2019-2020学年高中化学课时作业24金属的电化学腐蚀与防护含解析 人教版选修4 11页

课时作业24　金属的电化学腐蚀与防护 10‎ 基础训练 ‎1．下列有关金属腐蚀的说法正确的是(　　)‎ A．金属腐蚀指不纯金属接触到电解质溶液时进行化学反应而损耗的过程 B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气最终转化为铁锈 D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 解析：金属腐蚀既包括化学腐蚀又包括电化学腐蚀，A错；电化学腐蚀是指形成原电池反应引起的腐蚀，B错；吸氧腐蚀正极上O2得电子，C错；电化学腐蚀与化学腐蚀的本质都是M－ne－===Mn＋，本质相同，但电化学腐蚀过程中会产生微弱的电流，D正确。‎ 答案：D ‎2. (2019年北京市丰台区模拟)铁锅表面覆盖有下列物质时，锈蚀速率最快的是(　　)‎ A．水 B.食盐水 C．食用油 D．酒精 解析：当形成电化学腐蚀，且铁作原电池的负极材料时，表面覆盖的溶液导电性越强，锈蚀速率最快。食用油和酒精为非电解质，不能形成原电池反应，而水的导电性没有食盐水强，所以锈蚀速率最快的是食盐水，故选B。‎ 答案：B ‎3．下列叙述不正确的是(　　)‎ 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·nH2O D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，完全相同的反应是负极反应 解析：A项，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项正确，B项，镀锌的铁构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被保护，镀锡的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项不正确；C项，钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀，其电极反应为：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＋3H2O，所以铁锈的成分是Fe2O3·nH2O，‎ 10‎ 故C项正确；D项，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，分别是析出氢气和吸收氧气，D项正确。‎ 答案：B ‎4．(2019年北京市西城区期末)下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 B．钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 C．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 D．钢闸门作为阴极而受到保护 解析：当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，故A正确；当钢铁表面的水膜显酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，故B正确；在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜做正极被保护，钢闸门做负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，‎ 10‎ 故C错误；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要使钢闸门作电解池的阴极，故D正确。‎ 答案：C ‎5．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(　　)‎ A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变血红色 C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 解析：插入海水中的铁棒，除发生化学腐蚀外，靠近液面的地方还会发生电化学腐蚀，越靠近液面腐蚀越严重，A错误；图2中Fe作负极，失电子，生成Fe2＋，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变血红色，B错误；高温下铁发生氧化反应，发生化学腐蚀，C正确；镁块相当于原电池的负极，失电子，从而保护地下钢铁管道，D错误。‎ 答案：C ‎6．如图用来研究钢铁制品的腐蚀，装置的气密性良好，且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是(　　)‎ A．铁钉表面发生的反应为Fe－3e－===Fe3＋‎ B．若液体a为稀醋酸，则U形管液面右高左低 C．若液体a为食盐水，则U形管液面左高右低 D．若液体a为食用油，则铁钉生锈速率较慢 解析：铁钉发生电化学腐蚀时，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A项错误；若液体a为稀醋酸，则试管内发生析氢腐蚀，试管内压强增大，故U形管右高左低，B 10‎ 项正确；若液体a为食盐水，试管内发生吸氧腐蚀，压强减小，故U形管左高右低，C项正确；若液体a为食用油，则不能形成原电池，铁钉生锈速率较慢，D项正确。‎ 答案：A ‎7．(2019年天津市河西区模拟)为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有①舰体与直流电源相连；②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．方法①中舰体应连电源的正极 ‎ B．方法②中镶嵌金属块可以是锌 C．方法①为牺牲阳极的阴极保护法 ‎ D．方法②为外加电流的阴极保护法 解析：舰体是由钢板做的，方法①，舰体与电源相连，必须与电源负极相连，故A错误；方法②舰体镶嵌一些金属块，必须是比铁活泼的金属，构成原电池做负极，如锌等，故B正确；方法②舰体镶嵌一些金属块，这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；方法①，舰体与电源相连，这种方法叫外加电流的阴极保护法，故D错误。‎ 答案：B ‎8．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中有NaCl)，第二天便会被腐蚀而出现红褐色铁锈，试回答：‎ ‎(1)铁锅的腐蚀属于________腐蚀，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(2)铁锅锈蚀的电极反应式为：负极：________，正极________；正、负极电极反应的产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为______________________________。‎ 解析：(1)铁锅的腐蚀属于吸氧腐蚀；因为铁锅是铁合金，其中含碳，铁锅中的铁和碳就会和表面残留的强电解质NaCl的水溶液形成许多微小的原电池；并且NaCl溶液呈中性，所以发生吸氧腐蚀，是电化学腐蚀。‎ ‎(2)在铁锅中铁比较活泼，作负极，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋；碳作正极，电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；后续反应为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3·xH2O。‎ 答案：(1)吸氧　铁锅是铁合金，其中含碳，铁锅中的铁和碳就会和表面残留的强电解质NaCl的水溶液形成许多微小的原电池发生电化学腐蚀，并且NaCl溶液呈中性，所以发生的是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀 10‎ ‎(2)2Fe－4e－===2Fe2＋　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3·xH2O 提高训练 ‎ 9.(2019年北京市通州区模拟)研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。