苏教版选修4 专题1第三单元 金属的腐蚀与防护 作业.doc

第三单元 金属的腐蚀与防护一、选择题1.下列有关金属的保护方法的说法中正确的是()a.常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用b.白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢c.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法d.钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法【解析】选b。搪瓷层破损后铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行保护，a错误；镀层破损后由于锌的金属性比铁强，和铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀，b正确；轮船的船壳水线以下装有一些锌块，是牺牲阳极的阴极保护法，c错误；沥青作涂层是涂层保护法，d错误。2.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液ph的关系如表所示：ph2466.5813.514快慢较快慢较快主要产物fe2+fe3o4fe2o3fe下列说法不正确的是()a.在ph6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀c.在ph14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为o2+4h+4e-2h2od.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【解析】选c。在ph6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极电极反应式为fe-2e-fe2+，正极上电极反应式为o2+2h2o+4e-4oh-，故b正确；在ph14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为o2+2h2o+4e-4oh-，故c错误；碳钢在碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓，故d正确。3.研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是()a.d为石墨，铁片腐蚀加快b.d为石墨，石墨上电极反应为o2+2h2o+4e-4oh-c.d为锌块，铁片不易被腐蚀d.d为锌块，铁片上电极反应为2h+2e-h2【解析】选d。铁、石墨及海水构成原电池，fe为负极，加快腐蚀，a正确；d为石墨，发生的是吸氧腐蚀，b正确；若d为锌块，zn为原电池负极，fe为正极，被腐蚀的是zn，铁得到保护，c正确；d为锌块，在铁片上电极反应为o2+2h2o+4e-4oh-，d错误。【补偿训练】海水的进水钢闸门易被腐蚀，对此下列说法不正确的是()a.钢闸门被腐蚀的本质是fe-2e-fe2+b钢闸门被腐蚀主要是发生电化学吸氧腐蚀，其正极反应式是2h2o+o2+4e-4oh-c.将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连可防止钢闸门被腐蚀d.将钢闸门与直流电源的正极相连，可防止钢闸门被腐蚀【解析】选d。金属腐蚀的本质是铁失去电子，即fe-2e-fe2+，故a正确；钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子：2h2o+o2+4e- 4oh-，故b正确；为防止金属被腐蚀，如果利用牺牲阳极的阴极保护法保护金属，则被保护的金属作原电池正极，应该选取比铁活泼的金属作原电池负极，钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连可防止钢闸门被腐蚀，故c正确；将钢闸门与直流电源的正极相连，钢闸门作阳极，活泼金属铁作阳极，容易失去电子而被腐蚀，所以将钢闸门与直流电源的正极相连不能防止其被腐蚀，反而能加快被腐蚀，故d错误。二、非选择题4.如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁的锈蚀，某同学做了探究实验，如图所示，铁处于、三种不同的环境中。请回答：(1)金属腐蚀主要分为_腐蚀和_腐蚀两种。(2)铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是_(填序号)。(3)下列对金属制品采取的防护方法不正确的是_(填序号)。a.在电线的外面包上一层塑料层b.在自行车钢圈上镀上一层金属铬c.在海轮的铁制外壳上焊上铜块(4)已知铁钉样品质量为4.00 g，经实验测得未锈蚀的铁的质量分数为70%，则未锈蚀的铁与足量稀硫酸反应生成氢气的体积为_(标准状况)。【解析】(1)金属的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀；(2)金属腐蚀时，原电池腐蚀比化学腐蚀快，当铁为原电池负极时，易被氧化而腐蚀；当铁为原电池正极时，得到保护，则金属被腐蚀的速率由快到慢的顺序是；(3)外面包上一层塑料层可减少与空气中氧气的接触，故a正确；镀上一层金属铬可以隔绝空气，使金属不受腐蚀，故b正确；原电池能加快化学反应速率，铁、铜海水构成原电池，加快铁的腐蚀，故c错误。(4)fe+h2so4feso4+h2，n(h2)=n(fe)=0.05 mol，v(h2)=0.05 mol22.4 lmol-1=1.12 l。答案：(1)化学电化学(2)(3)c(4)1.12 l5.钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_。(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_(填编号)。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图：a电极对应的金属是_(写元素名称)，b电极的电极反应式是_。若电镀前a、b两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_。【解析】(1)钢铁在潮湿的空气中主要发生电化学腐蚀，最终生成铁锈(主要成分为fe2o3nh2o)，它与盐酸反应后生成fecl3，故fe与fecl3可发生下列反应：fe+2fecl33fecl2。(2)a为原电池装置，铁棒作负极，易失电子变为fe2+；b为原电池装置，锌棒作负极，铁棒作正极，铁被保护；c为铁棒在中性环境下发生吸氧腐蚀；d为电解池装置，铁棒作阴极被保护，故b、d装置可防止铁棒被腐蚀。(3)铁件上镀铜，铜做阳极，铁件做阴极。溶解铜的质量为m(cu)= g，故n(e-)=2n(cu)=2 mol=0.08 mol。答案：(1)2fecl3+fe3fecl2(2)b、d(3)铜cu2+2e-cu0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(答案叙述合理即可)一、选择题1.在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精选铜矿砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是()a.精铜矿砂装载过多导致沉船b.运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力c.在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀d.在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀【解析】选c。即使在潮湿的环境中精铜与空气(o2)的反应也很慢，但当它与钢(船体)、水膜(溶解有o2)形成原电池时会加速钢(船体)的腐蚀。