高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护同步练习题

第三节　金属的腐蚀与防护

基础过关练

题组一　金属的腐蚀

1.(2021福建厦门期末)四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中(烧杯中均盛有0.1 mol/L NaCl溶液),则锌片腐蚀最快的是(　　)

2.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.腐蚀过程中,负极是C

B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C

C.正极的电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑

D.C作正极,O2在C表面发生还原反应

3.(2020湖北沙市中学期末)如图装置中,观察到:开始导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管内液面。以下有关解释合理的是(　　)

A.生铁片中的碳是原电池的负极,发生还原反应

B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀

C.具支试管中溶液pH逐渐减小

D.墨水回升时,碳极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-

4.(2021山东师范大学附中学业测评)下图是青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是　(　　)

A.腐蚀过程中,青铜基体是正极

B.若有64 g Cu被腐蚀,理论上消耗氧气的体积为22.4 L(标准状况)

C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,是因为改变了反应的焓变

D.青铜器发生的是吸氧腐蚀

5.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.铁管道发生的是吸氧腐蚀

B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀

C.这种情况下,土壤的pH增大

D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀

题组二　金属的防护

6.(2021福建华安一中期中)图1和图2所示装置是研究铁被海水腐蚀的实验装置。图2中M是某种与铁片紧贴的金属,下列说法正确的是(　　)

A.若M是铜片,可保护铁

B.若M是锌片,可保护铁

C.图1铁片靠近烧杯底部的部分,腐蚀最严重

D.M是铜或锌都不能保护铁,是因为没有构成原电池

7.(2022北京石景山九中期中)最长跨海大桥“港珠澳大桥”全长50多公里,海中桥墩由钢管复合桩组成。下列有关钢管复合桩的腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)

A.在钢管复合桩表面涂上环氧树脂涂料可以减缓钢管复合桩的腐蚀速率

B.钢管复合桩在海水中的腐蚀速率比在淡水湖中的腐蚀速率慢

C.将钢管复合桩与外加直流电源的负极相连,可以减缓钢管复合桩的腐蚀速率

D.在钢管复合桩水下区域装上若干镁铝合金,可以减缓钢管复合桩的腐蚀速率

8.(2021四川成都期中)全世界每年因钢铁锈蚀造成巨大的损失,下列有关说法不正确的是　(　　)

A.钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能

B.钢铁腐蚀的负极反应式为Fe-2e- Fe2+

C.如图所示,将导线与金属锌相连可保护地下铁管

D.如图所示,将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管

9.(2020山东泰安一中联考)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应

B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-

C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e- Zn

D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀

10.(2021河南南阳期中)下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是　(　　)

A.若X为碳棒,开关K置于A处可减缓铁的腐蚀

B.若X为锌棒,开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀

C.若X为锌棒,开关K置于B处时,为牺牲阳极法

D.若X为碳棒,开关K置于B处时,铁电极上发生的反应为2H++2e- H2↑

能力提升练

题组一　金属腐蚀的不同类型与快慢比较

1.(2020天津一中期末)用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下:

分析图像,以下结论错误的是(　　)

A.该条件下析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快

B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀

C.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀

D.两溶液中负极反应均为Fe-2e- Fe2+

2.相同材质的铁在下图中的四种情况下最不易被腐蚀的是　(　　)

题组二　金属的腐蚀与防护

3.(2021福建福州检测)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是　(　　)

A.若d为石墨,铁片腐蚀加快

B.若d为石墨,石墨上电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-

C.若d为锌块,铁片不易被腐蚀

D.若d为锌块,铁片上电极反应式为2H++2e- H2↑

4.(2022福建宁德联考)电化学保护法是常用的金属防腐手段,在题图所示的情境中,下列有关说法正确的是(　　)

图1

图2

A.图1正极的电极反应式为Fe-2e- Fe2+

B.图1中铁的活动性比金属M的活动性强

C.图2中高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.图2防止金属腐蚀的方法叫做外加电流法

答案全解全析

基础过关练

1.C　A项,该装置中发生化学腐蚀,腐蚀速率要比电化学腐蚀速率慢;B项,根据金属活动性顺序,Mg的金属性强于锌,所以该装置中Zn为正极被保护;C项,锌的金属性强于Sn,该装置中Zn为负极,加速腐蚀;D项,该装置中Zn与电源负极相连为阴极,被保护。

2.D　铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池,活泼金属Fe作负极,A错误;原电池中电子由负极经外电路向正极移动,在电解质溶液中依靠离子的移动导电,B错误;该原电池中,C作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,C错误、D正确。

3.D　雨水呈酸性,生铁片中含有碳和铁,酸性条件下,生铁片发生析氢腐蚀生成氢气,导致具支试管内气体压强大于大气压,导管内液面下降,当溶液呈弱酸性或中性时,生铁片发生吸氧腐蚀,导致具支试管中气体压强小于大气压,导管内液面回升,略高于小试管内液面。

