在标准状况下有 2.24 L 气体放 出 ④ 在标准状况下有 1.12 L 气体放出 A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④ 6. 钢铁防护方法有多种， 右图中的方法描述 正确的是 （ ） A. b 为电源负极 B. 该方法是牺牲阳极法 C. 电子流向： a→ 钢铁 闸门 → 辅助电极 → b→a D. 电源改用导线连接进行防护时， 辅助 电极发生氧化反应 7. 在日常生活中， 我们经常看到铁制品生 锈、 铝制品表面出现白斑等众多的金属腐 蚀现象。 可以通过下列装置所示实验进行 探究。 下列说法正确的是 （ ） A． 按图 Ⅰ 装置实验， 为了更快更清晰地 观察到液柱上升， 采用下列方法： 用 酒精灯加热左边的具支试管 B． 图 Ⅲ 装置的总反应为 4Al＋3O 2 ＋6H 2 O 4Al （ OH ） 3 ， 生成的 Al （ OH ） 3 进一步脱 水形成白斑 C． 图 Ⅱ 是图 Ⅰ 所示装置的原理示意图 ， 图 Ⅱ 的正极材料是铁 D． 铝制品表面出现白斑可以通过图 Ⅲ 装 置进行探究， Cl - 由活性炭区向铝箔表 面区迁移， 并在铝箔上发生电极反应： 2Cl - -2e - Cl 2 ↑ 海水 Fe a 稀盐酸 Zn Cu Cu-Zn 合金 MN b Pt 稀盐酸 Zn c Zn MnO 2 碳棒 NH 4 Cl 糊状物 d 第 3 题图 A B C D Fe C 镁 地面 导线 e - 铜铁 输水管 铁管道 锌 Cu Fe Cu 水膜 钢 铁 闸 门 海水 辅助电极 a b 电源 第 6 题图 水 食盐水 浸泡过 的铁钉 正极 负极 食盐水 用 NaCl 溶液润 湿的活性炭 浸有 NaCl 溶 液的滤纸 铝箔 电流表 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 第 7 题图 106 高中化学选择性必修 1 （人教版） 线路中转移电子数均相同。 假设线路中转移了 4 mol 电 子， 则由以上电极反应式可知 C 、 D 、 E 、 F 电极上分别 会产生 2 mol 铜、 1 mol 氧气、 2 mol 氢气、 2 mol 氯气， 其物质的量之比为 2 ∶ 1 ∶ 2 ∶ 2 。 （ 4 ） H 为电镀池的阳极， 其电极材料应为铜； 丙中铁表面发生的反应为 Cu 2+ +2e - Cu ， 3.2 g 铜的物质的量为 0.05 mol ， 需 0.1 mol 电 子， E 的电极反应为 2H + +2e - H 2 ↑ ， 得到的电子也为 0.1 mol ， 可得以下关系： 2H + ～ 2e - ～ 2OH - ， 0.1 mol 0.1 mol 所以反应后乙中溶液 c （ OH - ） ＝0.1 mol · L -1 。 （ 5 ） 电解足量硫酸铜溶液应加入适量的 CuO 或 CuCO 3 固体使电解质溶液复原。 提升练习 1. D 【解析】 以石墨为电极， 电解 KI 溶液， 发生的 反应为 2KI+2H 2 O 电解 2KOH+H 2 ↑+I 2 （类似于电解饱和 食盐水）， 阴极产物是 H 2 和 KOH ， 阳极产物是 I 2 。 由于 溶液中含有少量的酚酞和淀粉， 所以阳极附近的溶液会 变蓝 （淀粉遇碘变蓝）， 阴极附近的溶液会变红 （溶液 呈碱性）， A 、 B 、 C 正确； 由于电解产物有 KOH 生成， 所以溶液的 pH 逐渐增大， D 错误。 2. D 【解析】 A 项， 阳极发生氧化反应； C 项， 溶 液中存在的金属阳离子主要为 Ni 2+ 、 Fe 2+ 、 Zn 2+ ， 根据金 属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序， 阳极反应为 Zn-2e - Zn 2+ ， Fe-2e - Fe 2+ ， Ni-2e - Ni 2+ ， Cu 、 Pt 在该 条件下不失电子， 阴极反应为 Ni 2+ +2e - Ni ， Fe 2+ 、 Zn 2+ 在该条件下不得电子； B 项， 比较两电极反应， 因 Zn 、 Fe 、 Ni 的相对原子质量不等， 当两极通过相同的电量 时， 阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。 