1.3 金属的腐蚀与防护 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学苏教版选择性必修第一册

2024—2025学年高中化学苏教版选择性必修第一册1.3 金属的腐蚀与防护 一、单选题 1．金属被具有一定导电性的涂层覆盖，当金属构件(车身、桥梁等)的保护涂层有擦伤或裂缝且在潮湿环境时，金属的腐蚀情况如图所示，下列说法不正确的是 A．缝隙限制了介质的扩散，导致金属被腐蚀穿透 B．金属表面发生反应 C．钢铁被腐蚀时，微粒2是电子，微粒1是Fe3+ D．在潮湿的空气中能生成铜锈 2．下列实验操作或装置不能达到目的的是 A B C D             由海水制取蒸馏水 验证铁的吸氧腐蚀 证明乙炔可使溴水褪色 萃取溴水中的 A．A B．B C．C D．D 3．根据图I和图II所示，下列判断正确的是 A．I和II中正极均被保护 B．I和II中负极反应均是Fe-2e-=Fe2+ C．I和II中正极反应均是O2+2H2O+4e-=4OH- D．I、II溶液pH均增大，原因相同 4．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是 A．铁被氧化的电极反应为 B．正极的电极反应为 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 5．下列有关说法正确的是 A．工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼金属铝时，阳极因被氧气氧化须定期更换 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．加入硫酸铜可使锌与稀硫酸的反应速率加快，说明Cu2+具有催化作用 D．铅蓄电池放电时，负极质量减小 6．化学与科学、技术、社会与环境发展息息相关。下列说法错误的是 A．中国科学家实现了二氧化碳人工合成淀粉，该成果有利于碳中和 B．北京冬奥会颁奖礼服内添加了石墨烯发热材料，石墨烯和C60是同位素 C．“世界铜像之王”三星堆青铜大立人属于合金，其深埋于地下生锈是发生了吸氧腐蚀 D．北京冬奥会火炬在出火口格栅喷涂碱金属，目的是利用焰色反应让火焰可视化 7．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以Na2SO4溶液代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 8．化学改变了生产生活，推动了社会的进步和科技的发展。下列说法正确的是 A．采用外加电流阴极保护法对金属防腐，阴极为惰性电极 B．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗，转移电子数为 D．离子交换膜在现代工业中应用广泛，氯碱工业使用阴离子交换膜 9．用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是 A．证明铁发生了吸氧腐蚀 B．向含少量水的乙醇中加入沸石，蒸馏可得到无水乙醇 C．用标准NaOH溶液滴定锥形瓶中的盐酸 D．蒸发CuCl2溶液得到CuC2固体 A．A B．B C．C D．D 10．电化学在日常生活和科技领域中都有着广泛的应用，下列有关说法正确的是 A．甲中正极的电极反应式：Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2O B．乙中要保护钢闸门不受腐蚀，应将其与电源的正极相连 C．丙中石墨极的电极反应式：SO2+2H2O-2e-= +4H+ D．丁中正极的电极反应式：O2-4e-+2H2O=4OH- 11．分别向a、b两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片，再向a中加入植物油，均塞上橡皮塞，U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面水平），如图所示。放置一段时间后，以下说法错误的是 A．植物油用于隔绝氧气和水 B．b试管中铁片被腐蚀 C．U形玻璃管两端的液面变为右低左高 D．U形玻璃管两端的液面变为左低右高 12．下列叙述中正确的是 A．焰色反应属于化学变化 B．金属的化学腐蚀比电化学腐蚀更普遍 C．阴极电保护法保护钢构件，钢构件与直流电源负极相连 D．钠原子核外电子排布由时，原子释放能量 13．化学与生活、生产密切相关。下列说法正确的是 A．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 B．太阳能集水器将空气中水蒸气冷凝成饮用水的过程是放热反应 C．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 D．抢救钡离子中毒患者时，可以用合适浓度的溶液洗胃 14．生活中处处有化学，下列有关说法正确的是 Ⅰ Ⅱ 现象 切过咸菜的刀不及时清洗，不久便会因被腐蚀而出现锈斑 深埋在潮湿土壤中的供水铁管道，在硫酸盐还原菌作用下出现漏水 原理图 A．Ⅰ和Ⅱ发生的都是吸氧腐蚀 B．Ⅰ和Ⅱ中Fe都为负极，电极反应式是 C．输送暖气的铁管道极易发生Ⅱ中的腐蚀 D．Ⅰ中锈斑的主要成分是 15．研究发现铜锈的组成非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，在文物保护中，无害锈一般不用除去，两种锈的结构如图所示，下列说法正确的是 A．铜锈形成过程中可能发生了析氢腐蚀 B．铜锈形成过程中正极上电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ C．