1-4金属的腐蚀与防护 同步练习 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

金属的腐蚀与防护同步作业 一、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1. 下列现象中，属于金属化学腐蚀的是（ ） A. 铁在潮湿空气中生锈 B. 铜在空气中生成铜绿 C. 钢在高温下与氧气反应生成氧化铁 D. 锌在稀硫酸中溶解产生氢气 1. 金属发生电化学腐蚀的本质是（ ） A. 金属与氧气发生反应 B. 金属失去电子被氧化 C. 金属与酸发生反应 D. 金属表面形成保护膜 1. 钢铁在潮湿的中性环境中发生的电化学腐蚀主要是（ ） A. 析氢腐蚀 B. 吸氧腐蚀 C. 化学腐蚀 D. 析氧腐蚀 1. 下列条件中，会加速钢铁腐蚀的是（ ） A. 钢铁表面涂油漆 B. 钢铁制品放在干燥环境中 C. 钢铁表面有破损且接触雨水 D. 钢铁制品与锌块连接 1. 下列防护方法中，不属于电化学防护的是（ ） A. 轮船外壳镶嵌锌块 B. 钢铁管道连接电源负极 C. 自行车链条涂润滑油 D. 地下钢管铺设镁合金块 1. 钢铁发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式是（ ） A. Fe - 2e⁻ = Fe²⁺ B. O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻ C. 2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑ D. Fe²⁺ + 2OH⁻ = Fe(OH)₂↓ 1. 下列关于金属腐蚀的说法，错误的是（ ） A. 电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B. 金属腐蚀的速率与温度、湿度有关 C. 纯金属比合金更易发生腐蚀 D. 金属腐蚀会造成巨大的经济损失 1. 采用 “牺牲阳极法” 保护金属时，牺牲阳极的材料应具备的性质是（ ） A. 活泼性比被保护金属弱 B. 活泼性比被保护金属强 C. 与被保护金属活泼性相同 D. 不易被氧化 1. 下列措施中，能有效防止铜制品腐蚀的是（ ） A. 将铜制品放在潮湿的空气中 B. 将铜制品与铁制品放在一起 C. 在铜制品表面镀一层镍 D. 将铜制品浸泡在稀盐酸中 1. 钢铁发生吸氧腐蚀时，最终生成的铁锈主要成分是（ ） A. FeO B. Fe₂O₃・nH₂O C. Fe (OH)₂ D. Fe (OH)₃ 二、填空题（每空 2 分，共 40 分） 1. 金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的______或______发生化学反应而引起的损耗；根据腐蚀的原理不同，可分为______和______，其中______是生活和生产中最常见的腐蚀类型。 1. 钢铁的电化学腐蚀是在______环境中，钢铁表面形成______（由铁、碳及电解质溶液构成）而发生的。根据环境中电解质溶液的酸碱性不同，又可分为______和______： 在酸性较强的环境中发生______，正极反应式为______； 在中性或弱碱性环境中发生______，正极反应式为______； 两种腐蚀的负极反应式均为______。 1. 金属防护的本质是______金属失去电子被氧化。常见的金属防护方法有： ______（如在金属表面涂油漆、镀耐腐蚀金属）； ______（如将金属制成不锈钢）； ______（如牺牲阳极法、外加电流法）。 1. 牺牲阳极法（原电池原理）中，______作阳极（牺牲电极），______作阴极（被保护电极）；外加电流法（电解池原理）中，被保护金属应与外接电源的______极相连，作______极，防止其被氧化。 1. 写出钢铁发生吸氧腐蚀时的系列反应： 负极反应：Fe - 2e⁻ = Fe²⁺； 正极反应：______； Fe²⁺与 OH⁻反应：______； Fe (OH)₂被氧化：4Fe (OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe (OH)₃； Fe (OH)₃脱水：2Fe (OH)₃ = Fe₂O₃・nH₂O + (3 - n) H₂O（铁锈主要成分）。 三、简答题（每题 10 分，共 40 分） 1. 请从 “反应原理”“是否形成原电池”“反应速率” 三个方面，简述金属化学腐蚀与电化学腐蚀的区别。 1. 为什么自行车的车架通常涂油漆，而链条却涂润滑油？请结合金属防护的原理和两种部件的使用特点说明。 1. 