高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护课后练习题

第三节 金属的腐蚀与防护

【基础巩固】

1.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 (　　)

A.金属的腐蚀一定伴有电流的产生

B.Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀

C.发生化学能转化为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀

D.发生电化学腐蚀时都有能量的转化,且被腐蚀的金属总是失电子

解析:金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应,电子直接转移给氧化剂,无电流产生;电化学腐蚀是最普遍的一种金属腐蚀,其原理与原电池原理相同。

答案:D

2.下列各种镀有金属保护层的铁板,镀层破损后在相同的环境中,铁板最易被腐蚀的是 (　　)

A.镀锌铁(白铁)　    B.镀锡铁(马口铁)

C.镀铜铁　　　       D.镀银铁

解析:镀有金属保护层的铁板,在镀层破损时,与周围环境形成原电池。A项中镀层破损时,锌作负极,铁作正极受到保护;B、C、D项中镀层破损时,铁均作负极而被腐蚀,与正极金属的活动性相差越大,负极被腐蚀的速率越大,所以选D项。

答案:D

3.(2022·广东云浮高二期末)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.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀

解析:A项,在铁的电化学腐蚀中,铁单质失去电子转化为二价亚铁离子,即负极反应式为Fe-2e-Fe2+,故错误;B项,铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能,还有一部分转化为热能,故错误;C项,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,加速了铁的腐蚀,故正确;D项,以水代替氯化钠溶液,水也呈中性,铁在中性或酸性很弱的条件下易发生吸氧腐蚀,故错误。

答案:C

4.(2022·广东广州高二期末)一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:

下列说法中错误的是 (　　)

A.在pH<4的溶液中,碳钢腐蚀的负极反应式为Fe-2e-Fe2+

B.在pH>6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀

C.在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应式为O2+4OH-+4e-2H2O

D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减慢

解析:在pH<4的溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极上电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A项正确;在pH>6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极电极反应式为O2+2H2O

+4e-4OH-,故B项正确;在pH>14的溶液中,碳钢腐蚀的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,故C项错误;将碱性溶液煮沸除去氧气后,正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减慢,故D项正确。

答案:C

5.(2022·广东东莞高二期末)“雪龙2号”从深圳启航,执行中国第36次南极科考任务。下列有关科考船的说法正确的是 (　　)

A.外壳镶嵌一些铅块可提高科考船的抗腐蚀能力

B.停靠期间可将电源正极与船体相连保护船体

C.利用牺牲阳极法保护船体时,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-

D.科考船只采用电化学保护法提高船体抗腐蚀能力

解析:A项,在船壳上镶嵌铅块时船壳金属比铅活泼,构成原电池时,作负极加快其腐蚀,不能减慢船体的腐蚀,故错误;B项,船体与电源正极相连,作阳极,加快船体的腐蚀,故错误;C项,利用牺牲阳极法保护船体时,船体作正极被保护,正极是氧气得电子生成氢氧根离子,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,故正确;D项,还可以在船体表面涂上保护层等方法,提高其抗腐蚀能力,故错误。

答案:C

6.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是 (　　)

A                       B

C                       D

解析:A、B、D三项中都形成了原电池,Fe被腐蚀,只有C项中铁被铜镀层保护,不易被腐蚀。

答案:C

7.铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中不正确的是 (　　)

A.正极的电极反应为2H++2e-H2↑

B.此过程中还涉及的反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3

C.此过程中铜并不被腐蚀

D.此过程中电子从Fe流向Cu

解析:发生吸氧腐蚀时,负极反应为2Fe-4e-2Fe2+,正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,溶液中发生反应Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,

Fe(OH)2继续被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水形成铁锈。

答案:A

8.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材约占世界钢铁年产量的十分之一。

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,写出该腐蚀过程中的电极反应式。

正极:　                    , 负极:　                 。 

(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用　　　　(填字母)。 

A.铜　　　　 B.钠　　　 　C.锌　　 　　D.石墨

甲                      乙

(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的　　　　极。 

解析:(1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失去电子,正极上O2得到电子。

(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,锌被腐蚀,而铁被保护,属于牺牲阳极法。(3)题图乙属于外加电流法,需把被保护的铁闸门连接

在电源的负极。

答案:(1)2H2O+O2+4e-4OH-　2Fe-4e-2Fe2+　(2)C　(3)负

【拓展提高】

9.将NaCl溶液滴在一块光亮洁净的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处氧气含量少。下列说法中正确的是 (　　)

A.液滴中的Cl-由a区向b区迁移

B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-

C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈

D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为Cu-2e-Cu2+

解析:根据题意,可判断中心区a为原电池的负极,液滴边缘处O2含量较多,是原电池的正极,Cl-在电池工作时向负极(a)移动,A项错误;Fe失电子发生氧化反应而被腐蚀,C项错误;因Fe比Cu活泼,作负极的是Fe,反应为Fe-2e-Fe2+,D项错误。

答案:B

10.模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示,下列说法中不正确的是 (　　)

A.若X为石墨棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀

B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C.若X为锌棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e-H2↑

D.若X为石墨棒,开关K置于A处时,铁电极上发生的反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-

解析:若X为石墨棒,开关K置于A处时,铁为阴极受到保护,可减缓铁的腐蚀,故A项正确;若X为锌棒,开关K置于A处时,铁作阴极受到保护,开关K置于B处时,铁作正极受到保护,因此开关K置于A或B处,均可减缓铁的腐蚀,故B项正确;若X为锌棒,开关K置于B处时,铁为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,故C项错误;若X为石墨棒,开关K置于A处时,铁为电解池的阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故D项正确。

答案:C

11.如何防止铁的腐蚀是工业研究的重点内容。为研究铁腐蚀的影响因素,某同学做了以下探究实验:

请回答下列问题。

(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是　　　　(填实验序号);在电化学腐蚀中,负极反应是　　　　　　　,正极反应是　　　　　　　。 

(2)由该实验可知,可以影响铁腐蚀速率的因素是 　             。 

(3)为防止铁的腐蚀,工业上普遍采用的方法是                  

　                            (答两种方法)。 

解析:(1)实验2、3、4、5、6中都发生了吸氧腐蚀,属于电化学腐蚀。在电化学腐蚀中,负极反应为2Fe-4e-2Fe2+;正极反应为2H2O+O2+

4e-4OH-。(2)从能否构成原电池的条件等方面来回答,如湿度、温度、

O2的浓度、反应介质等。(3)为防止铁的腐蚀,工业上普遍采用的方法有牺牲阳极法、外加电流法等。

答案:(1)2、3、4、5、6　2Fe-4e-2Fe2+　2H2O+O2+4e-4OH-

(2)湿度、温度、O2的浓度、反应介质　(3)牺牲阳极法、外加电流法(或制成不锈钢、加保护层等其他合理答案)

【挑战创新】

12.将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法中正确的是 (　　)

A.正极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+

B.金属M的金属活动性比Fe的金属活动性弱

C.钢铁设施作原电池的正极而被保护

D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的腐蚀速率大

解析:钢铁设施实际作原电池的正极,正极金属被保护不失电子,故A项错误,C项正确;金属M实际为原电池的负极,原电池中负极金属比正极金属活泼,因此M的金属活动性比Fe的金属活动性强,故B项错误;海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度,离子浓度越大,溶液的导电性越强,因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中的腐蚀速率大,故D项错误。

答案:C