将青铜器与低压电源正极相连后青铜器可受到保护 D．文物修复过程中可用稀盐酸酸浸法除去有害锈Cu2(OH)3Cl 二、填空题 16．金属电化学防护的方法有哪些？哪一个效果更好 。 17．钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示： (1)钢铁的吸氧腐蚀： 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生 腐蚀。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3： ，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 (2)钢铁的析氢腐蚀： 当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。 负极反应式： ；正极反应式： 。 总反应式： 。 随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 18．钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题： (1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是 。 (2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是 。 (3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置如图所示。 ①A电极对应的金属是 (填元素名称)，B电极的电极反应是 。 ②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。 ③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因 。 19．钢铁的电化学腐蚀原理 (1)电解质溶液： 在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量 、 和 等。 (2)电极： 钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的 ，其中，负极为 ，正极为 。 (3)电极反应式： ①负极 ，②正极 。 (4)铁锈的形成： ①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 ② ③2Fe(OH)3脱水：铁锈主要成分 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C A D A B C B A C 题号 11 12 13 14 15 答案 C C D D D 1．C 【详解】A．当金属之间存在缝隙，并且这些缝隙的宽度足够小，使得介质(如氧气、水等)的扩散受到限制时，缝隙内的金属就更容易被腐蚀，A正确； B．在金属的电化学腐蚀过程中，氧气通常会接受电子并与水反应生成氢氧根离子，发生反应，B正确； C．在钢铁的电化学腐蚀中，铁会失去电子变成亚铁离子，同时生成自由电子，则①为Fe2+，②为e-，C不正确； D．在大气中，铜会与氧气、水和二氧化碳反应，生成碱式碳酸铜，也就是通常所说的“铜锈”，D正确； 故选C。 2．C 【详解】A．由海水制取蒸馏水，温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口，冷凝水下口进上口出，实验装置正确，A正确； B．食盐水浸润的铁丝网，铁发生吸氧腐蚀消耗试管中的氧气，试管中气体压强减小，红墨水上升，B正确； C．电石和饱和食盐水制取的乙炔中混有硫化氢等物质，硫化氢具有还原性，能被溴水氧化从而使溴水褪色，不能证明是乙炔与溴水发生了加成反应使溴水褪色，C错误； D．用四氯化碳等可萃取溴水中的溴，萃取过程在分液漏斗中进行，水层在上层，溴的四氯化碳溶液在下层，D正确； 故答案选C。 3．A 【详解】A．原电池中正极上的金属电极本身不参与反应，故I和II中正极均被保护，A正确； B．由图可知，I中Zn比Fe活泼，故Zn为负极，则电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，而II中Fe比Cu活泼，Fe为负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，B错误； C．I中是在中性介质中，故正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，而II中是在酸性介质中，故正极电极反应为：2H++2e-=H2↑，C错误； D．由C项分析可知，I、II溶液pH均增大，但原因不相同，I中是由于正极产生了大量的OH-，II中是由于正极上消耗了大量的H+，D错误； 故答案为：A。 4．D 【详解】A．根据实验所给条件可知，铁发生的是吸氧腐蚀，负极的电极反应为，A正确； B．吸氧腐蚀正极的电极反应为，B正确； C．活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了负极铁的腐蚀，C正确； D．以水代替NaCl溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D错误； 答案选D。 5．A 【详解】A．工业上用石墨电极电解熔融 Al2O3冶炼金属铝时，阳极发生氧化反应生成氧气，氧气会和碳发生反应，则阳极因被氧气氧化须定期更换，A正确； B．