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 金属的腐蚀与防护一课一练

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第4节 金属的腐蚀与防护一课一练，共15页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
1．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是
A．a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a处液面高于b处液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的负极反应式：
2．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A．图①，放置于干燥空气中的铁钉不会生锈
B．图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀
C．图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀
D．图③，若金属M比Fe活泼，可防止输水管腐蚀
3．下列说法正确的是
A．浓度均为0.1ml/L的CH3COONa、NaHCO3溶液的pH分别为8.9和8.2，可说明水解能力CH3COO-＞HCO
B．元素周期表中同一族金属元素，随着原子序数递增，元素的金属性逐渐增强
C．将含有杂质的铜放入稀硫酸中，一段时间后溶液呈蓝色，说明铜发生了析氢腐蚀
D．银不能与稀硫酸反应，但可能会与氢硫酸反应生成氢气
4．下列对Zn-Cu原电池(如图所示)的描述错误的是
A．Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu
B．负极发生氧化反应，其反应式为：Zn-2e-=Zn2+
C．向Cu极移动
D．若有1ml电子流经导线，则可产生0.5ml气体
5．材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中，不正确的是
A．用铁罐车运输浓硝酸
B．避免不同金属的搭接和铆接
C．在铁表面镀锌是一种阳极保护方法
D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料
6．下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
A．(2)>(4)>(3)>(1)B．(4)>(2)>(1)>(3)
C．(2)>(1)>(3)>(4)D．(3)>(2)>(4)>(1)
7．下列事实与电化学无关的是
A．红热的铁丝与水接触，表面形成黑色的保护层
B．铁制自来水管不能与铜制水龙头连接
C．白铁表面有划损时，也能阻止铁被腐蚀
D．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈渍
8．化学与生产、生活、社会密切相关。下列有关说法中，错误的是
A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土
B．降温可使蛋白质失活，进口冷冻食品时不用担心新冠病毒残留
C．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
D．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源有利于实现“低碳经济”
9．为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是
A．实验结束时，装置甲左侧的液面一定会下降
B．实验结束时，装置甲左侧的液面一定比装置乙的低
C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重
D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀
10．某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是
A．该电化学腐蚀是析氢腐蚀B．正极反应式：
C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀D．负极反应式：
11．银锌纽扣电池的电池反应式为：。下列说法正确的是
A．锌是阴极，发生还原反应
B．电解液可以用硫酸代替
C．电池工作时，移向极
D．工作时转移电子，则消耗的质量为6.5g
12．研究人员最近发现了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池总反应式为：，下列对“水电池”在海水中放电时的有关说法错误的是
A．正极反应式为：B．每生成1转移1电子
C．发生氧化反应D．不断向“水电池”的正极移动
13．氨气与氧气构成的碱性燃料电池原理如图，下列说法正确的是
A．电解质溶液中电子移向正极
B．电池负极反应为：2NH3-6e-=N2+6H+
C．相同条件下，正负极通入气体体积的理论比为15∶4(假设空气中O2体积分数为20%)
D．该电池的总反应方程式为4NH3+5O2=4NO+6H2O
14．(JurnalfEnergyChemistry)报导我国科学家设计熔盐捕获并转化CO2装置如图。下列有关说法正确的是
A．a为负极
B．d极电极反应式为CO+4e-=C+3O2-
C．熔盐可用KOH溶液代替
D．转移1ml电子可捕获CO211.2L(标况下)
15．下列说法正确的是
A．工业上以石墨作电极电解熔融的AlCl3制取Al时，每产生1ml Al，阳极产生标况下33.6LCl2
B．向铁棒上镀铜时，铁作阳极，氯化铜溶液作电解质溶液
C．以稀硫酸作电解质溶液，锌铜分别作电极构成的原电池中，锌极上有气泡生成
D．马口铁(镀锡)的表面如果破损，铁腐蚀加快
