2025高考化学专项.4《金属的腐蚀与防护》同步练习题（选择性必修1）含答案

2025高考化学专项.4《金属的腐蚀与防护》同步练习题（选择性必修1）1.4金属的腐蚀与防护同步练习题一、选择题1．电解原理具有广泛的应用，下列叙述正确的是A．生产白铁皮(镀锌铁)，应将待镀铁皮与直流电源正极相连B．以含铜和镁的铝合金废料为阳极电解实现铝的再生，阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量C．海水中的钢闸门接直流电源负极，惰性辅助电极作阳极并放入海水中，可保护钢闸门不生锈D．可通过电解饱和NaCl溶液冶炼Na，阴极的电极反应式为Na++e-=Na2．钛酸锂电池在通信电源领域具有很广泛的应用前景，其工作原理如图所示，下列说法正确的是A．充电时，向M极移动B．放电时，电子由N极流出，经电解质溶液，流入M极C．放电时，N极发生的电极反应为D．用该电池电解精炼铜，当生成32g精铜时，两电极的质量变化差为7g3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是A．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀B．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：4．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A．纯铁比生铁更易生锈B．金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了电化学保护法中的牺牲阳极法D．在潮湿的空气中铁易发生反应：，进而形成铁锈5．用惰性电极电解尿素[]的碱性溶液可制取氢气，装置如图所示。下列说法正确的是A．电解后a极区KOH的物质的量浓度减小B．电解的总反应方程式：C．电解过程中转移6mol电子，理论上可获得D．溶液中的向a极区移动6．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法错误的是A．铅蓄电池属于二次电池B．干电池在长时间使用后，锌筒变软C．碱性氢氧燃料电池负极反应式为D．铅蓄电池工作过程中，每通过电子，负极质量减轻7．下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是A．该装置由电能转化为化学能B．正极的电极反应式为C．消耗22.4L转移4mol电子D．放电过程中碱性电解液的的物质的量浓度不变8．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的平均为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述错误的是A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B．发生电化学腐蚀时的正极反应为C．在化学腐蚀过程中有氢气产生D．发生电化学腐蚀时的负极反应为9．下列有关金属的腐蚀和防护说法正确的是A．当镀锡铁皮的镀层破损时，减慢铁的腐蚀速率B．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀C．石油管道常常通过连接一块锌块以达到防腐的作用D．将青铜器放在银质托盘上可以避免铜绿的生成10．全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，如图所示是为了保护地下埋藏的铁管所采取的措施。下列有关说法正确的是A．地下铁管主要发生的是电化学腐蚀 B．潮湿的土壤有利于保护铁管不受腐蚀C．将导线与金属铜相连可保护地下铁管 D．将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管二、填空题11．2021年我国自主研发的神舟十三号载人飞船成功进入太空，其轨道舱和推进舱使用太阳能电池阵——镍镉蓄电池组系统，返回舱使用的是银锌蓄电池组。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将能转化为能。除供给飞船使用放电，多余部分用镍镉蓄电池储存起来，其工作原理为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关镍镉电池的说法正确的是。A．放电时负极反应式为Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2B．放电时电子由镍电极经导线流向镉电极C．充电时阳极反应式为Ni(OH)2+OH--2e-=NiOOH+H2OD．充电时电解质溶液中的OH-移向镉电极(2)返回舱使用的是银锌蓄电池组，其工作原理为：Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2。①其负极的电极材料为，负极反应类型为。②在电池使用的过程中，电解质溶液中KOH的物质的量浓度(填“增大”、“减小”或“不变”)。③当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，则正极质量减轻g。12．某研究小组用微生物电池模拟淡化海水，同时做电解实验，实验装置如下图所示，C、D是铂电极。