3. B 【解析】 电解质中的阴离子 O 2- 、 Cl - 向阳极移 动， 由题图可知阳极生成 O 2 、 CO 、 CO 2 ， 所以电极反应 为 2O 2- -4e - O 2 ↑ ， O 2 与石墨反应生成 CO 、 CO 2 ， A 、 C 、 D 错误， 只有 B 正确。 4. C 【解析】 电解过程中 Zn 被氧化， 作阳极， 所以 Zn 与电源的正极相连， A 错误； Zn 2+ 透过阳离子交换膜 到达左侧与生成的 C 2 O 2- 4 形成 ZnC 2 O 4 ， B 错误； 没有给 出气体所处的温度和压强， D 错误。 5. D 【解析】 本题考查电镀知识 ， 阳极 ： Ag-e - Ag + ， b 棒质量减小； 阴极： Ag + +e - Ag ， a 棒质量增大， 电解质溶液浓度不变， 故选 D 。 6. （ 1 ） H 2 -2e - +2OH - 2H 2 O （ 2 ） 2NaCl +2H 2 O 电解 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑ （ 3 ） AC （ 4 ） d 极发生反 应： 2H 2 O+2e - H 2 ↑+2OH - 生成 OH - ， 且 Na + 从阳极区透 过阳离子交换膜进入 d 极区， 生成 NaOH （ 5 ） 4OH - - 4e - O 2 ↑+2H 2 O ABC （ 6 ） O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - 【解析】 （ 1 ） 图示中甲池为原电池， 其中通入 H 2 的 a 电极为负极 ， 其电极反应式为 H 2 -2e - +2OH - 2H 2 O 。 （ 2 ） 乙池为电解池， 与正极 b 连接的 c 电极为 阳极， 与负极 a 连接的 d 电极为阴极。 c 、 d 电极为石墨 电极， 根据电解原理可知， 电解饱和 NaCl 溶液产生 H 2 、 Cl 2 、 NaOH ， 反应的化学方程式为 2NaCl +2H 2 O 电解 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑ 。 （ 3 ） 甲装置为原电池， 可以实现 化学能向电能的转化， A 正确； 甲装置中 Na + 透过阳离 子交换膜向正极 b 极移动， B 错误； 乙装置中 c 极为阳 极， Cl - 不断放电产生 Cl 2 逸出， 导致附近溶液中 Cl - 的浓 度减小， Na + 透过阳离子交换膜移向 d 极区， 因此 c 极 一侧不断减少 NaCl ， 流出的是淡盐水， C 正确。 故合理 选项是 A 、 C 。 （ 4 ） d 电极为阴极， 在 d 极上水电离产 生的 H + 不断得到电子变为 H 2 逸出， 破坏了附近的水的 电离平衡， 促进水电离， 最终使附近 c （ OH - ） ＞c （ H + ）， 且 Na + 从阳极区透过阳离子交换膜进入 d 极区， 与 OH - 结 合生成 NaOH 。 （ 5 ） 根据离子放电顺序， OH － 迁移至阳 极区 ， OH － 在阳极上放电产生氧气 ， 即电极反应式为 4OH － －4e － O 2 ↑＋2H 2 O ； 如果阳离子交换膜损伤， 会使 大量 OH － 迁移至阳极区， 产生大量的 O 2 ， 因此定期检查 并更换阳离子交换膜， 可以提高氯气产量， 降低阳极氧 气的含量， 故 A 正确； 向阳极区加入适量盐酸， 可增大 c （ Cl - ）， 提高其还原性， 可以产生更多 Cl 2 ， 避免副反应 的反应， 故 B 正确； 使用 Cl - 浓度高的精制饱和食盐水 为原料使用 Cl - 浓度高的精制饱和食盐水为原料， 增大 了 Cl - 的浓度， 提高了 Cl - 的还原性， 可以产生更多 Cl 2 ， 减少 OH - 放电产生 O 2 的机会， 因而就降低了 O 2 的含量， 故 C 正确。 （ 6 ） “氧阴极技术 ” 在阴极区通入氧气 ， 避免水电离出 H ＋ 直接得电子生成 H 2 ， 则阴极上 O 2 得到 电子反应产生 OH - ， 该电极的电极反应式为 O 2 +4e - + 2H 2 O 4OH - 。 第三节 金属的腐蚀与防护 基础练习 1. D 【解析】 化学腐蚀是指直接发生化学反应的腐 蚀， 电化学腐蚀是指形成原电池的腐蚀， 不需要外加电 流， 故 A 、 B 错误； 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀， 正 极吸收氧气形成氢氧根离子， C 错误。 2. D 【解析】 银首饰久置后表面变黑， 是由于银与 空气中的硫元素直接反应生成了硫化银， 是一种化学腐 蚀的过程。 3. D 【解析】 从图中看出， 海水中的氧气减少， 所 以发生了吸氧腐蚀， A 错误； 碳作正极， 发生的反应为 40 参考答案与解析 还原反应， B 错误； 在酸性环境下， 原电池的正极发生 氢离子得电子的还原反应， 析出氢气， 即在酸性条件下 发生的是析氢腐蚀， C 错误； 吸氧腐蚀时， 氧气在正极 发生得电子的还原反应： O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - ， D 正确。 4. A 【解析】 Ⅰ 中锌作负极， 铁作正极， 电解质溶 液呈中性， 锌发生吸氧腐蚀， 负极反应式是 Zn-2e - Zn 2+ ， 属于牺牲阳极法， A 正确， B 错误； Ⅱ 中铁作负 极， 电解质溶液呈酸性， 铁发生析氢腐蚀， 负极反应式 为 Fe-2e - Fe 2+ ， 正极反应式为 2H + +2e - H 2 ↑ ， 因为 Ⅰ 中铁被保护， 溶液中无 Fe 2+ ， 故加入少量 K 3 ［ Fe （ CN ） 6 ］ 溶液， 无蓝色沉淀产生， C 、 D 错误。 5. D 【解析】 钢铁发生析氢腐蚀的负极反应为 Fe- 2e - Fe 2+ ， D 错误。 6. C 【解析】 插入海水中的铁棒， 越靠近底端， 氧气 的浓度越小， 腐蚀程度越小， A 错误； 图乙中， 电解质溶 液为酸化的氯化钠溶液， 发生析氢腐蚀， B 错误； 燃气灶 的中心部位容易生锈， 主要是由于高温下铁发生化学腐蚀， C 正确； 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀， 镁失电子发生氧化反应， 作原电池的负极， D 错误。 7. A 【解析】 铁锅在受热时会被 O 2 氧化， 这是铁的 化学腐蚀； 食醋呈酸性， 钢铁在酸性条件下会发生析氢 腐蚀， A 正确； 铁发生吸氧腐蚀的负极反应为 Fe-2e - Fe 2+ ， 正极反应为 O 2 +4e - +2H 2 O 4OH - ， B 错误； 常温 下 ， 铁在浓硫酸中发生钝化 ， 在稀硫酸中发生反应 ： Fe+2H + Fe 2+ +H 2 ↑ ， C 错误； 该图表示的是对钢铁采取 牺牲阳极 （原电池的负极， 发生氧化反应） 法的原理， 锌块是负极， 被氧化， 钢件是正极， 被保护， D 错误。 提升练习 1. D 【解析】 装置 Ⅰ 中铁钉和铁丝连接， 盐酸易挥 发， 铁钉发生化学腐蚀， 铁和盐酸反应生成氢气， 左侧 的液面一定会下降， 故 A 正确； 装置 Ⅱ 中盐酸易挥发， 铁钉和铜丝连接易形成原电池的两极， 铁钉作原电池负 极加快腐蚀， 故 B 正确； 装置 Ⅲ 中浓硫酸是难挥发性 酸， 且铜与硫酸不接触， 即二者不发生化学反应， 故 C 正确； 装置 Ⅰ 中铁钉和铁丝连接， 盐酸易挥发， 铁钉发 生化学腐蚀， 装置 Ⅱ 中盐酸易挥发， 铁钉和铜丝连接易 形成原电池， 发生电化腐蚀， 铁钉被腐蚀 ， 铜丝被保 护， 故 D 错误。 