高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 金属的电化学腐蚀与防护练习题

第四节　金属的电化学腐蚀与防护

基础过关练

题组一　金属的腐蚀

1.(2020浙江台州五校高二10月联考)下列叙述正确的是　(　　)

A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程

B.将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连,正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀

C.纯银质物品久置表面变暗,是银发生吸氧腐蚀的结果

D.铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e- Fe3+,继而形成铁锈

2.下列叙述与电化学腐蚀有关的是(　　)

A.切过菜的刀不及时清洗易生锈

B.在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性

C.红热的铁丝与水蒸气接触时,表面形成了蓝黑色的物质

D.把铁片投入到氯化铜的溶液中,在铁表面上附着一层红色的铜

3.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)

A.负极发生的反应为Fe-2e- Fe2+

B.正极发生的反应为2H2O+O2+2e- 4OH-

C.原电池是将电能转化为化学能的装置

D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

4.钢铁生锈过程发生如下反应:

①2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2;

②4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3;

③2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。

下列说法正确的是(　　)

A.反应①、②中电子转移数目相等

B.反应①中氧化剂是氧气和水

C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

5.下列说法不正确的是(　　)

A.铸铁输油管道埋在干燥不透气的土壤中不容易被腐蚀

B.在空气中,金属铝表面能迅速被氧化形成保护膜,因此铝不容易被腐蚀

C.钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是2H2O+O2+4e- 4OH-

D.白铁(镀Zn铁)表面有划损时,也能阻止铁被氧化

6.铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为(　　)

A.形成原电池,铝作负极

B.形成原电池,铜作负极

C.形成原电池时,电流由铝流向铜

D.铝质铆钉发生了化学腐蚀

题组二　金属的防护方法

7.关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是(　　)

A.正极就是阳极　　　　　 B.负极就是阴极

C.阳极上发生氧化反应　　 D.正极上发生氧化反应

8.下列表面镀有金属保护层的铁板,当镀层损坏使铁板裸露后,在相同条件下最耐腐蚀的是(　　)

A.镀锌铁板(白铁)　 B.镀锡铁板(马口铁)

C.镀银铁板　　　　 D.镀铜铁板

9.(2019福建师大附中高二上期中)下列对钢铁制品采取的措施不能防止或减缓钢铁腐蚀的是(　　)

A.保持表面干燥　　 B.表面镀锌

C.表面形成烤蓝　　 D.表面镶嵌铜块

10.下列金属防腐的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是(　　)

A.水中的钢闸门连接电源的负极

B.金属护栏表面涂漆

C.汽车底盘喷涂高分子膜

D.地下钢管连接镁块

11.下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　)

A.用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜

B.在金属中加入一些铬或者镍制成合金

C.在轮船的船壳水线以下部分,装上锌锭

D.在金属表面喷漆

题组三　金属腐蚀快慢的比较

12.相同材质的铁在下图中的四种情况下最不易被腐蚀的是　(　　)

能力提升练

1.(疑难1,★★☆)铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是(　　)

A.正极反应式为2H++2e- H2↑

B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3

C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀

D.此过程中电流从Fe流向Cu

2.(2020广东中山高二上期末,疑难1,★★☆)将两根铁钉分别缠绕铜丝和镁条,放入滴有混合溶液的容器中,如图所示,下列叙述不正确的是(　　)

A.a中铜丝上有气泡产生

B.a中铁钉附近出现蓝色沉淀

C.b中铁钉附近呈现红色

D.b中发生吸氧腐蚀

3.(2020山东菏泽一中高二月考,疑难1,★★☆)利用如图装置,能完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中,错误的是(　　)

A.若X为锌棒,Y溶液为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

B.若X为碳棒,Y溶液为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为外加电流的阴极保护法

C.若X为铜棒,Y溶液为硫酸铜溶液,开关K置于M处时,铁电极上的电极反应式为Cu2++2e- Cu

D.若X为铜棒,Y溶液为硫酸铜溶液,开关K置于N处时,溶液中各离子浓度都不会发生变化

4.(疑难2,★★☆)装置甲、乙、丙的烧杯中都盛有稀硫酸。

(1)装置丙中的Fe电极上的电极反应式:　　　　　　　　。 

(2)装置乙中被腐蚀的金属是　　　(填元素符号),比较装置甲、乙、丙中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是　　　　　　　　　　　。 

