第1章第4节金属的腐蚀与防护同步练习（含解析）2022——2023学年上学期高一化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章第4节金属的腐蚀与防护同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。
下列有关叙述正确的是
A．该电池可采用含的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a
C．充电时，阳极区可能发生的反应有
D．充电时。电路中转移时，阴极质量减重78g
2．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
3．在如图所示的两个烧杯中分别插入形状和大小几乎一样的破损的镀铜铁片和破损的镀锌铁片，一段时间后，下列说法正确的是
A．甲和乙烧杯中的铁均被保护
B．甲中破损处的铁片溶解，铜层上会产生气泡
C．相比甲，乙中镀锌铁片中的铁被腐蚀得更严重
D．向两个烧杯中分别滴加KSCN溶液，溶液均变红
4．钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．工作时，I室和II室溶液的均增大
B．电解总反应：
C．移除两交换膜后，电极和石墨电极发生的反应均发生变化
D．生成，I室溶液质量理论上减少
5．北溪1号和2号天然气管道被炸毁，导致管道中被包裹的金属材料Fe被腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁在海水中主要发生析氢腐蚀
B．钢铁在海水中构成原电池，负极反应为
C．可利用外加电流法保护输气管道
D．可以在钢铁表面镀一层铜，当铜破损时，仍能保护钢铁
6．下列说法正确的是
A．金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被还原的过程
B．镀层破损后，白铁皮(镀锌铁)比马口铁(镀锡铁)更易腐蚀
C．钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法等方法防止其腐蚀
D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极发生的反应不相同
7．黄鹤楼世称“天下江山第一楼”。 黄鹤楼主楼为钢筋混凝土框架仿木结构，飞檐五层，攒尖楼顶，顶覆金色琉璃瓦；楼外有铸铜黄鹤造型，正面悬书法家舒同题“黄鹤楼”三字金匾。下列有关化学视角解读错误的是
A．铜在湿空气中易发生析氢腐蚀
B．钢筋在湿空气中主要发生吸氧腐蚀
C．金色琉璃瓦被腐蚀速率比铸铜的小
D．铸铜黄鹤在冬天电化学腐蚀速率比夏天慢
8．港珠澳大桥设计寿命为120年，桥体钢构件防腐是使用过程中面临的重要问题，下列说法错误的是
A．海水的pH一般在8.0~8.5，则钢构件的腐蚀主要是析氢腐蚀
B．钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀
C．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等
D．后期采用牺牲阳极的阴极保护法时，可使用铝作为负极
9．铆接工艺是钢与铝连接的主要方法之一，在长期使用过程中接头的腐蚀是影响连接强度，导致连接失效的重要原因。钢板与铝板采用的镀锌钢铆钉连接示意图如图，下列有关说法错误的是
A．腐蚀发生时，铝板会优先腐蚀
B．若接触到酸性电解质溶液，GC2处会发生析氢腐蚀
C．为减缓腐蚀，可将多个零件设计成一个整体，尽量减少铆接点
D．钢板与铝板之间若存在间隙，会造成电解质溶液侵入，加速腐蚀
10．科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示，隔膜只允许通过。电池反应为。下列说法不正确的是
A．3D-Zn具有较高的表面积，有利于沉积ZnO
B．放电时每沉积，有通过隔膜
C．充电时3D-Zn电极应与外接直流电源的负极相连
D．充电时阳极反应为
11．利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是
A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀速率
B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁的保护属于牺牲阳极的阴极保护法
C．若X为碳棒，开关K置于N处，铁的保护属于外接电流的阴极保护法
D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应
12．下列关于电化学知识说法正确的是
A．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Cu、Fe、Al
