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2019-2020年高二人教版化學(xué)選修4練習(xí)冊：4.4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 　　　知識(shí)點(diǎn)一　金屬的腐蝕 1．下列敘述與電化學(xué)腐蝕有關(guān)的是(　　) A．切過菜的刀不及時(shí)清洗易生銹 B．在空氣中金屬鎂、鋁都具有較好的抗腐蝕性 C．紅熱的鐵絲與水蒸氣接觸時(shí)，表面形成了藍(lán)黑色的物質(zhì) D．把鐵片投入到氯化銅的溶液中，在鐵表面上附著一層紅色的銅 2．鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是(　　) A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ B．正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－===4OH－ C．原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕 3．鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng)： ①2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。 下列說法正確的是(　　) A．反應(yīng)①、②中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等 B．反應(yīng)①中氧化劑是氧氣和水 C．與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕 D．鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕 4．下列說法不正確的是(　　) A．鑄鐵輸油管道應(yīng)埋在干燥致密不透氣的土壤中不容易被腐蝕 B．在空氣中，金屬鋁表面能迅速被氧化形成保護(hù)膜，因此鋁不容易被腐蝕 C．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．白鐵(鍍Zn鐵)表面有劃損時(shí)，也能阻止鐵被氧化 5．如圖4L41所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察： 圖L441 (1)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈________性，發(fā)生________腐蝕，其電極反應(yīng)為： 負(fù)極：____________________， 正極：________________________。 (2)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈________性，發(fā)生________腐蝕，其電極反應(yīng)為： 正極：__________________________， 負(fù)極：__________________________。 　　　知識(shí)點(diǎn)二　原電池原理的應(yīng)用 6．關(guān)于犧牲陽極的陰極保護(hù)法的敘述正確的是(　　) A．正極就是陽極 B．負(fù)極就是陰極 C．陽極上發(fā)生氧化反應(yīng) D．正極上發(fā)生氧化反應(yīng) 7．下列表面鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，當(dāng)鍍層損壞使鐵板裸露后，在相同條件下最耐腐蝕的是(　　) A．鍍鋅鐵板(白鐵) B．鍍錫鐵板(馬口鐵) C．鍍銀鐵板 D．鍍銅鐵板 8．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B．金屬護(hù)攔表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 9．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。 圖L442 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為： 正極：________________________________________________________________________， 負(fù)極：________________________________________________________________________。 (2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖L442甲所示的方案，其中焊接在閘門上的固體材料R可以采用________。 A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨 (3)乙圖所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的________極。 10．如圖L443裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵 圖L443 塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是(　　) A．生鐵塊中的碳是原電池的正極 B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－===Fe2＋ D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 11．為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一星期，下列對實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象描述不正確的是(　　) 圖L444 A．裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會(huì)上升 B．左測液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低 C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重 D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕 圖L445 12．銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖L445所示，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．正極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ B．此過程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此過程中Fe、Cu均被腐蝕 D．此過程中電流從Fe流向Cu 13．如圖L446所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))，下列敘述正確的是(　　) 圖L446 A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 14．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則下列說法正確的是(　　) ①有5.6 g金屬被腐蝕 ②有6.5 g金屬被腐蝕 ③在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24 L氣體放出 ④在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12 L氣體放出 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 15．某研究小組對鐵生銹進(jìn)行研究。 　 圖L447 (1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了A、B、C一組實(shí)驗(yàn)(如圖L447)，探究鐵生銹的條件。經(jīng)過較長時(shí)間后，甲同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是A中鐵釘生銹；B中鐵釘不生銹；C中鐵釘不生銹。 ①通過上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，可得出鐵生銹的外部條件是 ________________________________________________________________________； ②鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ③實(shí)驗(yàn)B所用的水要經(jīng)過________處理；植物油的作用是________________________________________________________________________； ④實(shí)驗(yàn)C中堿石灰的作用是________________________________________________________________________。 (2)乙同學(xué)為了達(dá)到同樣目的，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)D(如圖)，發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后，試管中的液面升高，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 該實(shí)驗(yàn)________(填“能”或“不能”)說明水對鐵釘生銹產(chǎn)生影響。 圖L448 16．用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，如圖L448所示是某同學(xué)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)裝置。已知K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液遇Fe2＋會(huì)變成特征的藍(lán)色：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。 根據(jù)提供的知識(shí)，請回答下列問題： (1)電壓表、電流表變化為__________________。 (2)在Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，會(huì)觀察到________________________________________________________________________。 (3)通過和同學(xué)討論，說明如圖所示裝置中鐵被保護(hù)的原理為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)寫出發(fā)生反應(yīng)的電極方程式： Zn極：________________________________________________________________________； Fe極：________________________________________________________________________。 