2022年高中化学选修1寒假每日一练（含答案）：08金属的腐蚀和防护

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基础落实
1．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．铁管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
2．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2被还原 ③H＋被还原
④有Fe2O3·H2O生成 ⑤杂质碳被氧化除去
A．①② B．③④ C．①②③④ D．①②③④⑤
3．下列事实不能用电化学原理解释的是( )
A．铝片不需要特殊的保护方法
B．炒过菜的铁锅未清洗易生锈
C．轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌片
D．镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀
4．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接铜块可保护轮船外壳不受腐蚀
D．金属发生的腐蚀主要是化学腐蚀
5．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是( )
A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
6．把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活动性顺序由大到小的是( )
A．a>b>c>d B．bC．c>a>b>d D．a>c>d>b
7．下列叙述中，不可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是( )
A．在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性弱
C．甲能与稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D．将甲、乙作电极组成原电池时，甲是负极
8．关于如图所示装置的叙述，正确的是( )
A．铜是阳极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从铜片经导线流向锌片
D．硫酸根离子移向锌片，氢离子移向铜片
9．小明家里收藏了一件清代的铝制佛像，该佛像至今仍保存十分完好。该佛像未锈蚀的主要原因是( )
A．铝不易发生化学反应
B．铝的氧化物容易发生还原反应
C．铝不易被氧化
D．铝易氧化，但氧化铝具有保护内部铝的作用
10．相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是( )
11．为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( )
①与直流电源的负极相连接 ②与直流电源的正极相连接
③与铜板相连接 ④与锌板相连接
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
12．将两份等量的锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，如图所示，下列各图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系曲线，其中正确的是( )
13．下图是铁钉在某溶液中被腐蚀的实验(开始时试管中液面和试管外液面等高)。
(1)甲、乙两图溶液中呈酸性的是________(填“甲”或“乙”)。
(2)甲图电极反应式是：正极_____________________________，
负极______________________________________________________。
(3)乙图中发生反应的离子方程式是___________________________。
14．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：
正极：_____________________________________________________________，
负极：_____________________________________________________________。
(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用________。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
(3)乙图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。
能力提升
15．取6根铁钉，6支洁净试管及其他材料，准备如图
试管(1)放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；
试管(2)的底部放入硅胶(一种干燥剂)，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；
试管(3)先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水(赶出原先在蒸馏水中的空气)浸没铁钉，再加一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；
试管(4)中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；
试管(5)放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；
试管(6)放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水，浸没铁钉和铜丝；
把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀情况，其中__________试管内的铁钉未被腐蚀。从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件分别是__________
________________________________________________________________________。
16．Cu－Fe合金由于长时间置于空气中，表面产生了一层氧化膜(成分为Fe2O3和CuO)，现进行如下实验(以下气体体积均在标准状况下测得)
①将此合金块5.76 g置于烧杯中，然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量，收集产生的气体为672 mL，过滤得绿色溶液A，还有滤渣B。
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中，完全溶解，得NO、NO2混合气体896 mL，经测定(标况下)此混合气体与氢气的相对密度为17。
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中，用排水法收集一烧瓶气体，再向烧瓶中通入224 mLO2，气体恰好完全溶于水。
(1)写出在潮湿空气中合金腐蚀过程的正极电极反应式_________________________
________________________________________________________________________。
(2)A中存在的阳离子有____________，B为____________________________。