B．电解CuSO4溶液一段时间后，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态
C．铅蓄电池在充电时，连接电源正极发生的电极反应为：PbSO4+2e-=Pb+SO
D．将钢闸门与直流电流的负极相连，可防止钢闸门腐蚀
13．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是
A．正极反应式：Ag＋Cl--e-=AgCl
B．Na＋不断向“水”电池的负极移动
C．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
D．AgCl是还原产物
14．结合图示判断，下列叙述中，正确的是
A．(a)和(b)中正极均被保护
B．(a)和(b)中负极反应均是
C．(a)和(b)中正极反应均是
D．(a)和(b)中均向铁电极方向移动
二、多选题
15．某科研机构研究了一种利用微生物电池降解葡萄糖()等有机物的方法，原理如图所示，下列说法错误的是
A．b电极发生氧化反应
B．a电极的电势低于b电极区
C．电路中每转移4 mol电子，理论上可降解30 g葡萄糖
D．整个闭合回路中电子流向为b电极→用电器→a电极→电解质→b电极
三、实验题
16．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：
装置 分别进行的操作 现象
i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞
ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加溶液 铁片表面产生蓝色沉淀
(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是________。
②用电极反应式解释实验i中的现象：________。
(2)查阅资料：具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是________。
②进行下列实验，几分钟后的记录如下：
实验 滴管 试管 现象
溶液 iii．蒸馏水 无明显变化
iv．溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
v．溶液 无明显变化
a．以上实验表明：在________条件下，溶液可以与铁片发生反应。
b．为探究的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明的作用是________。
17．某课外小组同学对不同条件下铁钉的锈蚀进行了如下实验。
实验序号 ① ② ③ ④
实验内容
(1)一周后观察，铁钉被腐蚀程度最大的是________(填实验序号)。
(2)实验③中主要发生的是__________(填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)。
(3)铁发生电化学腐蚀的负极反应式为_____________。
(4)根据上述实验，你认为铁发生电化学腐蚀的条件是_________。
(5)据资料显示，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%以上。金属防腐的方法很多，常用方法有： A．覆盖机油 B．覆盖油漆 C．覆盖塑料 D．电镀金属 E．电化学保护法 F．制成不锈钢。手术刀采用的防腐方法是___ (填字母序号，下同)，钢铁桥梁常采用的防腐方法是____ 。
四、原理综合题
18．装置甲、乙、丙的烧杯中都盛有稀硫酸。
（1）装置丙中电极上的电极反应式为______________。
（2）装置乙中被腐蚀的金属是___________（填元素符号），比较装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是___________。
（3）图丁是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀的类型为__________腐蚀。
②图中A、B、C三处附近的区域内，腐蚀最严重的是__________（填序号）。
19．铁及其化合物在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛的用途。请回答下列与铁有关的化学反应原理问题：
(1)铁制品暴露在潮湿的空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，该电化学腐蚀的类型是______，正极反应是_________。