二、非选择题，共5小题
16．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)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溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。
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。
②a试管中铁发生的是___(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为____。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为____。
(2)如图2两个图都是金属防护的例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___(填字母)，此方法叫做____保护法。
A．铜B．钠C．锌D．石墨
②图2乙方案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___(填“正”或“负”)极。
③以上两种方法中，___(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。
17．新一代锂二次电池体系和全固态锂二次电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。
(1)Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽。Li-CuO二次电池中，金属锂作___极。比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣，则Li、Na、Al分别作为电极时比能量由大到小的顺序为___。
(2)通过如下过程制备CuO：
“过程II”产生Cu2(OH)2CO3的离子方程式为____。
(3)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，Y极发生的电极反应式为___。
(4)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示。电极A上CO参与的电极反应式为_______。
(5)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则b极的电极反应式为_______。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为_______。
如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为___(用NA表示)。
18．人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足不同需求。
(1)监测NO的含量对环境保护有重要意义，某传感器工作原理如图1所示。NiO电极上发生的是_______(填“氧化反应”或“还原反应”)，当外电路中转移4×10-4ml电子时，传感器内消耗NO的质量为_______mg。
(2)某水溶液锂离子电池的工作原理如图2所示。放电时，电池的负极是_______(填“a”或“b”，下同)电极，外电路中电子由_______电极经导线流向_______电极。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图3所示。
a电极上的反应式为_______，该燃料电池工作一段时间后，电解质溶液中的c(OH-)将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
19．原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理，设计了如图所示装置。
(1)a和b不连接时，烧杯中现象是_______。
(2)a和b用导线连接，Cu极为原电池___(“正”或“负”)极，电极反应式为___；溶液中H+移向__(填“Cu”或“Zn”)极。
(3)若电解质溶液改为AgNO3溶液，当转移0.2ml电子时，则理论上Cu片质量变化为_____。
20．某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
(1)通入氢气的电极为____(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_________。粗铜作____(填“阳极”或“阴极”)
(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁电极”或“石墨电极”)区的溶液先变红。
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_________，当甲池中消耗0.1 mlO2时，丙池中精铜增重_____ g
参考答案
1．C
【详解】
A．a处是中性溶液，所以生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，选项A正确。
B．a处发生吸氧腐蚀，消耗导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，a处液面高于b处液面，选项B正确。
C．a处发生吸氧腐蚀，铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子生成氢氧根离子，所以a处pH增大；b处发生析氢腐蚀，正极反应式为，反应过程中消耗，溶液的pH增大，选项C错误。
D．a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，因此a、b两处具有相同的负极反应式：，选项D正确。
答案选C。