‎ ‎ ‎ 图1　　　　　　　　　　图2‎ 下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．图1：a点溶液变红 B．图1：a点的铁比b点的铁腐蚀严重 C．图2：若d为锌，则铁不易被腐蚀 D．图2：正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 解析： 图1：a点氧气得电子产生氢氧根离子，溶液显碱性遇酚酞溶液变红，A正确； 图1：a点为正极得电子， b点为负极铁失电子产生亚铁离子，b点铁腐蚀严重，B不正确；图2：若d为锌，作负极失电子，则铁为正极，不易被腐蚀，C正确；图2：正极氧气得电子产生氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。‎ 答案：B ‎10．(2019年江淮十校高三联考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是(　　)‎ ‎ ‎ A．若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B．铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应 C．铜极上的反应有：2H＋＋2e－===H2↑，O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．若在金属表面涂一层油漆，可有效防止铁铆钉被腐蚀 10‎ 解析：若水膜中溶解了SO2，水膜中c(H＋)增大，则铁铆钉腐蚀的速率将加快，故A正确；铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉作负极，发生氧化反应，故B错误；铜极上的反应有：水膜酸性较强时2H＋＋2e－===H2↑，水膜酸性较弱或中性或碱性时O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故C正确；若在金属表面涂一层油漆，隔离空气，可有效防止铁铆钉被腐蚀，故D正确。‎ 答案：B ‎11．(2019年兰州一中模拟)下面有关电化学的图示，完全正确的是(　　)‎ 解析：铜作阳极，H＋在阴极得电子，产生氢气，故A正确；镀件铁作阴极，锌作阳极进行电镀，故B错误；粗铜精炼，粗铜作阳极，精铜作阴极，故C错误；D称为外加电源的阴极保护法，故D错误。‎ 答案：A ‎12．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液的混合溶液的玻璃皿中(如下图所示)，经一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是(　　)‎ 10‎ A．Ⅰ和Ⅲ附近 B．Ⅰ和Ⅳ附近 C．Ⅱ和Ⅲ附近 D．Ⅱ和Ⅳ附近 解析：a是电解池，Zn为阴极，电极产物为H2和NaOH，b是原电池，Zn发生吸氧腐蚀，Fe为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ 答案：B ‎13．(2019年湖南长沙调研)城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．该装置能够将电能转化为化学能 B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 解析：该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确；左端为阳极，其腐蚀速率较右端快，B错误；如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，C正确；根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D正确。‎ 答案：B 10‎ ‎14．(1)镀铜可防止铁制品腐蚀，若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。电镀时镀件与电源的________极连接。‎ ‎(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于______________处。‎ 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________。‎ 解析：(1)电镀时，镀件作阴极与电源负极连接，若进行化学镀铜，需还原剂将Cu2＋还原出来。(2)X为碳棒时，接M时，Fe作负极，被腐蚀；接N时，Fe作阴极，被保护；X为锌时，接M时，形成原电池，Zn为负极，Fe为正极，属于牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)还原剂　负 ‎(2)N　牺牲阳极的阴极保护法 探究创新 ‎15. 电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：‎ ‎(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为__________________________，阴极反应式为________________________。‎ ‎(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是________(填序号)。‎ a．②区铜片上有气泡产生 b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ c．最先观察到变成红色的区域是②区 10‎ d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化 ‎(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2OCH3CH2OH＋CH3COOH 实验室中，以一定浓度的乙醛－Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。‎ ‎①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入________(填化学式)，电极反应式为____________________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg/L的废水，可得到乙醇____________kg(计算结果保留小数点后1位)。‎ 解析：(1)由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。‎ ‎(2)左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，正极(Cu)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；右半区是电解装置，阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，阴极(Cu)：2H＋＋2e－===H2↑，由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故选项a、b、 c均错误，d正确。‎ ‎(3)①根据电解液中阳离子的迁移方向，可知c为阳极，d为阴极，因此直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为CO32－，由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中，由于SO42－没有参与放电，且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。‎ ‎②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为x kg，‎ 10‎ 根据碳原子守恒可得关系式：‎ CH3CHO　　　——　　　CH3CH2OH ‎ 44 46‎ ‎ 3 000×103÷106×60% x 解得x≈1.9。‎ 答案：(1)2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎(2)d ‎(3)①CH4　CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O　不变　②1.9‎ 10‎ 11‎