【补偿训练】缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的nacl溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()a.镁b.铝c.锌d.铜【解析】选d。金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生oh-，即正极反应式：2h2o+o2+4e-4oh-，因此金属丝的活动性比铁差，铜符合题目要求。2.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和nacl溶液的u形管中。下列分析正确的是()a.k1闭合，铁棒上发生的反应为2h+2e-h2b.k1闭合，石墨棒周围溶液ph逐渐升高c.k2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法d.k2闭合，电路中通过0.002 na个电子时，两极共产生0.001 mol气体【解析】选b。k1闭合形成原电池，铁作负极，失电子被腐蚀，石墨电极是正极，氧气得电子变为oh-，ph逐渐升高，a错误、b正确；k2闭合，铁棒作阴极被保护，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，c错误；k2闭合形成电解池，两极分别产生氯气和氢气，电路中通过0.002 na个电子时，每极上产生0.001 mol气体，共0.002 mol气体，d错误。【补偿训练】将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是()a.过一段时间，试管中的导管内水柱上升b.试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀c.铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快d.试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为2cl-2e-cl2【解析】选a。铁钉用饱和食盐水浸泡后，形成原电池，发生吸氧腐蚀。铁作负极，电极反应式为2fe-4e-2fe2+，铁中的碳作正极，电极反应式为o2+2h2o+4e- 4oh-，因为试管内的氧气被部分吸收，使试管内压强降低，所以试管中的导管内水柱上升。当铁表面生成铁锈时，氧气的量越来越少，所以铁钉被腐蚀的情况随时间的延长而逐渐减慢。3.有关下列装置的叙述不正确的是()a.图铝片发生的电极反应式是al+4oh-3e-al+2h2ob.图发生析氢腐蚀，离子反应方程式为fe+2h+fe2+h2c.图溶液中发生了变化：4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3d.图充电时，阳极反应是pbso4+2h2o-2e-pbo2+s+4h+【解析】选b。a中铝为负极，和氢氧化钠反应，正确；b项，中反应的离子方程式为fe+2ch3coohfe2+2ch3coo-+h2，错误；c项，铁发生吸氧腐蚀，正确；d项，充电时硫酸铅失电子变为氧化铅，正确。【互动探究】(1)如果图的电解质溶液换为硫酸，铝单质作什么极？提示：变为硫酸后，镁和铝均能和硫酸反应，但镁的活泼性比铝强，所以镁作负极，铝作正极。(2)图中通入氧气的一极是什么极？电极反应是什么？提示：通入氧气的一极为正极，发生的反应为o2+2h2o+4e-4oh-。4.金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是()a.纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀b.钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为fe-3e-fe3+c.海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用d.在图示氧浓差腐蚀中，m极处发生的电极反应为o2+2h2o+4e-4oh-【解析】选d。纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，发生化学腐蚀，a错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为fe-2e-fe2+，b错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，fe作负极，加快了海轮的腐蚀，c错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，m处o2浓度高，该处o2得到电子，其电极反应式为o2+2h2o+4e-4oh-，d正确。二、非选择题5.在一个u形管里盛有氯化铜溶液，并插入两块纯锌片作电极，如图：(1)如果把电键k接a，这一装置形成_装置，zn(1)极是_极，其电极反应式是_。(2)上述反应进行5 min后，转换电键k到c，这一装置形成_装置，zn(1)极是_极，该装置发生反应的总化学方程式是_。(3)上述装置进行2 min后，再转换电键k到b，在zn(2)极上发生的腐蚀属于_，被腐蚀的金属是_，zn(1)极发生的腐蚀主要属于_。【解析】(1)由图可知，为电解装置，zn(1)与正极相连的为阳极，发生氧化反应，电极反应为zn-2e-zn2+；(2)反应进行5 min后，转换电键k到c，为原电池装置，zn(1)为负极，发生zn置换cu的反应，该电池反应为zn+cucl2 zncl2+cu；(3)进行2 min后，再转换电键k到b，zn(2)极上cu、zn及电解质形成原电池，为电化学腐蚀，zn活泼，作负极，所以zn被腐蚀，zn(1)极不能形成原电池，锌能和铜离子发生置换反应而发生化学腐蚀。答案：(1)电解池阳zn-2e-zn2+(2)原电池负zn+cucl2zncl2+cu(3)电化学腐蚀zn化学腐蚀6.某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理和钢铁的腐蚀与防护，进行如下实验： (1)在相同条件下，组装置中铁电极腐蚀最快的是_(填装置序号)，该装置中正极电极反应式为_；为防止金属fe被腐蚀，最好采用上述_(填装置序号)装置原理进行防护，该方法的名称为_。(2)装置中铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是_(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)；装置中如果zn的消耗速率为110-3 mols-1，则k+的迁移速率为_mols-1。(3)新型固体fepo4隔膜电池广泛应用于电动汽车，电池反应式为fepo4+li lifepo4，电解质为含li+的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许li+自由通过而导电。该电池放电时li+向_极移动(填“正”或“负”)，负极反应为li-e-li+，则正极反应式为_。【解析】(1)装置为原电池，铁为负极被腐蚀；装置为原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护；装置为电解池，铁作阴极被保护；装置中铁电极腐蚀最快；正极反应是氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为o2+2h2o+4e- 4oh-；装置中铁被保护，且装置为外加电流阴极保护，效果最好。(2)装置中铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，则锌片上发生cu2+zncu+zn2+和zn-2e-zn2+两个反应；铜片上只发生cu2+2e-cu一个反应。根据电子守恒，参加原电池反应的锌的物质的量为n(zn)=n(cu)= =0.06 mol，参加原电池反应的锌的质量为m(zn)=0.06 mol65 gmol-1=3.9 g。假设参加置换反应的锌的物质的量为x，根据cu2+zn cu+zn2+，则生成的铜的物质的量也为x，因为锌片减少了3.94 g，所以x65 gmol-1-x64 gmol-1=3.94 g-3.9 g，解得x=0.04 mol，所以参加反应的锌的质量