2．C
【详解】
A．形成原电池需要电解质溶液，所以干燥空气中不易形成原电池，则铁钉不会生锈，A正确；
B．中性、碱性和弱酸性条件下易发生吸氧腐蚀，所以若断开电源，钢闸门会发生吸氧腐蚀，B正确；
C．与原电池的正极相连做阳极，活泼金属做阳极时，金属失电子易被腐蚀，所以若将钢闸门与电源的正极相连，会加速钢闸门的腐蚀，C错误；
D．若M比Fe活泼，则M、Fe形成原电池时，Fe做正极，M做负极，Fe被保护，D正确；
故选C。
3．D
【详解】
略
4．C
【详解】
A．Zn比Cu活泼，Zn为负极，Cu为正极，电子沿导线从Zn流向Cu，A正确；
B．负极发生失电子的氧化反应，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B正确；
C．原电池中阴离子移向负极，向Zn极移动，C错误；
D．Cu极电极反应式为2H++2e-=H2↑，若有1ml电子流经导线，则可产生0.5ml氢气，D正确；
答案选C。
5．C
【详解】
略
6．B
【详解】
(1)中为铁的化学腐蚀；(2)为原电池，铁比锡活泼，铁做负极，铁被腐蚀，腐蚀速率大于(1)；(3)为原电池，锌比铁活泼，铁做正极被保护，因此腐蚀速率大于 ；(4)为电解池，铁做阳极，加速腐蚀，速率最快，即腐蚀速率大于 ；
故选B。
7．A
【详解】
A． 红热的铁丝与水接触，表面形成黑色的保护层，这是在加热条件下，铁与化学物质直接接触发生了化学反应，与电化学无关，A符合；
B． 铁、铜与自来水中的电解质溶液构成了原电池，B不符合；
C． 白铁为铁片上镀锌，表面有划损时，锌、铁和表面的电解质薄膜，构成了原电池，锌活泼作负极、铁为正极被保护，故能阻止铁被腐蚀，C不符合；
D． 家用炒菜铁锅用水清洗放置后，碳、铁和表面的电解质薄膜，构成了原电池，铁作负极、碳为正极，发生了铁的吸氧腐蚀，出现红棕色的锈渍，D不符合；
答案选A。
8．B
【详解】
A．瓷器的主要成分为黏土，由黏土高温煅烧可制得瓷器，故A正确；
B．国外疫情严峻，购买进口冷冻食品时应严格检疫，防止新冠病毒残留，故B错误；
C．镁的活泼性大于铁，电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，镁和铁构成原电池，镁是负极，原理是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D．太阳能、风能和氢能等能源不产生二氧化碳，故有利于实现"低碳经济”，故D正确；
故选B。
9．B
【分析】
普通铁钉是Fe和C的合金，HCl挥发，水蒸发，在铁钉表面形成酸性电解质膜，甲中铁钉主要发生析氢腐蚀，同理，乙中铁钉主要发生析氢腐蚀，但乙中会形成Cu-Fe、C-Fe原电池，腐蚀速率更快，相同时间内腐蚀乙比加甲严重，则甲和乙左侧液面均会下降；丙中浓硫酸具有吸水性，铁钉c表面几乎没有水，铁钉腐蚀最慢。
【详解】
A．由分析可知，实验结束时，装置甲左侧的液面一定会下降，A正确；
B．相同时间内腐蚀乙比加甲严重，则产生的氢气乙更多，液面更低，B错误；
C．结合分析可知实验结束时，铁钉b腐蚀最严重，C正确；
D．由分析可知实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀，D正确；
选B。
10．A
【详解】
A．铁制品中含有铁和碳，酸雨使水膜呈酸性，构成了原电池，会发生析氢腐蚀，故A正确；
B．酸性环境中发生析氢腐蚀，正极反应为氢离子得电子生成氢气：2H++2e-=H2，故B错误；
C．原电池反应会加快铁制品的腐蚀，故C错误；
D．发生电化学腐蚀时金属铁被氧化为Fe2+，负极反应式为︰Fe-2e-=Fe2+，故D错误；
故选A。
11．D
【详解】
A．根据总反应，Zn的化合价升高，失电子，做负极，发生氧化反应，故A错误；
B．硫酸会和锌反应，故B错误；
C．原电池中，阴离子移向负极，故移向锌电极，故C错误；
D．1ml锌转移2ml电子，所以转移电子，则消耗为0.1ml，锌的质量为6.5g，故D正确；
故选D。
12．D
【分析】
由原电池总反应知Ag化合价升高被氧化，做此电池的负极，则正极为MnO2。
【详解】
A．正极为MnO2，电极反应式为：，A正确；
B．Ag化合价由0价升高至+1价，因此每生成1 ml AgCl，转移电子为1 ml，B正确；
C．Ag作负极，失去电子发生氧化反应，C正确；
D．负极是Ag失去电子和Cl-生成AgCl，所以Cl-不断向“水电池”的负极移动，D错误；
答案选D。
13．C
【详解】
A．电子不能在电解质溶液中移动，A错误；
B．据图可知NH3被氧化N2，所以左侧为负极，电解质溶液显碱性，则电极反应为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，B错误；
C．该电池中氨气失电子生成氮气，总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，正负极消耗氧气与氨气的体积比为3：4，空气中O2体积分数为20%，所以正负极消耗空气和氨气体积之比为15：4，C正确；
D．据图可知该电池中负极NH3被氧化为N2，正极空气中的O2被还原，总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，D错误；
综上所述答案为C。
14．B
【详解】
A．由图所示，c电极上氧离子失电子被氧化，故c作阳极，则a为正极，A错误；
B．由图所示，d极上碳酸根得电子生成碳单质，电极反应为CO+4e-=C+3O2-，B正确；
C．若用KOH溶液做电解质，则该装置成为电解水的装置，阴极上是氢离子得电子生成氢气，当电解质溶液吸收足量的二氧化碳后变为碳酸氢钠溶液，不能再吸收二氧化碳，故该装置不能连续长时间吸收二氧化碳，C错误；
D．上述装置实现了：CO2=C+O2 ，可知转移4ml电子时有1mlCO2被捕获，所以转移1ml电子时有0.25mlCO2被捕获即标况下体积应为5.6L，D错误；
综上所述答案为B。
15．D
【详解】
A．AlCl3为共价化合物，熔融状态不导电，无法电解熔融氯化铝制取Al，A错误；