(2)利用电化学方法可对钢铁的腐蚀进行防护，图乙装置为铁闸门的阴极电保护法示意图，铁闸门接电源______(填“正极”或“负极”)。
(3)利用图丙装置可模拟工业生产高铁酸盐()，阳极反应为_______，阴极区溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为。充电时阳极反应为______，放电时每转移电子，正极有_____被还原。
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参考答案：
1．C
【详解】A．该电池的负极为金属K，易与发生反应，不能用含的水溶液为电解质溶液，故A错误；
B．放电时，电极a为负极，电子从电极a通过导线流动到电极b，电子不通过电解质，故B错误；
C．阳极反应可能存在[、、]，故C正确；
D．充电时，电路中转移时，阴极发生的反应为，故电极应增重78g，故D错误；
故答案选C。
2．B
【详解】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。
3．B
【分析】根据分析，甲中铜作正极，铁作负极；乙中铁作正极，锌作负极；
【详解】A．甲中铁作负极，被腐蚀，A错误；
B．根据分析，甲中铁片为负极发生反应溶解，溶液中的氢离子在铜层上生成氢气，B正确；
C．甲中铁作负极，被腐蚀，乙中铁作正极，被保护，甲中铁腐蚀更严重，C错误；
D．乙中的铁被保护，溶液不会变红，D错误；
故答案为：B。
4．B
【分析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，I室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由I室向II室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为，III室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子通过阴离子交换膜由III室向II室移动，电解的总反应的离子方程式为。
【详解】A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由I室向II室移动，使II室中氢离子浓度增大，溶液减小，A错误；
B．由分析可知，电解总反应为，B正确；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，电极发生的反应不变，C错误；
D．由分析可知，阴极生成钴，阳极有水放电生成，且氢离子通过阳离子交换膜由I室移向II室，则I室溶液质量减少，D错误；
故选：B。
5．C
【详解】A．海水为中性，钢铁在海水中主要发生吸氧腐蚀，A错误；
B．铁失去电子生成亚铁离子，负极反应为，B错误；
C．可利用外加电流的阴极保护法保护输气管道，C正确；
D．铜不如铁活泼，导致铁做负极加速铁的腐蚀，D错误；
故选C。
6．C
【详解】A．金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被氧化的过程，A错误；
B．铁制品的镀层破损后，在潮湿环境中可发生原电池反应，白铁皮（镀锌铁）中锌比铁活泼，反应时锌作负极，被氧化而腐蚀，铁作正极，被保护；马口铁（镀锡铁）中铁比锡活泼，铁作负极，被氧化而腐蚀，B错误；
C．金属的电化学防护方法通常有牺牲阳极法或外加电流法，钢铁水闸可用此等方法防止其腐蚀，C正确；
D．钢铁在发生析氢腐蚀和吸气腐蚀时，负极均是铁失去电子生成亚铁离子，D错误；
故选C。
7．A
【详解】A．铜是不活泼金属，在空气中主要发生吸氧腐蚀，不能发生析氢腐蚀，选项A错误；
B．湿空气大多数情况显弱酸性，钢铁发生吸氧腐蚀为主，选项B正确；
C．琉璃瓦主要成分是硅酸盐，具有耐酸碱腐蚀性能，选项C正确；
D．夏天空气潮湿且温度高，冬天气温低和空气干燥，铸铜在夏天生锈速率比冬天快，选项D正确；
答案选A。
8．A
【详解】A．海水的pH一般在8.0~8.5，碱性条件下钢构件的腐蚀主要是吸氧腐蚀，A项错误；
B．通过改变钢构件材料的组成，可以减缓腐蚀速率，B项正确；
C．在钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以防止钢构件与空气、水接触，C项正确；
D．铝与钢铁连接时，铝作原电池的负极，更容易被氧化，对桥体钢构件起到保护作用，D项正确；
故选A。
9．A
【详解】A．铝板表面会生成氧化物保护膜，不容易腐蚀，镀锌钢铆钉上的锌层先发生反应，选项A错误；
B．因为使用的是镀锌钢铆钉，若接触到酸性电解质溶液，在GC2接口处会形成原电池，在酸性电解质溶液下发生析氢腐蚀，选项B正确；
C．因为使用的是镀锌钢铆钉，在铆接点处易形成原电池而加快部件腐蚀，故可将零件设计成一个整体，通过减少铆接点来减缓腐蚀，选项C正确；