(1)若A、B是惰性电极①D电极为极；写出C极的电极反应式。②写出甲中总反应的离子方程式。(2)若甲是铁片镀铜装置，A、B质量相同。A电极材料是；当B和A的质量差为12.8g时，C极产生的气体在标准状况下的体积是L。(3)苯酚的分子式为。①离子交换膜A为离子交换膜(填“阴”或“阳”)。②a极的电极反应式为。③理论上每消除1mol苯酚，同时消除mol；当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐g。13．I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答：(1)铁锅的锈蚀是腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。(2)写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：II．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如图所示：a、b两个极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。(1)a是极；电极反应式为。(2)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-572kJ/mol，飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电(3600KJ)时能生成360g水，则该电池的能量的利用率为。14．某NiO的废料中有FeO、CuO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，用此废料提取NiSO4和Ni的流程如下：已知：有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2Fe(OH)2Mg(OH)2开始沉淀时pH1.53.67.37.09.6完全沉淀时pH3.84.79.39.012.0(1)滤渣1的主要成分为(填化学式)。(2)从滤液2中获得NiSO4∙6H2O的实验操作、、过滤、洗涤、干燥。(3)用离子方程式解释加入H2O2的作用。(4)当加NiO调节溶液的pH为3.2时，则生成沉淀的离子方程式。(5)电解浓缩后的滤液2可获得金属镍，其基本反应原理如图：写出B电极的电极反应式：；若一段时间后，在A、B两极均收集到11.2L气体(标准状况下)，能得到Nig。15．某实验小组金属的电化学腐蚀实验探究(1)完成下列问题。实验序号实验装置实验方案实验现象实验一1.将琼脂加入烧杯中，再加入饱和食盐水和水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解，转入培养皿中。滴入5～6滴酚酞溶液和溶液2.将一个铁钉用砂纸打磨光滑，一端缠有铜丝，放入培养皿中一段时间。铜丝的区域溶液变红色；铁钉区域出现蓝色沉淀①请解释铜丝区域溶液变红的原因是。②写出生成蓝色沉淀的离子方程式。(2)完成下列问题。实验序号实验方案实验现象实验二取饱和溶液于试管中，滴加几滴淀粉，振荡。继续滴加5～6滴溶液，振荡。滴入溶液后，溶液变蓝色。根据实验二的现象，推测可能具有“填氧化性或还原性”。(3)依据实验二的现象，甲同学认为实验一不一定能说明发生了电化学腐蚀，设计如下实验证明其结论。实验序号实验装置实验方案实验现象实验三1.取煮沸过的的溶液于试管中，向试管中加入一小段铁片，再加入煤油液封。溶液无明显变化2.继续向试管中加入少许固体。一段时间后，铁片表面产生大量的蓝色沉淀根据实验现象推出实验三的结论是：在溶液中情况下，。(4)结合实验一～实验三，乙同学设计如下装置进行实验四，证明金属可以发生电化学腐蚀，当电极X为时，实验四的两个实验方案均可以证明发生电化学腐蚀①补全实验方案2中的空格部分实验序号实验装置实验方案实验现象实验四1.按图连接好装置，准确读取电流表读数。电流表指针偏转，读数为I2.取于试管中，加入溶液，振荡。产生蓝色沉淀。②思考：若电极X为时，电流表读数为，推测电极X为时电流表读数的范围是。【参考答案】一、选择题1．C解析：A．电镀时镀层金属锌作阳极接电源正极，待镀铁皮作阴极接电源负极，选项A错误；B．阳极存在镁放电，还有阳极泥产生，阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，选项B错误；C．该保护法为外加电流法保护钢闸门，选项C正确；D．冶炼金属钠，不能用电解饱和NaCl溶液，应电解熔融NaCl，选项D错误；答案选C。2．C解析：由工作原理图中相应物质的化合价变化可知，M为正极或阳极，N为负极或阴极A．充电时，向阴极(N极)移动，A错误；B．放电时，电子由负极(N极)流出，经导线流入正极(M极)，B错误；C．放电时，N极发生的电极反应为，C正确；D．用该电池电解精炼铜，当生成32g精铜时，两电极的质量变化差为14g(正负两极质量一增一减)，D错误；故选C。3．A解析：A．采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，与外加直流电源的正极相连，则输油管做阳极，更易被腐蚀，故A错误；B．锌、铁和电解质溶液可形成原电池，锌作负极，铁做正极，加快了锌的腐蚀，对铁制品起保护作用，故B正确；C．铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，铁作正极被保护，该方法是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；D．弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，故D正确；故选：A。4．C解析：A．生铁表面有电解质薄膜时容易形成原电池、能发生电化学腐蚀，故生铁更易被腐蚀，A错误；B．金属腐蚀的实质是金属失去电子被氧化的过程，B错误；C．锌的金属性强于铁，与铁构成原电池时，锌是负极，铁是正极被保护，因此轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法，C正确；D．在原电池中铁只能转化为亚铁离子：Fe−2e−=Fe2+，D错误；答案选C。5．A解析：A．a电极反应为，消耗并生成，浓度减小，A正确；B．电解的总反应方程式：，B错误；C．电解过程中转移电子，生成，非标准状况下的体积不一定是，C错误；D．溶液中的向电极b移动，D错误；故选A。6．D解析：A．铅蓄电池可以冲放电，属于二次电池，A正确；B．干电池在长时间使用后，锌筒作为负极被消耗，厚度减小而变软，B正确；C．碱性氢氧燃料电池负极氢气失去电子发生氧化反应，反应式为，C正确；D．铅蓄电池工作过程中，负极反应为，每通过电子，消耗1mol硫酸铅生成1mol，负极质量减轻64g，D错误；故选D。7．B解析：A．该燃料电池为原电池，由化学能转化为电能，A错误；B．电解液为碱性，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，B正确；C．温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，难以计算，C错误；D．放电过程中碱的物质的量不变，但是有水生成导致溶液体积增大，的物质的量浓度减小，D错误；答案选B。8．B解析：A．铁制品通常不纯，铁遇酸性环境会被氢离子腐蚀，同时会形成原电池发生电化学腐蚀，A正确；B．由于是酸性环境，故正极的反应为4H++O2+4e−=2H2O，B错误；C．化学腐蚀过程中，铁与氢离子反应生成氢气，C正确；D．电化学腐蚀的负极是铁失去电子生成亚铁离子，D正确；故选B。9．C解析：A.镀层破损后，镀锡铁中，金属铁为负极，易被腐蚀，所以镀锡铁中铁的腐蚀速率更快，故A错误；B.不锈钢和铝合金等耐腐蚀，所以合金也可能耐腐蚀，故B错误；C.地下钢铁管道用导线连接着锌块，则构成的原电池中，锌为负极，保护铁管，故C正确；D.将青铜器放在银质托盘上，形成原电池，铜比银活泼作负极被腐蚀，故D错误；故选C。10．A解析：A．铁管中含有杂质C，与地下电解质溶液接触，构成原电池，易发生电化学腐蚀，A正确；B．潮湿的土壤(接近中性)中，钢管易发生吸氧腐蚀，B错误；C．将导线与金属铜相连，铁活泼性比铜强，铁管作负极，铜作正极，不能保护地下铁管，腐蚀速度更快，将活泼性比铁强的(此如锌)金属与地下钢管相连，钢管才会收到保护，C错误；D．将导线与外接电源的正极相连，则铁管为阳极，会加快铁管腐蚀而不是保护，D错误；故选A。二、填空题11．(1)太阳化学AC(2)Zn氧化增大8【分析】镍镉电池放电时，Cd发生失电子的氧化反应生成Cd(OH)2，则Cd作负极，负极反应为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，NiOOH发生得电子的还原反应生成Ni(OH)2，作正极，正极反应为NiOOH+e-+H2O═Ni(OH)2+OH-，放电时溶液中阴离子向负极移动；充电时为电解池，阴阳极反应与负正极反应相反，阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，阴极反应为Cd(OH)2+2e-═Cd+2OH-，据此分析解答。解析：（1）结合题目信息中物质的变化分析可知，当飞船进入光照区时，太阳能电池将太阳能转化为电能，为镍镉电池充电，将电能转化为化学能储存；A．放电时该装置是原电池，负极上Cd失电子生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，A正确；B．放电时电子由负极镉电极经导线流向正极镍电极，B错误；C．充电时该装置是电解池．阳极上Ni(OH)2失电子生成NiOOH，阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，C正确；D．镍镉电池放电时Cd作负极，NiOOH作正极，充电时Cd作阴极，NiOOH作阳极，则充电时电解质溶液中的OH-移向NiOOH电极，D错误；故答案为：太阳；化学；AC；（2）①银锌碱性蓄电池，放电过程Zn作为负极，发生失电子的氧化反应生成Zn(OH)2，负极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，Ag2O作为正极，发生得电子的还原反应生成Ag，正极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；②在电池使用的过程中，根据上述正负极电极反应式和总反应可知，电解质溶液中KOH的物质的量不变，但是反应消耗水，所以KOH的物质的量浓度增大；③根据正极反应式Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，可得每转移2mol电子，则正极减少1mol氧原子的质量，即转移2mol电子减轻16g，所以当电池工作时通过电路对外提供了1mol电子，则正极质量减轻8g；故答案为：Zn；氧化；增大；8。