高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护达标测试

第三节　金属的腐蚀与防护

课后·训练提升

基础巩固

1.下列叙述不正确的是(　　)。

A.锌与稀硫酸反应制取氢气,加入少量的硫酸铜能增大反应速率

B.镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀

C.钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·nH2O

D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,完全相同的反应是负极反应

答案:B

解析:锌与CuSO4发生置换反应后,铜附着在锌的表面上,浸泡在稀硫酸中形成锌铜原电池,负极锌被氧化而加速反应,A项正确;镀锌的铁构成原电池时锌为负极,铁为正极,铁被保护,镀锡的铁构成原电池时铁作负极,锡作正极,加速了铁的腐蚀,B项不正确;钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀,负极(Fe)反应为Fe-2e-Fe2+,正极(C)反应为2H2O+O2+4e-4OH-,形成Fe(OH)2,在空气中4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,久置后2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,所以铁锈的成分是Fe2O3·nH2O,C项正确;钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,负极反应相同,都是Fe-2e-Fe2+,但正极反应不同,分别是析出氢气和吸收氧气,D项正确。

2.如图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是(　　)。

A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e-Fe3+

B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面左低右高

C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低

D.若液体a为食用油,则铁钉生锈较慢

答案:A

解析:铁钉发生电化学腐蚀时,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,A项错误;若液体a为稀醋酸,则试管内发生析氢腐蚀,试管内压强增大,故U形管液面左低右高,B项正确;若液体a为食盐水,试管内发生吸氧腐蚀,压强减小,故U形管液面左高右低,C项正确;若液体a为食用油,则不能形成原电池,铁钉生锈较慢,D项正确。

3.为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有①舰体与直流电源相连;②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是(　　)。

A.方法①中舰体应连电源的正极

B.方法②中镶嵌的金属块可以是锌

C.方法①为牺牲阳极法

D.方法②为外加电流法

答案:B

解析:舰体是由钢板做的,方法①舰体若与电源相连,必须与电源负极相连,A项错误;方法②舰体镶嵌的一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等,B项正确;方法②舰体镶嵌一些金属块,这种方法叫牺牲阳极法,C项错误;方法①舰体与电源相连,这种方法叫外加电流法,D项错误。

4.某实验小组欲探究牺牲阳极法的原理,设计如图实验装置:

实验Ⅰ:向烧杯中加入一定量的饱和食盐水,插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流表连接后,再分别插入两个玻璃筒中,电流表指针发生偏转。

(1)锌棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　;铁棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 

(2)向铁棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无明显现象,这说明该实验中无　　　产生。

实验Ⅱ:该小组的同学将锌棒换为铜棒,并用导线将其与电流表连接。一段时间后,向插入铁棒的玻璃筒内滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。

(3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ　　　　　(填“相同”或“相反”)。 

(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是　　　　　　、　　　　　　　。

(5)上述两个实验表明,活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时,一般是相对

　　　　　(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护,根据此原理采取的金属防护方法称为　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)2Zn-4e-2Zn2+　2H2O+O2+4e-4OH-

(2)Fe2+　(3)相反

(4)产生蓝色沉淀　溶液变红色

(5)不活泼　牺牲阳极法

解析:锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时,发生的是吸氧腐蚀,锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护。铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时,发生的也是吸氧腐蚀,铜作正极被保护,铁作负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反,所以电流表指针的偏转方向也相反。铁作负极时,Fe失去电子生成Fe2+,与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀,铜作正极,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,故在铜棒附近溶液变红色。对比两个实验可知,一般情况下,发生吸氧腐蚀时,活泼金属被腐蚀,不活泼金属被保护,根据此原理采取的金属防护法称为牺牲阳极法。

能力提升

1.如图是金属牺牲阳极法的实验装置,有关说法正确的是(　　)。

A.加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀

B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn

C.该装置为电解池

D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化,不需要更换

答案:A

解析:铁被保护,所以溶液中不会产生Fe2+,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀,A项正确;锌失电子作负极,铁作正极,所以牺牲了锌保护了铁,B项错误;该装置没有外接电源,所以是原电池而不是电解池,C项错误;远洋货轮船底镶嵌锌块,其中锌与铁构成原电池,锌作负极失电子发生氧化反应,锌被腐蚀,为保护货轮需定期更换,D项错误。

2.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:2H++2e-H2↑

B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(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

答案:B

解析:根据题图知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,A项错误;负极上发生的电极反应式:Fe-2e-Fe2+,正极上的电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH-,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学方程式:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,B项正确;该原电池中铜作正极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,C项错误;该原电池放电时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,电流从Cu流向Fe,D项错误。

3.如图所示,为防止铁管道腐蚀分别采取了如下甲、乙两种方法,下列有关说法错误的是(　　)。

A.方法甲叫做牺牲阳极保护法,R可以选择Zn、Cu等金属

B.方法乙叫做外加电流保护法

C.两种方法的实质均是阻止铁发生氧化反应而腐蚀

D.在潮湿的酸性土壤中,铁管道主要发生析氢腐蚀

答案:A

解析:方法甲叫做牺牲阳极保护法,Fe作正极,R为负极,R可以选择比Fe活泼的金属,如Zn等,不能用Cu,A项错误;乙方法中形成电解池,Fe作阴极,则方法乙叫做外加电流保护法,B项正确;防止铁管道腐蚀,即防止Fe发生氧化反应,所以两种方法的实质均是阻止铁发生氧化反应而腐蚀,C项正确;酸性条件下,铁发生析氢腐蚀,则在潮湿的酸性土壤中,铁管道主要发生析氢腐蚀,D项正确。

4.电解是最强有力的氧化还原手段,在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题。

(1)以铜为阳极,以石墨为阴极,用NaCl溶液作电解质溶液进行电解,得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源,则阳极反应式为　　　　　　　　　　　　,阴极反应式为　　　　　　　　　　　。 

(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是　　　　(填字母)。 

A.②区铜片上有气泡产生

B.③区铁片的电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑

C.最先观察到变成红色的区域是②区

D.②区和④区中铜片的质量均不发生变化

答案:(1)2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+　2H++2e-H2↑

(2)D

解析:(1)由于阳极材料为铜,所以铜本身失电子被氧化,由题意知氧化产物为Cu2O,可得阳极反应式为2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+,阴极上阳离子放电,即溶液中H+被还原成清洁能源H2。(2)左半区是原电池装置,发生的是铁的吸氧腐蚀,负极(Fe):Fe-2e-Fe2+,正极(Cu):O2+2H2O+4e-4OH-;右半区是电解装置,阳极(Fe):Fe-2e-Fe2+,阴极(Cu):2H++2e-H2↑,电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率,因此最先观察到变成红色的区域是④区,故A、B、C三项均错误,D项正确。