(3)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化学腐蚀称为　　　　　　。 

②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是　　　(填字母)。 

5.(疑难1,★★★)钢铁生锈现象随处可见,请回答下列有关问题。

(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示:

①写出石墨电极的电极反应式:　                      。 

②将该装置做简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在上图虚线框所示位置做出修改,并用箭头标出外电路中电子的移动方向。

③写出修改后石墨电极的电极反应式:　                          。 

(2)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀,电镀的简易装置如图所示:

①A电极是　　　　(填“铜”或“铁”),B电极的电极反应式是　　　　　　　　　　。 

②若电镀前铁、铜电极的质量相等,电镀完成后将它们取出,洗净、烘干、称量,发现二者质量相差5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　mol。 

③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　金属腐蚀就是金属失去电子被氧化的过程,故A错误;将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连接,作电解池的阴极被保护,可防止水闸被腐蚀,故B正确;纯银质物品久置变暗是因为银的表面形成硫化银,与吸氧腐蚀无关,故C错误;铜、铁在潮湿的空气中形成原电池,铁为负极,负极电极反应为Fe-2e- Fe2+,故D错误。

2.A　切过菜的刀不及时清洗,在菜刀上形成了以Fe、C为电极的原电池,发生电化学腐蚀。金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性,是因为它们在空气中表面能生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部金属继续被氧化。红热的铁丝与水蒸气接触和铁片投入到氯化铜的溶液中是直接发生了化学反应,不属于电化学腐蚀。

3.A　由原电池反应式知:负极为Fe-2e- Fe2+,正极为2H2O+O2+4e- 4OH-,所以A正确、B错误;原电池是将化学能转化为电能的装置,C错误;钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀,D错误。

4.A　反应①中的氧化剂是O2,H2O中各元素的价态没变;1 mol O2在反应中得到4 mol电子,同样在反应②中的氧化剂也是O2,而且两个反应中O2的化学计量数都是1,因此得到的电子均是4 mol,A正确,B错误;钢质水管与铜质水龙头连接后形成原电池,其中钢质水管作负极被腐蚀,C错误;钢铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀,而且主要是发生吸氧腐蚀,D错误。

5.C　铸铁输油管道埋在干燥不透气的土壤中,可隔绝空气,使铸铁输油管道失去发生腐蚀的条件,A正确;铝不易被腐蚀,是因其活泼性强,在空中金属铝表面能迅速被氧化形成保护膜,B正确;钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是Fe失电子,氧化为Fe2+,C错误;因锌比铁活泼,故白铁(镀Zn铁)表面有划损时,锌被腐蚀,铁被保护,D正确。

6.A　电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝作负极;电流方向与电子的流动方向恰好相反,电流由铜流向铝。

7.C　牺牲阳极的阴极保护法就是原电池负极的金属发生氧化反应被腐蚀,作为正极的金属不被腐蚀。

8.A　A项镀层锌损坏后,Zn比Fe活泼,发生电化学腐蚀时Zn为负极,Fe为正极被保护;其他三项均是Fe为负极,加快了Fe的腐蚀。

9.D　保持钢铁制品表面干燥能防止或减缓钢铁腐蚀;在钢铁制品表面镀一层金属锌,采用的是牺牲阳极的阴极保护法,所以能防止或减缓钢铁腐蚀;烤蓝能使铁制品与氧气和水隔绝,可以防止钢铁制品生锈;在钢铁制品表面镶嵌铜块,形成的原电池中,金属铁作负极,能加快铁的腐蚀速率,此法不能防止或减缓钢铁腐蚀。