(3)①中产生绿色溶液A的离子方程式是_____________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(4)此合金块中铁元素的质量分数为_______________。
参考答案
1．B [铁易失去电子，故钢管与电源正极相连时，更易使铁失电子，故A错；铁遇冷浓硝酸时表面能形成一层致密的氧化膜，故B正确；铁比铜活泼，当铁、铜相接触时构成原电池，铁作负极被腐蚀，故C错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，故D错。]
2．C [钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应，(1)当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，电极反应为：正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋；
(2)当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，电极反应为：正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极：2Fe－4e－===2Fe2＋。同时在电解溶液中还发生了如下一系列反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·H2O＋2H2O。]
3．A [铝在表面能生成一层氧化铝保护膜，与电化学知识无关。炒过菜的铁锅未清洗易生锈，是因为铁和内部的石墨与未清洗的菜汁形成了原电池，铁被腐蚀而生锈。轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌片，是因为形成了原电池后，锌比铁活泼作负极被腐蚀，船体被保护。镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀，是因为镀锌铁与潮湿的空气形成了原电池后，锌比铁活泼，锌被腐蚀，铁被保护。镀锡铁与潮湿的空气形成了原电池后，铁比锡活泼，铁作负极被腐蚀。]
4．A [当镀锡铁制品镀层破损时，Fe、Sn与接触的电解质形成原电池，Fe作负极，被腐蚀，B说法错误；海轮的外壳连接铜块，形成Fe－Cu原电池，Fe作负极，轮船外壳腐蚀速率加快，C错误；D中金属腐蚀以电化学腐蚀为主，只有A项正确。]
5．D [洗过的铁锅在空气中放置发生原电池反应，负极是Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应式2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，又发生4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。]
6．D [a和b相连时，a为负极，表明a的活泼性比b强(a>b)，同理，a>c，d>b，c>d，综上所述：四种金属的活泼性由大到小的顺序是a>c>d>b。]
7．A [金属活动性与原子失去电子的数目无关，而与失去电子能力的强弱有关。]
8．D [由铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时，锌的活泼性强于铜，锌是负极，铜是正极，电子从锌片经导线流向铜片，在原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极。]
9．D
10．C [A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，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；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。]
11．B [由于直流电源的负极多余电子，有电子的输出，正极缺乏电子，有电子的输入，若想保护钢铁不失电子，不被腐蚀，应将钢铁连在外接直流电源的负极上，使电源负极提供电子，而不是钢铁失电子而被腐蚀，所以①正确；由于钢铁与铜板相连，若组成原电池，是相对活泼金属铁作负极失电子而被腐蚀，故③是错误的；由于钢铁与锌板相连，若组成原电池，是相对活泼金属锌作负极失电子而被腐蚀，则可保护钢铁不被腐蚀，所以④是正确的。所以为了保护地下钢管不被腐蚀，正确方法是①和④。]
12．A [由于向a中加入少量CuSO4溶液，发生反应Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗了一部分Zn，同时形成了Zn－Cu原电池，可加快Zn与H2SO4反应的速率，使a中反应先进行完。但由于a中Zn被消耗了一部分，所以会影响最终产生H2的体积。即a中生成H2的体积应小于b中生成H2的体积。故A为正确曲线。]
13．(1)乙
(2)正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极：Fe－2e－===Fe2＋
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
解析 从两图中液面的高度可以看出，甲图试管内液面上升，说明气体体积减小，有氧氧被吸收，发生吸氧腐蚀。乙图试管内液面下降，说明气体体积增大，有氢气生成，发生析氢腐蚀。
14．(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe－4e－===2Fe2＋ (2)C (3)负
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，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
(3)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。
15．(2)(3)(5) 水、空气、电解质溶液和不活泼金属存在
解析 此题实际是利用原电池形成的条件及原理解释金属腐蚀速率的问题。由于②③两个试管不具备构成原电池的条件，不能发生电化学腐蚀，所以未被腐蚀。而试管⑤尽管具备构成原电池的条件，但Zn比铁活泼，在原电池中作负极，使铁失电子反应难以发生，所以铁也未被腐蚀。引起和促进铁钉被腐蚀的条件是水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在。
16．(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)Fe2＋，H＋ Cu
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)38.89%
解析 (1)Cu－Fe合金，铁的活泼性强于铜，铁作负极，铜作正极。正极上空气中的氧气得到电子被还原，电极方程式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)加入过量稀H2SO4后，铜不溶解，铁发生如下反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，CuO、Fe2O3与H2SO4分别发生如下反应：CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，由于所得滤液是绿色溶液，所以Fe、CuSO4和Fe2(SO4)3又会发生如下反应：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，所以滤液A中含Fe2＋、H＋，滤渣B是Cu。
(4)eq \x\t(M)＝2×17＝34
n气体＝eq \f(0.896 L,22.4 L/ml)＝0.04 ml
nNO2＝0.01 ml nNO＝0.03 ml
由得失电子守恒知：nCu×2＝0.01×1＋0.03×3⇒
nCu＝0.05 ml
nFe×1＝0.01×4⇒nFe＝0.04 ml
eq \f(0.04 ml×56 g/ml,5.76 g)×100%＝38.89%。