D．钢板与铝板之间若存在间隙，容易造成电解质溶液的侵入而形成原电池从而加速腐蚀，选项D正确；
答案选A。
10．B
【分析】根据电池中元素化合价变化可知，放电时Zn为负极，NiOOH为正极，电解质溶液呈碱性，负极反应为，正极反应为，充电时阳极反应为，阴极反应为，据此回答。
【详解】A．三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)为多孔结构，具有较高的表面积，有利于沉积ZnO，故A正确；
B．放电时由负极反应，可知每沉积，有通过隔膜，故B不正确；
C．充电时3D-Zn电极做阴极，应与外接直流电源的负极相连，故C正确；
D．由分析知 充电时阳极反应为，故D正确；
故答案为：B。
11．D
【详解】A．开关K置于M处，形成铁锌原电池，X为锌棒，为负极，铁为正极，可减缓铁的腐蚀速率，A正确；
B．开关K置于M处，形成铁锌原电池，X为锌棒，较活泼，为负极，铁为正极，利用牺牲阳极的阴极保护法保护铁，B正确；
C．开关K置于N处，形成电解池，铁接电源的负极形成电解池的阴极被保护，属于外接电流的阴极保护法，C正确；
D．开关K置于N处，X极接电源的正极，形成电解池的阳极，发生氧化反应，D错误；
故选D。
12．D
【详解】A．根据电解原理，阴极上离子的放电顺序是：Cu2+>H+>Fe2+>Al3+，和不放电，得电子成为，不会析出铁，所以得不到铁和铝，只能得到Cu，故A错误；
B．电解溶液，阴极析出铜，阳极生成氧气，应加入CuO可使溶液恢复至原状态，故B错误；
C．铅蓄电池充电时，与正极相连的电极发生氧化反应，电极反应为，故C错误；
D．将钢闸门与直流电流的负极相连，电源提供电子可防止金属被氧化，为外加电源的阴极保护法，故D正确；
故答案为：D
13．C
【分析】由电池总反应知，Ag 失电子作还原剂， MnO2得电子作氧化剂，因此 Ag 为电源负极， MnO2为电源正极，据此分析。
【详解】A．根据分析，负极是银，失电子变成氯化银，电极反应式为Ag＋Cl--e-=AgCl，A错误；
B．原电池中，阳离子移向正极，则Na＋不断向“水”电池的正极移动，B错误；
C．反应中，Mn元素化合价从MnO2中的+4价降低到Na2Mn5O10中的+3.6价，则每生成1molNa2Mn5O10转移电子，C正确；
D．AgCl 是单质银化合价升高后所对应的产物，为氧化产物，D错误；
故选C。
14．A
【分析】锌比铁活泼，装置(a)中锌做负极，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铁做正极，溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；铁比铜活泼，装置 (b)中铁为负极，反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极为铜，电解质溶液呈酸性，所以正极的反应式为：2H++2e-=H2↑；原电池中阳离子定向移动到正极。
【详解】A．题给装置(a)、 (b)都是原电池，活泼金属作负极，首先被腐蚀，不活泼金属作正极，被保护，选项A正确；
B．(a)中的负极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，而 (b)中负极是铁，反应式为：Fe-2e-=Fe2+，选项B错误；
C．(a)溶液显中性，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，而 (b)溶液显酸性，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，选项C错误；
D．原电池中阳离子定向移动到正极，(a)中向铁电极方向移动， (b)中向铜电极方向移动，选项D错误；
答案选A。
15．BD
【分析】由b电极生成CO2可知，发生氧化反应，为负极，a为正极，据此分析。
【详解】A．据化合价分析，b电极为负极，有机物失去电子发生氧化反应，A正确；
B．a电极为正极，b电极为负极，正极电势高于负极，B错误；
C．葡萄糖中的碳元素平均价态为0价，生成二氧化碳后碳元素变成+4价，每消耗1个葡萄糖分子转移24个电子，因此转移电子4 mol，理论上消耗葡萄糖 mol，质量为30g，C正确；
D．电解质中是靠离子定向运动导电，没有电子通过，D错误。
故选BD。
16．(1) 碳棒附近溶液变红
(2) 可能氧化Fe生成，会干扰由电化学腐蚀生成的的检验 存在 破坏铁片表面的氧化膜
【分析】（1）
①实验i中连好装置，铁片为负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，碳棒为正极，由于电解质溶液呈中性，则碳棒上的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，一段时间后，向烧杯中滴加酚酞，证明铁发生了吸氧腐蚀的现象为：碳棒附近溶液变红。
