高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四章 电化学基础综合与测试同步测试题

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二、实验专项探究——金属腐蚀条件的实验探究
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面，就金属的本性而言，金属越活泼，就越易失去电子被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
即时训练
某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验，来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同无锈的铁钉数个，一定量的食盐水、碳酸水、植物油，实验温度为298 K或308 K，每次实验取用铁钉的数量相同，液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。
(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
(2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是________(填字母)。
A．在铁门、铁窗表面涂上油漆
B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在能遮雨的地方
C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处
D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减少铁闸门的腐蚀速率
解析：(1)实验Ⅰ探究不同电解质对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298 K)，改变电解质(选用碳酸水)。
实验Ⅱ探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电解质不变(仍为食盐水)，改变温度(选308 K)。
实验Ⅲ探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响。因此保证温度不变(仍为298 K)，改变试管内液体(选植物油)。
(2)A项涂油漆保护铁窗，使铁窗与周围物质隔开，正确；自行车放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，B错误，C正确；D项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。
答案：(1)
(2)AC
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
图1
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_________。
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：____________________________________________；
……
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
解析：(1)对比实验①，实验②中碳粉的质量与实验①相同，醋酸的浓度与实验①不同，所以铁粉的质量应与实验①相同，即2.0 g；实验③中碳粉质量与实验①不同，铁粉质量和醋酸浓度均与实验①相同，显然实验③目的是探究碳粉含量的影响。
(2)t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明容器中气体减少，所以铁发生的是吸氧腐蚀。在铁吸氧腐蚀过程中，铁为负极，发生氧化反应，形成Fe2＋；碳为正极，发生还原反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。
(3)0～t1时压强增大，应从两方面考虑，一是生成气体，二是温度升高，则由假设一内容可得假设二应是：此反应是放热反应，温度升高。
答案：(1)
(2)吸氧 如图 还原
2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)
(3)反应放热，温度升高
实验
编号
T/K
试管内
取用液体
实验目的
①
298
食盐水
(Ⅰ)实验①和②探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响
(Ⅱ)实验①和________探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响
(Ⅲ)实验①和________探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响
②
③
④
实验
编号
T/K
试管内
取用液体
实验目的
①
298
食盐水
(Ⅱ)③
(Ⅲ)④(只要与
前面③、④对应即可)
②
298
碳酸水
③
308
食盐水
④
298
植物油
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
②
2.0
③
碳粉含量的影响