4.D　由题图可知,青铜基体有Cu2+产生,Cu发生氧化反应,作负极,A错误;在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64 g Cu被腐蚀转移2 mol电子,理论上消耗氧气的体积为11.2 L(标准状况),B错误;催化剂不改变反应的焓变,C错误;由题图可知,青铜器发生的是吸氧腐蚀,D正确。

5.C　由题图可知,负极反应为Fe-2e- Fe2+,正极反应为S+5H2O+8e- HS-+9OH-。铁管道的腐蚀过程中,氧气并未参与反应,所以不是吸氧腐蚀,故A错误;硫酸盐还原菌在高温下易变性,失去催化活性,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B错误;由正、负极的电极反应可知,铁管道腐蚀过程中,OH-浓度增大,土壤pH增大,故C正确;管道上刷富铜油漆,形成Cu-Fe原电池,Fe作负极,会加快管道的腐蚀,故D错误。

6.B　若M是铜片,构成原电池,铁作负极,铁被腐蚀,A错误;若M是锌片,构成原电池,锌作负极,锌被腐蚀,铁被保护,B正确,D错误;图1铁片靠近水面的部分与O2充分接触,腐蚀最严重,C错误。

7.B　在钢管复合桩表面涂上环氧树脂涂料,可以隔绝空气和水,减缓钢管复合桩的腐蚀速率,A正确;海水中电解质溶液的离子浓度大于淡水湖,钢管复合桩在海水中的腐蚀速率大于在淡水湖中的腐蚀速率,B错误;若钢管复合桩与外加直流电源的负极相连,钢管复合桩作电解池的阴极,被保护,可以减缓钢管复合桩的腐蚀速率,C正确;镁和铝的金属性强于铁,钢管复合桩与镁铝合金在海水中形成原电池,钢管复合桩为原电池的正极,被保护,D正确。

8.D　钢铁腐蚀时,化学能不能全部转化为电能,有一部分化学能转化为热能,A项正确;钢铁腐蚀时,铁作负极被腐蚀,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,B项正确;锌的金属性强于铁,形成原电池时,锌作负极,铁作正极,锌被腐蚀,可保护地下铁管,C项正确;采用外加电流法时,被保护的金属应与直流电源负极相连,若与正极相连,地下铁管作阳极,更易被腐蚀,D项错误。

9.C　通电时是电解池,锌环作阳极,锌失电子发生氧化反应,阳极电极反应为Zn-2e- Zn2+,阴极电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,故A、B正确;断电时,形成原电池,锌作负极,锌环上的电极反应为Zn-2e- Zn2+,故C错误;断电时,形成原电池,锌作负极,Fe作正极被保护,故D正确。

10.D　若X为碳棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,A项正确;若X为碳棒,开关K置于B处,Fe作原电池的负极,电极反应为Fe-2e- Fe2+,D项不正确;若X为锌棒,开关K置于A处,Fe作电解池的阴极,属于外加电流法,开关K置于B处时,Fe作原电池的正极,属于牺牲阳极法,B、C项均正确。

能力提升练

1.A　根据锥形瓶中气体压强与时间关系图可知,pH=2的醋酸溶液和pH=4的醋酸溶液中,变化相同的压强时所用时间不同,前者比后者所用时间长,这说明该条件下吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率,A错误;醋酸溶液的pH=4时,锥形瓶中压强随着反应的进行而逐渐减小,说明发生吸氧腐蚀,所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀,B正确;根据醋酸溶液的pH=2时,锥形瓶中压强与时间的关系知,随着反应的进行压强逐渐增大,说明发生的是析氢腐蚀,则溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀,C正确;根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀,铁均作负极,电极反应均为Fe-2e- Fe2+,D正确。

2.C　A项,食醋作电解质溶液,铁勺和铜盆分别作原电池的负极和正极,铁易被腐蚀;B项,食盐水作电解质溶液,铁炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁作负极,碳作正极,铁易被腐蚀;C项,均匀铜镀层将铁球覆盖,使铁被保护,所以铁不易被腐蚀;D项,酸雨作电解质溶液,铁铆钉和铜板分别作原电池的负极和正极,铁易被腐蚀。

3.D　铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,比没有形成原电池时的腐蚀速率快,A正确;若d为石墨,电解质溶液接近中性,发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,B正确;若d为锌块,则由于金属活动性:Zn>Fe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,C正确;若d为锌块,由于电解质溶液接近中性,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,D错误。

4.D　正极发生还原反应,得电子,A错误;题图1中金属M失去电子,钢铁被保护,铁的活动性比金属M的活动性弱,B错误;题图2中高硅铸铁是惰性辅助阳极,作用是传递电流,C错误;题图2中钢管桩外接直流电源负极,作阴极而得到保护,该方法叫做外加电流法,D正确。