②实验i中碳棒附近溶液变红的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
（2）
①根据资料“K3[Fe(CN)6]具有氧化性”，故实验ii中铁电极能直接和K3[Fe(CN)6]溶液发生氧化还原反应生成Fe2+，产生的Fe2+再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，干扰对电化学腐蚀生成的Fe2+的检验。
②a．根据实验iii知，只有水时K3[Fe(CN)6]溶液和铁片不反应；再对比实验iv和v，阳离子相同、阴离子不同，结合实验现象知，在Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以和铁片发生反应。
b．小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀，稀硫酸“酸洗”的目的是除去铁表面的氧化膜，由此补充实验、结合实验iv说明，Cl-的作用是：破坏了铁表面的氧化膜。
17． ④ 电化学腐蚀 Fe – 2e- = Fe2+ 铁接触空气和电解质溶液(铁与潮湿空气接触) F B
【详解】(1)①中没有水蒸气；②中几乎没有氧气；③中铁钉一半浸泡在蒸馏水中，接触空气，可以发生铁的吸氧腐蚀；④中铁钉一半浸泡在食盐水中，食盐水提供了大量的自由移动的离子，加速了铁的腐蚀，所以腐蚀程度最大的是④。
(2)实验③中铁钉的成分铁和碳构成了原电池的两极，溶在蒸馏水中的CO2生成的碳酸溶液提供了电解质溶液，从而构成了原电池，铁钉发生了电化学腐蚀。
(3)铁发生电化学腐蚀时，铁作负极，失去电子被氧化，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+。
(4)上述实验中，没有水蒸气的①和没有氧气的②中的铁钉几乎没有什么变化，而接触空气和水的③和④中的铁钉生锈了，有电解质溶液的④中铁钉锈蚀得更严重，所以铁发生电化学腐蚀的条件是铁接触空气和电解质溶液(铁与潮湿空气接触)。
(5)手术刀是用不锈钢制作的，故选F；钢铁桥梁常采用的防腐方法是覆盖油漆，故选B。
18． 乙>甲>丙 吸氧 B
【详解】（1）装置丙构成了原电池，由于金属活动性：，所以为正极，在正极上得电子生成，电极反应式为。
（2）装置乙构成了原电池，由于金属活动性：，所以装置乙中被腐蚀的金属是金属活动性较强的；装置甲中与稀硫酸直接发生反应，装置乙构成原电池，被腐蚀的是，腐蚀速率比甲快；装置丙构成原电池，被腐蚀的是得到了保护，所以装置甲、乙、丙中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是乙>甲>丙。
（3）①钢铁在海水中发生的是吸氧腐蚀；②A处不与海水接触，在海水中B处的氧气浓度比C处大，发生的吸氧腐蚀速率最快，腐蚀最严重。
【点睛】金属腐蚀类试题最常见的错误原因是弄不清腐蚀原理，一是分析不清楚金属腐蚀是属于化学腐蚀还是电化学腐蚀；二是判断不出该腐蚀是属于析氢腐蚀还是吸氧腐蚀。金属腐蚀的原理是金属单质失电子被氧化的过程，其中化学腐蚀是指金属和直接接触的物质发生化学反应而引起的腐蚀，其腐蚀过程中没有电流产生；电化学腐蚀指不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应，电化学腐蚀过程中有电流产生，电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍。不纯金属在强酸性介质中通常发生析氢腐蚀，在中性、弱酸性和碱性介质中均发生吸氧腐蚀。
19． 吸氧腐蚀 负极 增大 19.8
【分析】原电池，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应；电解池，阳极失电子，发生氧化反应，阴极得电子，发生还原反应。由电池总反应可知关系式，根据关系式计算。
【详解】(1)铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀；吸氧腐蚀的正极上得电子生成，电极反应为。故答案为：吸氧腐蚀；；
(2)金属防护中，被保护的金属需要接电源负极，防止发生氧化反应。故答案为：负极；
(3)由题图丙装置可知，接电源正极，为阳极，发生氧化反应，生成，电极反应为；阴极得电子生成与，故阴极区浓度增大，溶液的增大。故答案为：；增大；
(4)根据给出的电池总反应可知，充电时阳极失电子，与反应生成，故阳极反应为；由电池总反应可知关系式，的化合价由降为，故放电时每转移电子，有被还原，转移电子时，被还原的质量为。故答案为：；19.8。
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