12．(1)阴(2)铜或Cu1.12(3)阴5.658.5【分析】根据装置图可以知道，左侧为原电池，右侧为电解池。原电池中电极a苯酚失电子转化为CO2，所以电极a为负极，则电极b为正极；在电解池中，根据电源正对阳极，负极对阴极，可知电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。解析：（1）①电极D为阴极，阳离子H+和SO移向电极D；H2O失去电子生成氧气，故电极反应为；②甲装置为电解池，且A、B为惰性电极，电解质为CuSO4；阳离子Cu2+和H+移向阴极B反应，Cu2+优先得电子被还原为Cu，阴离子OH-和SO移向阳极，OH-优先失电子被还原为O2，故甲中总反应的离子方程式为。（2）若甲是铁片镀铜装置，则阳极A为单质Cu，电极反应为，阴极B为镀件铁片，电极反应为Cu2++2e-=Cu,当B和A的质量差为12.8g时,电极A质量减小6.4g，电极B质量增加6.4g，通过电极反应可知，转移电子数为×2=0.2mol，根据电荷守恒，电极C（阳极）将失去0.2mol电子，根据电极C的电极反应，生成氧气为0.05mol，体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L。（3）①左侧原电池中NaCl溶液转化为淡水，可知Na+移向正极b，Cl-移向负极a，所以离子交换膜A为阴离子交换膜；②电极a中反应物苯酚转化为CO2，其中苯酚中C的化合价为-价，CO2中的C的化合价为+4价，转移电子数目为28，故a电极反应为；③根据a电极反应可知，每消除1mol苯酚转移电子28mol，b电极反应为2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O,转移28mol电子时，消除NO=5.6mol；当电路中转移1mol电子时，有1mol的Na+移向正极，1moldeCl-移向负极，模拟海水理论上除去1mol，即58.5gNaCl。【点睛】在书写电极反应式时，要根据电解质的酸碱性分析电极反应的产物是否能稳定存在，如果产物能与电解质的离子继续反应，就要合在一起写出总式，才是正确的电极反应式。有时燃料电池的负极反应会较复杂，我们可以先写出总反应，再写正极反应，最后根据总反应和正极反应写出负极反应。13．吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-负H2+2OH--2e-=2H2O62.9%(或63%)【分析】I．(1)中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀；(2)铁、碳和电解质溶液构成原电池，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应；II．(1)氢氧燃料电池中，H2失去电子被氧化，a为负极；O2得到电子被还原，b为正极；(2)1度为1KW·h，即3600kJ，由2H2(气)+O2(气)2H2O(l)+572kJ可知，生成360gH2O(l)放出的热量=360×572/36=5720kJ，而这些热能只能转化为3600kJ的电能，据此计算能量的转化率。解析：I．(1)弱酸或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀；因此，本题正确答案是：吸氧；(2)铁、碳和电解质溶液构成原电池，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；因此，本题正确答案是：O2+2H2O+4e-=4OH-；II．(1)由图示可知，参与电极反应的是H2和O2，生成的是H2O，故在反应中H2失去电子被氧化，a为负极；O2得到电子被还原，b为正极。电极反应分别为：H2+2OH--2e-=2H2O；故为：负，H2+2OH--2e-=2H2O；(2)1度为1KW·h，即3600kJ，由2H2(气)+O2(气)=2H2O(l)+572kJ可知，生成360gH2O(l)放出的热量=360×572/36=5720kJ，而这些热能只能转化为3600kJ的电能，所以能量的转化率=3600/5720×100%=62.9%；故为：62.9%(或63%)。14．(1)SiO2(2)蒸发浓缩冷却结晶(3)2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O(4)2Fe3++3NiO+3H2O=2Fe(OH)3+3Ni2+(5)4OH-－4e-=2H2O+O2↑29.5解析：NiO的废料中有FeO、CuO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，用硫酸溶解，SiO2和硫酸不反应，浸出液中含有NiSO4、FeSO4、CuSO4、Al2(SO4)3、MgSO4等，电解浸出液生成单质铜脱铜，溶液中加双氧水把Fe2+氧化为Fe3+，用NiO调节pH生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除铁铝，过滤，滤