某工厂的钢铁输水管道长期埋在潮湿的土壤中，容易发生腐蚀。请设计两种不同类型的防护方案（一种为物理防护，一种为电化学防护），并说明每种方案的原理。 1. 现有铁钉、食盐水、试管、导管、橡胶塞等实验用品，如何设计实验证明钢铁在中性环境中发生吸氧腐蚀？请写出实验步骤、预期现象及现象解释。 参考答案 一、选择题 1. C（解析：A、B 为电化学腐蚀，D 为金属与酸的置换反应（非腐蚀范畴），C 是钢铁与 O₂在高温下直接发生化学反应，属于化学腐蚀） 1. B（解析：金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子，A、C 是腐蚀的具体反应，D 是防护结果） 1. B（解析：潮湿中性环境中，O₂易参与反应，钢铁主要发生吸氧腐蚀；析氢腐蚀需酸性较强环境） 1. C（解析：A（涂油漆，隔绝环境）、B（干燥环境，减少电解质）、D（锌块保护，电化学防护）均减缓腐蚀；C（破损后形成原电池，雨水提供电解质）加速腐蚀） 1. C（解析：A、D 为牺牲阳极法（电化学防护），B 为外加电流法（电化学防护），C（涂润滑油，隔绝空气和水）属于物理防护） 1. C（解析：析氢腐蚀正极 H⁺得电子生成 H₂，A 是负极反应，B 是吸氧腐蚀正极反应，D 是 Fe²⁺与 OH⁻的复分解反应） 1. C（解析：合金中不同金属（或金属与非金属）易形成原电池，通常比纯金属更易腐蚀，如纯铁比钢（铁碳合金）耐腐蚀） 1. B（解析：牺牲阳极法中，牺牲阳极的活泼性更强，优先失电子被氧化，保护活泼性较弱的金属） 1. C（解析：A（潮湿环境加速腐蚀）、B（铜铁形成原电池，铜作正极被保护？不，铁活泼性强于铜，铁先腐蚀，铜间接被保护，但并非防止铜腐蚀的方法）、D（铜与稀盐酸不反应，但盐酸中的杂质可能加速腐蚀）；C（镀镍隔绝环境，有效防腐蚀） 1. B（解析：钢铁吸氧腐蚀最终生成的铁锈主要成分是 Fe₂O₃的水合物（Fe₂O₃・nH₂O），A、C、D 是腐蚀中间产物） 二、填空题 1. 气体；液体；化学腐蚀；电化学腐蚀；电化学腐蚀 1. 潮湿；原电池；析氢腐蚀；吸氧腐蚀；析氢腐蚀；2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑；吸氧腐蚀；O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻；Fe - 2e⁻ = Fe²⁺ 1. 阻止（或减缓）；覆盖保护层；改变金属内部结构；电化学防护 1. 活泼性更强的金属（或牺牲阳极）；被保护金属；负；阴 1. O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻；Fe²⁺ + 2OH⁻ = Fe(OH)₂↓ 三、简答题 1. ①反应原理：化学腐蚀是金属与非电解质（如 O₂、Cl₂）直接发生氧化还原反应；电化学腐蚀是金属在电解质溶液中形成原电池，发生定向的电子转移（负极氧化、正极还原）。 ②是否形成原电池：化学腐蚀不形成原电池，无电流产生；电化学腐蚀形成原电池，有微弱电流产生。 ③反应速率：化学腐蚀速率较慢（仅依赖直接反应）；电化学腐蚀速率较快（原电池加速电子转移）。 1. ①自行车车架涂油漆：原理是 “覆盖保护层（物理防护）”，车架为刚性结构，涂油漆可隔绝空气、水等腐蚀介质，且油漆附着性强，能长期保护；车架无需频繁活动，油漆不易磨损。 ②自行车链条涂润滑油：原理是 “覆盖保护层（物理防护）”，链条需频繁转动（摩擦大），润滑油既能隔绝腐蚀介质，又能减少摩擦磨损；若涂油漆，会因摩擦脱落，无法长期保护，且影响链条转动。 1. ①物理防护方案：在钢铁管道表面包裹防腐胶带（或涂防腐涂料）；原理：通过防腐胶带 / 涂料隔绝管道与土壤中的水、氧气及腐蚀性离子，阻止腐蚀反应发生。 ②电化学防护方案：在管道附近铺设镁合金块（与管道相连）；原理：牺牲阳极法，镁的活泼性强于铁，镁作负极优先失电子被氧化，钢铁管道作正极，避免被氧化腐蚀。 1. 实验步骤： ①向试管中加入适量食盐水（提供中性电解质），将铁钉放入试管中，使铁钉部分浸入食盐水； ②用橡胶塞塞紧试管口，橡胶塞上插入导管，导管一端伸入试管内（靠近液面），另一端伸入盛有水的烧杯中（导管末端浸入水中）； ③观察一段时间，记录实验现象。 预期现象：试管内液面逐渐上升，烧杯中导管内液面下降（或导管口有气泡冒出后液面上升，具体取决于装置密封性）。 现象解释：钢铁在中性食盐水环境中形成原电池，发生吸氧腐蚀；正极反应为 O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻，试管内 O₂被消耗，压强减小，外界大气压将烧杯中的水压入试管，导致试管内液面上升。 学科网（北京）股份有限公司 $