当镀锡铁制品的镀层破损时，铁较锡活泼，做原电池的负极被加速腐蚀，B错误； C．加入硫酸铜可使锌与稀硫酸的反应速率加快，是由于锌与硫酸铜反应生成的铜附着在锌表面形成Cu-Zn原电池，加快反应速率，C错误； D．铅蓄电池放电时，负极发生反应Pb−2e−+=PbSO4，质量增加，D错误； 故选A。 6．B 【详解】A．人工合成淀粉能减少二氧化碳的排放，有利于推进“碳中和”目标的实现，故A正确； B．石墨烯和C60是同中元素组成的不同单质，互为同素异形体，故B错误； C．青铜中Cu和其它较不活泼金属、电解质水溶液构成原电池，所以能发生吸氧腐蚀，故C正确； D．焰色试验可以发出不同颜色的光，喷涂碱金属目的是利用焰色反应让火焰可视，故D正确； 故选：B。 7．C 【详解】A．该装置中发生吸氧腐蚀，Fe作负极，失电子得到Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故A错误； B．铁腐蚀过程中发生电化学反应，部分化学能转化为电能，放热，所以还存在化学能转化为热能的变化，故B错误； C．Fe、C和电解质溶液构成原电池，Fe易失电子被腐蚀，加速Fe的腐蚀，故C正确； D．用Na2SO4代替NaCl溶液，溶液呈中性，是强电解质溶液，Fe发生吸氧腐蚀，故D错误； 故答案为：C。 8．B 【详解】A．外加电流保护法中使用惰性电极做阳极，保护金属做阴极，A错误； B．锌比铁活泼，破损后，形成原电池，锌能保护铁，故仍不易生锈，B正确； C．非标况下，11.2L气体的物质的量无法计算，C错误； D．氯碱工业中为了使氯气与产生的NaOH隔开，故使用阳离子交换膜，D错误； 答案选B。 9．A 【详解】A．食盐水为中性，发生吸氧腐蚀，故A正确； B．易形成共沸混合物，应加CaO后蒸馏，故B错误； C．中和滴定时眼睛观察锥形瓶内颜色的变化，达到滴定终点后再读数，故C错误； D．蒸发促进铜离子水解，且生成盐酸易挥发，应在HCl气流中蒸发得到CuCl2固体，故D错误； 故选：A。 10．C 【详解】A．甲为纽扣电池，正极Ag2O得电子发生还原反应，电解质溶液为碱性环境，正极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，选项A错误； B．钢闸门应与电源的负极相连作阴极，用于保护钢闸门，选项B错误； C．丙中左边石墨与电源正极相连，为阳极，阳极上SO2失去电子生成，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+，选项C正确； D．燃料电池的正极得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，选项D错误。 答案选C。 11．C 【详解】A．铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果，植物油用于隔绝氧气和水，A正确； B．两支试管中只有b中铁与水和氧气同时接触，铁片被腐蚀，B正确； C．b中的铁生锈，消耗氧气，导致气压减小，液面上升，U形玻璃管两端的液面变为右高左低，C错误； D．植物油用于隔绝氧气和水，左边试管中的铁钉不能与氧气、水接触，右边试管中的铁钉能与氧气、水蒸气接触，U形玻璃管两端的液面变为左低右高，D正确； 故选：C。 12．C 【详解】A.焰色试验体现的是元素的性质，此过程中没有新物质产生，属于物理变化，故A错误； B.金属材料中一般含有杂质，在空气中易构成原电池，易发生电化学腐蚀，所以金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，故B错误； C.用阴极电保护法保护钢构件时，钢构件与直流电源负极相连做电解池的阴极，故C正确； D.当钠原子的核外电子由3s轨道跃迁到3p轨道时，原子吸收能量，故D错误； 故选C。 13．D 【详解】A．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，A错误； B．水蒸气冷凝成饮用水是物质状态的变化，没有新物质产生，因此发生的变化属于物理变化，B错误； C．铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，会形成铁作负极、锡作正极的原电池，从而加快对铁制品腐蚀，则镀层不能对铁制品起保护作用，C错误； D．生成硫酸钡难溶于水，难溶于酸，可以使钡离子浓度达到安全范围，D正确。 故选D。 14．D 【详解】A．由图可知，Ⅱ中还原菌作用下硫酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氢硫酸根离子，没有氧气参与正极放电，所以Ⅱ发生的不是发生吸氧腐蚀，故A错误； B．由图可知，Ⅰ和Ⅱ中铁都为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，故B错误； C．输送暖气的铁管道暴露在空气中，极易发生Ⅰ中的吸氧腐蚀，故C错误； D．由图可知，Ⅰ中发生的是吸氧腐蚀，锈斑的主要成分是，故D正确； 故选D。 15．D 【详解】A．铜锈形成过程为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，没有发生析氢腐蚀，A错误； B．铜锈形成过程中Cu为负极，杂质碳为正极，负极上Cu失去电子，发生氧化反应，故负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，B错误； C．若将青铜器与低压电源正极相连，则青铜器为阳极，失去电子被氧化，会加快青铜器的腐蚀速率，应该将其低压电源负极相连，使其受到保护，C错误； D．