2024-2025学年高中化学第四章电化学基础4金属的电化学腐蚀与防护课时作业含解析新人教版选修4

PAGEPAGE7课时作业22金属的电化学腐蚀与防护时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题5分，共55分)1．有关金属腐蚀的论述，正确的是(D)A．金属的腐蚀肯定伴有电流的产生B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀D．发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子解析：金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属干脆与氧化剂反应，电子干脆转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐蚀是最一般的一种金属腐蚀，其原理与原电池原理一样。2．下列叙述不正确的是(B)A．锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能加快反应速率B．镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀C．钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·nH2OD．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，电极反应相同的是负极反应解析：A中锌与CuSO4发生置换反应后，铜附着在锌的表面上，浸泡在稀硫酸中形成铜锌原电池，负极锌被氧化而加速反应，故A正确；B中镀锌铁构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被爱护；镀锡铁构成原电池时铁作负极，锡作正极，铁失电子加速了铁的腐蚀，故B不正确；C中钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀，其电极反应式为负极(Fe)：2Fe－4e－=2Fe2＋；正极(C)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，形成Fe(OH)2。在空气中4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，久置后2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O，所以铁锈的成分是Fe2O3·nH2O，故C也正确；D中钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极反应相同，都是Fe－2e－=Fe2＋，但正极反应不同，分别析出氢气和汲取氧气，D也正确。3．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是(B)①有5.6g金属被腐蚀②有6.5g金属被腐蚀③在标准状况下有2.24L气体放出④在标准状况下有1.12L气体放出A．①②B．②③C．①④D．③④解析：镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－=Zn2＋，有0.2mol电子转移，就有0.1molZn溶解，在正极上：2H＋＋2e－=H2↑，生成0.1molH2。4．如图所示装置中，U形管底部盛有CCl4，分别在U形管a、b两侧渐渐加入饱和食盐水和稀硫酸，并使两端液面相平，然后分别塞上插有生铁丝的塞子，放置一段时间。下列有关叙述错误的是(D)A．两端铁丝的腐蚀速率：a<bB．a、b两侧相同的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C．一段时间后，a侧液面高于b侧液面D．生铁丝中的碳在a、b两侧分别作原电池的负极和正极解析：生铁发生析氢腐蚀的速率比发生吸氧腐蚀的速率快，故A项正确；a侧负极上Fe失电子，正极上O2得电子，b侧负极上Fe失电子，正极上H＋得电子，所以a、b两侧相同的电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，故B项正确；a侧发生吸氧腐蚀，b侧发生析氢腐蚀，一段时间后，a侧气体压强减小，b侧气体压强增大，所以a侧液面高于b侧液面，故C项正确；生铁丝中的碳在a、b两侧都作正极，故D项错误。5．相同材质的铁在图中的四种状况下最不易被腐蚀的是(C)6．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(B)解析：铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较小，A项错误；开关置于M时，Cu－Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu－Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B项正确；接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，C项错误；Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn发生氧化反应引起的，D项错误。7．下列装置图及有关说法正确的是(B)A．装置①中K键闭合时，片刻后CuSO4溶液中c(Cl－)增大B．装置①中K键闭合时，片刻后可视察到滤纸a点变红色C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的依次是：只闭合K1>只闭合K3>只闭合K2>都断开D．装置③中当铁制品上析出1.6g铜时，电源负极输出的电子数为0.025NA解析：A项，K闭合时，左边Zn电极为负极，则Cl－移向ZnSO4溶液，A项错误。B项，a为阴极，b为阳极，在阴极上发生反应2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，则a点旁边溶液呈碱性，溶液变红，B项正确。C项，只闭合K1铁作阳极，加速腐蚀，只闭合K2铁作阴极，被爱护，只闭合K3铁作负极，加速腐蚀，则铁腐蚀的速率由大到小的依次是：只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，C项错误。D项，依据电子守恒可知，负极输出的电子数为eq\f(1.6,64)×2NA＝0.05NA，D项错误。8．将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发觉液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要缘由是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(B)A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－=Cu2＋解析：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等学问。依题意，可推断中心区a为原电池的负极，液滴边缘处O2含量较多，是原电池的正极，A中Cl－在电池工作时向负极(a)移动，A项错误；B项明显正确；C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误；D中因Fe比Cu活泼，充当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，故D项错误。9．我国某大城市某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pH平均值为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不正确的是(B)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2H2O＋O2＋4e－=4OH－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Fe－2e－=Fe2＋解析：酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H＋＋2e－=H2↑。10．下列有关电化学装置完全正确的是(B)ABCD构成铜锌原电池防止Fe被腐蚀铁上镀银铜的精炼解析：在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的阳离子要与电极材料形成的阳离子相同，故A错误；铁连接电源的负极，可防止铁被腐蚀，故B正确；铁上镀银，铁应作阴极，故C错误；电解精炼铜，应让粗铜作阳极，纯铜作阴极，故D错误。11．模拟铁的电化学防护的试验装置如图所示，下列说法不正确的是(C)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，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D．若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑解析：若X为碳棒，开关K置于A处时，铁为阴极受到爱护，可减缓铁的腐蚀，故A正确；若X为锌棒，开关K置于A处时，铁作阴极受到爱护，开关K置于B处时，铁作正极受到爱护，因此开关K无论置于A还是B，均可减缓铁的腐蚀，故B正确；若X为锌棒，开关K置于B处时，铁为正极，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故C错误；若X为碳棒，开关K置于A处时，铁为电解池的阴极，电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，故D正确。二、非选择题(45分)12．(15分)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示：(1)A中反应的离子方程式是Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(2)B中Sn极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Sn极旁边溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)C中被腐蚀的金属是Zn，总反应的离子方程式是Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的依次是B>A>C。解析：铁在不同的状况下腐蚀的速率不同。作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的正极时受到爱护不被腐蚀。13．(15分)(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其运用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其缘由是2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的b(填字母编号)。a．NH3 b．CO2c．NaOH d．HNO3②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极的电极反应式为2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋。电解后的铝材需氨洗的目的是中和表面的酸溶液。阳极氧化膜中有微孔，需进行封孔，封孔的操作方法是将铝材放在沸水中浸煮5分钟。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的缘由是补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定。(3)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。答案：解析：(1)①铝能和氢氧化钠溶液反应生成氢气，当其表面的氧化膜洗去后，铝就和氢氧化钠溶液反应生成氢气，离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑；碱洗的溶液中铝以AlOeq\o\al(－,2)的形成存在，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，所以应当通入CO2，而不能加入硝酸，答案选b。②电解池中阳极失去电子，因此阳极是铝失去电子，生成氧化铝，电极反应式是2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋。由于反应中生成氢离子，所以氨洗的目的是中和表面的酸溶液。微孔存在说明含有气体，因此封孔的方法是将铝材放在沸水中浸煮5分钟。(2)镀铜时溶液中镀铜离子在阴极得到电子而析出，所以铜做阳极的目的是补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定，所以不能用石墨做阳极。(3)用石墨通过电化学腐蚀爱护铜，只能用电解池原理，所以装置图如答案图所示。14．(15分)铁生锈是比较常见的现象，某试验小组为探讨铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：首先检查制氧装置的气密性，然后按下图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3min左右，视察到的试验现象为：①直试管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀②直试管中干燥的铁丝表面依旧光亮，没有发生锈蚀③烧杯中潮湿的铁丝表面依旧光亮。试完成下列问题：(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本试验中铁生锈属于电化学腐蚀，能表示其原理的反应方程式为负极：2Fe－4e－=2Fe2＋；正极：2H2O＋O2