10.A　B、C项措施均为加保护层的防腐蚀的保护法;D项是利用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法;A项钢闸门连接电源负极,属于使用外加电流的阴极保护法的防腐措施。

11.C　在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭,能形成原电池,锌为负极,被腐蚀,铁被保护。

12.C　A项,食醋提供电解质溶液环境,铁勺和铜盆分别作原电池的负极和正极,铁是活泼金属作负极,铁易被腐蚀;B项,食盐水提供电解质溶液环境,铁炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极,铁易被腐蚀;C项,铜镀层将铁球覆盖,使铁被保护,所以铁不易被腐蚀;D项,酸雨提供电解质溶液环境,铁铆钉和铜板分别作原电池的负极和正极,铁易被腐蚀。

能力提升练

1.B　铁铆钉处发生吸氧腐蚀,则正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,铜作正极不被腐蚀,电流从正极流向负极。

2.C　a装置构成原电池,Fe易失电子作负极、Cu作正极;b装置也构成原电池,Mg作负极、Fe作正极,Fe被保护。a装置中Cu作正极,电解质溶液呈酸性,该原电池发生析氢腐蚀,Cu电极上发生的电极反应为2H++2e-H2↑,所以a中铜丝上有气泡产生,故A正确;a中Fe电极上发生的电极反应为Fe-2e- Fe2+,亚铁离子和铁氰化钾反应生成蓝色沉淀,所以a中铁钉附近出现蓝色沉淀,故B正确;b装置中Fe作正极被保护,Fe不参加反应,没有铁离子生成,所以铁钉附近不呈现红色,故C错误;b中发生吸氧腐蚀,故D正确。

3.C　若X为锌棒,Y溶液为NaCl溶液,开关K置于M处,该装置是原电池,锌作负极,铁作正极,作正极的铁被保护,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;若X为碳棒,Y溶液为NaCl溶液,开关K置于N处,该装置是电解池,碳作阳极、铁作阴极,作阴极的铁被保护,这种方法称为外加电流的阴极保护法,故B正确;若X为铜棒,Y溶液为硫酸铜溶液,开关K置于M处时,该装置是原电池,铁电极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,故C错误;若X为铜棒,Y溶液为硫酸铜溶液,开关K置于N处时,该装置是电镀池,阳极上溶解的铜等于阴极上析出的铜,电解质溶液中各离子浓度都不会发生变化,故D正确。

4.答案　(1)2H++2e- H2↑　(2)Fe　乙>甲>丙　(3)①吸氧腐蚀　②B

解析　(1)丙中形成原电池,Fe作正极,正极上氢离子得电子,则Fe电极上的电极反应式:2H++2e- H2↑。

(2)乙中Fe、Sn和稀硫酸形成原电池,Fe的金属活动性强于Sn,该原电池中Fe作负极失电子,被腐蚀;甲中铁发生化学腐蚀,乙中形成原电池,铁作负极,加速了铁被腐蚀的速率,丙中锌作负极、铁作正极,所以铁被保护,则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是乙>甲>丙。

(3)①铁在海水中发生吸氧腐蚀;②中性或弱酸性条件下,铁发生吸氧腐蚀,铁接触空气、水时生成铁锈,故B处铁锈最多。

5.答案　(1)①O2+4e-+2H2O 4OH-

②如图所示:

③2Cl--2e- Cl2↑

(2)①铜　Cu2++2e-Cu　②0.08　③铁比铜活泼,在潮湿环境中形成原电池,铁作负极,加快了铁的腐蚀(其他合理答案也可)

解析　(1)在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀;在装置上加上直流电源(Fe与直流电源的负极相连),利用外加电流的阴极保护法进行钢铁的电化学防护;加上直流电源后,石墨电极作阳极,在阳极上Cl-失电子生成Cl2。

(2)①在铁件表面镀铜,则铁作阴极,铜作阳极,故A电极是铜,B电极是铁;②当析出1 mol铜时,两电极的质量差为64 g+64 g=128 g,转移2 mol 电子,故当二者质量相差5.12 g时,电路中通过电子0.08 mol。