2. C 【解析】 根据图知， 氧气得电子生成氢氧根离 子、 Cu 失电子生成铜离子， 发生吸氧腐蚀， 则 Cu 作负 极被氧化， 腐蚀过程中， 负极是 c ， 故 A 正确； Cl - 扩散 到孔口， 并与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物 铜离子作用生成多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl ， 潮湿环境中 Cl - 浓度大， 有利于多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl 的生成， 故 B 正确； 未指明标准状态 ， 无法计算消耗的 O 2 体积 ， 故 C 错误； Cl - 扩散到孔口， 并与正极反应产物和负极反 应产物作用生成多孔粉状锈 Cu 2 （ OH ） 3 Cl ， 负极上生成铜 离子、 正极上生成氢氧根离子， 所以该离子反应为氯离 子 、 铜离子和氢氧根离子反应生成 Cu 2 （ OH ） 3 Cl 沉淀 ， 离子方程式为 2Cu 2+ +3OH - +Cl - Cu 2 （ OH ） 3 Cl↓ ， 故 D 正确。 3. B 【解析】 图 a 中， 铁棒发生吸氧腐蚀， 靠近底 端的部分氧气少， 腐蚀程度较轻， A 错误； 图 b 中开关 由 M 置于 N ， Cu-Zn 作正极， 腐蚀速率减小， B 正确； 图 c 中接通开关时 Zn 作负极， 腐蚀速率增大， 但氢气 在 Pt 上放出， C 错误； 图 d 中干电池自放电腐蚀是 Zn 与 C 活动性不同形成原电池 ， 与 MnO 2 性质无关 ， D 错误。 4. D 【解析】 A 项图中铁和碳构成了电解池， 而铁 作阴极被保护， 故不易被腐蚀， 错误； B 项图中镁和铁 制输水管构成了原电池， 而镁作负极被腐蚀， 输水管作 正极被保护， 故不易腐蚀， 错误； C 项图中铁管道和锌 构成了原电池， 锌作负极被腐蚀 ， 铁管道作正极被保 护， 不易被腐蚀， 错误。 5. B 【解析】 镀锌铁发生电化学腐蚀 ， 锌作负极： Zn-2e - Zn 2+ ， 当有 0.2 mol 电子转移时， 有 0.1 mol Zn 溶解， 在正极上： 2H + +2e - H 2 ↑ ， 生成 0.1 mol H 2 。 6. D 【解析】 从图示可知， 由于有外加电源， 故此 方法为外加电流法， B 错误； 在外加电流法中， 钢铁作 电解池的阴极， 即 a 为电源的负极， 则 b 为电源的正 极， 故 A 错误； 在电解池中， 电子由电解池的阳极 → 电 源的正极 → 电源的负极 → 电解池的阴极， 即电子要由辅 助电极 →b→a→ 钢铁闸门， 故 C 错误； 电源改用导线连 接进行防护时， 即牺牲阳极法， 则辅助电极要作负极， 发生氧化反应， 故 D 正确。 7. B 【解析】 A 项， 具支试管内气体受热压强增大， 部分气体溢出， 冷却后， 气体压强减小， 不能更快更清 晰地观察到液柱上升， 错误； B 项， 正极与负极反应式相 加得到图 Ⅲ 装置的总反应为 4Al＋3O 2 ＋6H 2 O 4Al （ OH ） 3 ， 生成的 Al （ OH ） 3 进一步脱水形成白斑 ， 正确 ； C 项 ， 负极材料为铁 ， 正极为碳棒， 错误； D 项 ， 铝箔为负 极， 反应式为 Al-3e - Al 3+ ， 碳棒为正极， 反应式为 O 2 + 4e - +2H 2 O 4OH - ， 错误。 实验活动 4 简单的电镀实验 1. A 2. D 【解析】 电解时， 阳极失去电子发生氧化反应， 失电子的金属为 Zn 、 Fe 和 Ni ， A 中的电极反应式错误； 电解过程中阳极失电子的金属 （依次是 Zn 、 Fe 、 Ni ） 与 在阴极得电子生成的金属 （ Ni ） 不同， 阳极质量的减少 量与阴极质量的增加量不一定相等， B 错误； 电解后溶 41