B．向铁棒上镀铜时，需要铁棒作阴极，Cu2+在铁棒上被还原为Cu单质，铜棒作阳极，Cu被氧化补充电解质溶液中的Cu2+，B错误；
C．锌比铜活泼，形成原电池时锌为负极，铜为正极，氢离子在铜电极上被还原成氢气，所以铜极有气泡生成，C错误；
D．铁比锡活泼，破损后形成原电池，铁为负极，加速腐蚀，D正确；
综上所述答案为D。
16．b 析氢 C 牺牲阳极的阴极 负 乙
【详解】
(1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。
②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀的总反应方程式为。
(2) ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故答案为C；牺牲阳极的阴极；
②电解池的阴极上的金属被保护，为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负极，故答案为负。
③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好；故答案为乙。
17．负 Li＞Al＞Na 2+10e-+6H2O=N2↑+12OH- CO-2e-+=2CO2 O2+4e-+2H2O=4OH- CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O 30NA
【详解】
(1)Li为活泼金属，放电时被氧化，金属锂为负极；1gLi可以转移ml电子，1gNa可以转移ml电子，1gAl可以转移ml电子，＞＞，所以比能量由大到小的顺序为Li＞Al＞Na；
(2)根据流程可知过程Ⅱ中碳酸钠溶液和硫酸铜溶液反应得到Cu2(OH)2CO3，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为；
(3)据图可知该装置工作时，Y电极上NO得电子被还原为N2，电极反应式为2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-；
(4)据图可知CO在电极A上被氧化，结合迁移到负极的CO生成CO2，电极反应式为CO-2e-+=2CO2；
(5)根据电子流向可知a为原电池负极，b为原电池正极；
①氢氧燃料电池中，通入氧气的一极为正极，所以b电极上氧气被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
②甲醇燃料电池中，通入甲醇的一极为负极，所以a电极上甲醇被氧化，电解质溶液显碱性，生成碳酸根，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O；160g甲醇的物质的量为=5ml，根据电极反应式可知转移30ml电子，个数为30NA。
18．氧化反应 6 b b a 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 减小
【分析】
原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极，据此分析回答；
【详解】
(1) NiO电极上NO失去电子转变为NO2，发生的是氧化反应，由可知，当外电路中转移4×10-4ml电子时，传感器内消耗NO为2×10-4ml，质量为2×10-4ml ×30g/ml ×1000mg/g=6mg。
(2)放电时，Li失去电子转变为Li+，结合分析知，电池的负极是b电极，外电路中电子由b电极经导线流向a电极。
(3)氨氧燃料电池中，由图知，a电极上氨气失去电子转变为氮气，被氧化，则a电极上的反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，该燃料电池工作一段时间后，氢氧根离子不断消耗、水不断生成，则电解质溶液中的c(OH-)将减小。
19．锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出 正 2H++2e=H2↑ Cu 21.6g
【详解】
(1)a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此实验现象为：锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出。
(2)a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；锌失电子发生氧化反应而作负极，放电时，电解质溶液中氢离子向正极铜电极移动。
(3)若电解质溶液改为AgNO3溶液，铜电极上发生反应为Ag+ + e- =Ag，铜电极上析出银单质，故当转移0.2ml电子时，理论上Cu片质量变化为0.2ml×108g/ml=21.6g。
20．负极 H2－2e－＋2OH－=2H2O 阳极 阳极 铁电极 减小 Cu2＋＋2e－=Cu 12.8g
【详解】
(1)装置甲为氢氧燃料电池，通入氧气的电极为正极，通入氢气的电极为负极，氢气在负极被氧化，在碱性环境下发生反应生成水，其反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O；粗铜与氢氧燃料电池的正极相连，为阳极；
(2)在乙装置中，铁电极与电源的负极相连作阴极，则石墨电极为阳极，该装置反应为电解饱和食盐水，阳极为氯离子被氧化，阴极反应为2H2O +2e－= H2＋2OH－，故反应一段时间后，滴入酚酞溶液后铁电极负极溶液先变红；
(3)丙装置是电解精炼铜，粗铜作阳极，阳极上粗铜中比铜活泼的杂质如锌会先被氧化生成Zn2+，硫酸铜溶液中铜离子得到电子被还原，阴极得到电子数和阳极上失去电子数相同，故析出的铜比溶解的铜少，则铜离子浓度减小；精铜作阴极，则其电极反应式Cu2＋＋2e－=Cu；甲池中消耗0.1 mlO2时，转移0.4ml电子，根据电极反应可知生成0.2mlCu，增重为0.2ml×64g/ml=12.8g。