在文物保护中，无害锈一般不用除去, 有害锈的成分是Cu2(OH)3Cl，可利用HCl与疏松Cu2(OH)3Cl反应产生可溶性物质除去，D正确； 故合理选项是D。 16．牺牲阳极法(原电池原理)；外加电流法(电解池原理)。外加电流法的保护效果大于牺牲阳极法 【详解】金属的电化学腐蚀主要是金属在原电池中作负极，失去电子被腐蚀，结合原电池的原理可以另外加一个更加活泼的电极和被保护的金属形成原电池，或者外加电源，防止被保护的金属失去电子，故答案为：牺牲阳极法(原电池原理)；外加电流法(电解池原理)。外加电流法的保护效果大于牺牲阳极法。 17．(1) 吸氧 2Fe-4e-= 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (2) 酸性 H2 负 正 Fe - 2e-= Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 【详解】（1）钢铁的吸氧腐蚀：通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，水膜为中性或弱酸性，将会发生吸氧腐蚀。负极铁失去电子生成亚铁离子，反应式2Fe-4e-= 2Fe2+；正极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-。总反应为铁和氧气、水生成氢氧化亚铁：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。Fe(OH)2被空气中氧气进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。 （2）钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。其中，Fe失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，C极的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，是正极。负极反应式：Fe - 2e-= Fe2+；正极反应式：2H+＋2e-=H2↑。总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑。随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。 18． 2FeCl3+Fe=3FeCl2 BD 铜 Cu2++2e-=Cu 0.08 铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他合理答案也可) 【详解】(1)铁锈的主要成分是Fe2O3，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应； (2) A．Fe是金属，比石墨活泼，作为原电池的负极，被腐蚀，A不符合题意； B．Zn比Fe活泼，作为原电池的负极，被腐蚀，可以保护Fe棒，B符合题意； C．Fe棒浸入水中，水中溶解的氧气会使Fe发生吸氧腐蚀，C不符合题意； D．Fe棒作为电解池的阴极，属于外加电源的阴极保护法，可以保护Fe棒，D符合题意； 故选BD； (3)①电镀池中，铁上镀铜，待镀金属为铁，做阴极，镀层铜做阳极，故A极的材料为Cu； ②根据电极反应：阳极Cu-2e-=Cu2+，阴极Cu2++2e-=Cu，可知阳极被氧化的铜和阴极析出的铜相等，两极相差5.12g时，两极的质量变化均为2.56 g，转移电子的物质的量为×2=0.08 mol； ③根据金属活动性：Zn>Fe>Cu，铁比铜活泼，镀铜铁的镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，而镀锌铁的镀层破坏后，Zn为原电池的负极，被腐蚀，正极的Fe不会被腐蚀； 19．(1) H+ OH- O2 (2) 原电池 Fe 碳 (3) Fe-2e-=Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- (4) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O 【详解】（1）钢铁发生电化学腐蚀时电解质溶液形成是因为在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一薄层水膜，水膜里含有少量H+、OH-和O2等。 （2）钢铁发生电化学腐蚀是因为钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的原电池，其中铁是活泼的金属，负极为铁，正极为碳。 （3）负极是铁，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正极是碳，发生得到电子的还原反应，溶液中的氧气得到电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。 （4）铁锈的形成是因为负极产生的亚铁离子结合溶液中的氢氧根生成氢氧化亚铁沉淀，即2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁，即4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；Fe(OH)3脱水转化为铁锈，其中铁锈主要成分为Fe2O3·xH2O。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$