圖L449 17．對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在此過程中，兩個(gè)電極上質(zhì)量的變化值：陰極________陽極(填“>”“<”或“＝”)。 (3)利用如圖L449所示的裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________(填“M”或“N”)處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為________________________________________________________________________。 第四節(jié)　金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 1．A　[解析] 切過菜的刀不及時(shí)清洗，在菜刀上形成了以Fe、C為電極的原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。金屬鎂、鋁都具有較好的抗腐蝕性，是因?yàn)樗鼈冊诳諝庵斜砻嫔梢粚又旅艿难趸锉∧?，阻止?nèi)部金屬繼續(xù)被氧化。紅熱的鐵絲與水蒸氣接觸和鐵片投入到氯化銅的溶液中是直接發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，屬于化學(xué)腐蝕。 2．A　[解析] 由原電池反應(yīng)式知：負(fù)極為Fe－2e－===Fe2＋，正極為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A對、B錯(cuò)；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯(cuò)；根據(jù)原電池原理，鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D錯(cuò)。 3．A　[解析] 反應(yīng)①2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2中的氧化劑是O2，H2O中各元素的價(jià)態(tài)沒變；1 mol O2在反應(yīng)中得到4 mol電子，同樣在反應(yīng)②中4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3中的氧化劑也是O2，而且兩個(gè)反應(yīng)中O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，因此得到的電子均是4 mol，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼質(zhì)水管與銅質(zhì)水龍頭連接后形成原電池，其中鋼質(zhì)水管作負(fù)極被腐蝕，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼鐵在潮濕的空氣中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而且主要是發(fā)生吸氧腐蝕，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．C　[解析] 鑄鐵輸油管道埋在干燥致密不透氣的土壤中，可隔絕空氣，使鑄鐵輸油管道失去發(fā)生腐蝕的條件，A項(xiàng)正確；鋁不易被腐蝕，是因其活潑性強(qiáng)，在空中金屬鋁表面能迅速被氧化形成保護(hù)膜，B項(xiàng)正確；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Fe失電子，氧化為Fe2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因鋅比鐵活潑，故白鐵(鍍Zn鐵)表面有劃損時(shí)，腐蝕鋅，即鐵被保護(hù)，D項(xiàng)正確。 5．(1)弱酸性或中　吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)較強(qiáng)的酸　析氫 2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ [解析] 根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明是試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此可寫出電極反應(yīng)；試管內(nèi)液面下降說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，是試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘析氫腐蝕的結(jié)果。 6．C　[解析] 犧牲陽極的陰極保護(hù)法就是原電池的負(fù)極(陽極)的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕。 7．A　[解析] A項(xiàng)鍍層鋅破壞后，Zn比Fe活潑，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極被保護(hù)；其他三項(xiàng)均是Fe為負(fù)極，加快了Fe的腐蝕。 8．A　[解析] B、C項(xiàng)措施均為加保護(hù)層的防化學(xué)腐蝕的保護(hù)；D項(xiàng)是利用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護(hù)法；A項(xiàng)連接電源負(fù)極，屬于使用外加電流的陰極保護(hù)法的防腐措施。 9．(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Fe－4e－===2Fe2＋ (2)C　(3)負(fù) [解析] (1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。 (2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解，而鐵被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 (3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的鐵閘門連接在電源的負(fù)極。 10．B　[解析] Fe與C及電解質(zhì)溶液形成原電池，F(xiàn)e是負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋，C是正極，在a中發(fā)生吸氧腐蝕，a中壓強(qiáng)減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，b中壓強(qiáng)增大，紅墨水柱液面是左高右低，故選B。本題考查鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕。 11．B　[解析] 裝置Ⅰ中潮濕的水蒸氣為中性，鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，左側(cè)的液面一定會(huì)上升；裝置Ⅱ中潮濕的水蒸氣為酸性，鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，左側(cè)的液面下降，故左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的高；裝置Ⅱ中銅與鐵構(gòu)成原電池，腐蝕最為嚴(yán)重；裝置Ⅲ中鐵釘處于干燥環(huán)境，幾乎沒被腐蝕。 12．B　[解析] 鉚釘處吸氧腐蝕的正極電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，銅作正極不被腐蝕，電子從負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極。 13．B　[解析] a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，Cu作正極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Al－3e－===Al3＋，而Fe作正極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 14．B　[解析] 鍍鋅鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋅作負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋，當(dāng)有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Zn溶解，在正極上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1 mol H2。 15．(1)①有水(或電解質(zhì)溶液)和氧氣(或空氣)　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ③煮沸(或“除去氧氣”)　隔絕空氣(或“防止氧氣與鐵接觸”)?、芪账魵?或“干燥”“保持試管內(nèi)干燥環(huán)境”) (2)鐵的腐蝕要吸收氧氣(或“氧氣參與反應(yīng)”“消耗了氧氣”)使氣體體積減小 不能 16．(1)電壓表、電流表的指針都發(fā)生偏轉(zhuǎn) (2)沒有鐵氰化亞鐵的特征藍(lán)色出現(xiàn)，而是在鐵電極上有氣體產(chǎn)生 (3)通過犧牲陽極(負(fù)極)Zn，為被保護(hù)的金屬鐵[陰極(正極)]提供了足量的電子，使被保護(hù)的金屬鐵不會(huì)失去電子，所以Fe不腐蝕　(4)Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ [解析] 本題主要考查了陰極保護(hù)法。電壓表和電流表都是為了證明由鐵、鋅和酸化的NaCl溶液組成的原電池是正常工作的；在正常情況下，鐵是可以和酸性溶液中的H＋反應(yīng)生成Fe2＋的，F(xiàn)e2＋能和[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成特征的藍(lán)色。如果沒有特征的藍(lán)色出現(xiàn)則證明沒有生成Fe2＋，即此裝置是起到了保護(hù)陰極(正極)，使鐵不被腐蝕的作用，裝置中Zn極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，鐵極為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。 17．(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ (2)能向電鍍液中不斷補(bǔ)充Cu2＋，使電鍍液中的Cu2＋濃度保持恒定　＝ (3)N　犧牲陽極的陰極保護(hù)法 [解析] (1)陽極鋁被氧化成Al2O3，反應(yīng)過程中有水參加，故電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋。(2)電鍍時(shí)，為保證陰極上只有銅析出，就要確保電鍍過程中溶液中有足夠多的Cu2＋，因此陽極就需要不斷地溶解銅，以補(bǔ)充電鍍液中的Cu2＋。(3)鐵被保護(hù)，可以作原電池的負(fù)極或電解池的陰極。故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。