鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第4节 金属的腐蚀与防护巩固练习

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1．《本草纲目》中载有一药物，名“铜青”。藏器曰：生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也。铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。时珍曰：近时人以醋制铜生绿，取收晒干货之。后者的反应原理为( )
A．析氢腐蚀B．吸氧腐蚀
C．化学腐蚀D．置换反应
2.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后，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．铁的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
3．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，再同时放置于玻璃钟罩里相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是 ( )
A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面会下降
B．实验结束时，左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
4．为了减缓地下钢管的腐蚀，下列措施可行的是( )
A．钢管与锌块相连
B．钢管与铜板相连
C．钢管与铅板相连
D．钢管与直流电源正极相连
5．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是 ( )
A．青铜器发生电化学腐蚀，图中青铜基体作负极，被氧化
B．正极发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．环境中的Cl－与正、负极反应的产物作用生成Cu2(OH)3Cl的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
D．若生成0.2mlCu2(OH)3Cl，则理论上消耗的O2体积为4.48L
6．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是( )
A.压强增大主要是因为产生了H2
B．整个过程中，负极电极反应为Fe－2e－===Fe2＋
C．pH＝4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D．pH＝2.0时，正极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑和O2＋4e－＋4H＋===2H2O
7．关于下列各装置的叙述中，不正确的是( )
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
8．铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A．腐蚀过程中铜极上始终只发生：2H＋＋2e－===H2↑
B．若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀
C．若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀
D．若将该铜板与直流电源的负极相连，则铁、铜均难被腐蚀
[能力提升练]
9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材大约占世界钢铁年产量的四分之一。
Ⅰ.如图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵(显酸性)溶液和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀，这两种腐蚀都属于电化学腐蚀。
(1)红墨水柱两边的液面变为左低右高，则________(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
(2)b试管中铁发生的是________腐蚀。
Ⅱ.图2都是金属防护的例子。
(3)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2中甲所示的方法，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(从下面选项中选择)，此方法叫作________保护法。
A．铜B．钠
C．锌D．石墨
(4)图2中乙也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______极。
(5)采取图2中的两种方法，采用________(填“甲”或“乙”)种方法能使铁闸门保护得更好。
10.
中国传统的农具、兵器曾大量使用铁，铁器的修复是文物保护的重要课题。
(1)潮湿环境中，铁器发生电化学腐蚀的负极反应是________。
(2)铁器表面氧化层的成分有多种，性质如下：
①Fe(OH)2被空气氧化为Fe3O4的化学方程式是________________________________________________________________________。
②在有氧条件下，Fe3O4在含Cl－溶液中会转化为FeOCl，将相关反应的离子方程式补充完整：
4Fe3O4＋O2＋________＋________H2O===________FeOCl＋________。
(3)化学修复可以使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层：用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器，一段时间后取出，再用NaOH溶液反复洗涤。
①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH)，推测溶解度FeOCl________(填“>”或“ ②作还原剂，将FeOCl还原为Fe3O4 ③取最后一次的洗涤液于试管中，加入HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，无白色沉淀产生，证明FeOCl转化完全
11．解析：(1)①根据电镀原理，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液一般为含有镀层金属阳离子的盐溶液，在铁件的表面镀铜时，镀件与电源的负极连接，A电极对应的金属是铜，B电极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。②根据电池总反应分析，硫元素的化合价降低，S发生还原反应，作正极，电极反应式为xS＋2e－===S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(x)) ；电镀时，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若电镀池中两电极的质量开始相同，当相差64g·ml－1×2ml＝128g时，转移2ml电子，实际电镀完成后二者质量相差25.6g，则转移的电子为0.4ml，该钠硫电池的负极反应式为Na－e－===Na＋，根据转移电子数相等知，负极消耗Na的物质的量为0.4ml，质量为9.2g。
(2)①装置丙构成了原电池，由于金属活动性：Zn>Fe，故Fe为正极，在正极上H＋得电子生成H2，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。②装置乙构成了原电池，由于金属活动性：Fe>Sn，所以装置乙中被腐蚀的金属是活动性较强的Fe。装置甲是Fe与稀硫酸直接发生反应；装置乙构成原电池，Fe为负极，腐蚀速率比甲快；装置丙构成原电池，Zn为负极，Fe为正极，被保护，所以装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是乙>甲>丙。
(3)为减缓钢铁的腐蚀，若X为碳棒，则开关K应置于N处，构成电解池，钢铁为阴极，被保护；若X为锌片，则开关K应置于M处，构成原电池，由于金属活动性：Zn>Fe，故锌片作原电池的负极，钢铁作正极，负极上Zn失去电子变为Zn2＋，钢铁被保护。
(4)该装置是电解池，阳极失去电子被氧化，可以模拟金属管道的腐蚀原理，a正确；该装置不能构成闭合回路，不能模拟金属管道的腐蚀原理，b错误；该装置是电解池，阳极失去电子被氧化，可以模拟金属管道的腐蚀原理，C正确；该装置是电解池，阳极失去电子被氧化，可以模拟金属管道的腐蚀原理，d正确。其中c装置中阳极上铁失去电子，阴极上溶液中的氢离子得到电子，电解池的总反应式为Fe＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))Fe(OH)2＋H2↑。
(5)根据溶液呈电中性可知x＝2×2＋1×3－4×1＝3。阳极上首先是氯离子放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，然后是溶液中的氢氧根离子放电；阴极上首先是铜离子放电，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，然后是溶液中的氢离子放电。当电路中有5mle－通过时溶液中增加的氢离子的物质的量是1ml，所以溶液中氢离子的浓度是1ml÷1L＝1ml·L－1。
答案：(1)①负 铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②xS＋2e－===S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(x)) 9.2
(2)①2H＋＋2e－===H2↑ ②Fe 乙>甲>丙
(3)①N ②M
(4)acd Fe＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))Fe(OH)2＋H2↑ (5)1
成分
Fe3O4
FeO(OH)
FeOCl
性质
致密
疏松
疏松
离子
Cu2＋
Al3＋
NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
Cl－
物质的量浓度/
(ml·L－1)
2
1
4
x