2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第四章第三节 金属的腐蚀与防护（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第四章第三节 金属的腐蚀与防护（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 279.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-11 15:33:39 | ||
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文档简介
第三节 金属的腐蚀与防护
A级 必备知识基础练
1.为了避免青铜器生成铜绿,下列方法正确的是 ( )
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中 ④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
2.将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重。
下列关于此现象的说法错误的是( )
A.铁棒AB段发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是从AB段到BC段
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同
3.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图所示:
分析图像,以下结论错误的是( )
A.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快(y-x=b-a)
D.两溶液中负极反应均为Fe-2e-Fe2+
4.某同学进行下列实验:
操作 现象
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
C.边缘处的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
D.交界处发生的反应为4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+
5.我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
6.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如表。
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 Fe
下列说法错误的是( )
A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时,正极反应式:O2+4H++4e-2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓
7.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失,拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动,抑制H+与铁的反应
D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以达到减缓腐蚀钢管的目的
8.某研究小组对铁生锈的条件进行探究。请回答下列问题:
(1)甲同学设计了A、B、C三组实验(如图所示),探究铁生锈的条件。经过较长时间后,甲同学观察到A中铁钉生锈;B中铁钉不生锈;C中铁钉不生锈。
①通过分析上述实验现象,可得出铁生锈的外部条件是 ;
②铁钉发生电化学腐蚀的正极反应式为 ;
③实验B所用的水要经过 处理,植物油的作用是 ;
④实验C中碱石灰的作用是 。
(2)乙同学设计了实验D(如图所示),一段时间后,发现试管中的液面升高,其原因是 。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
9.下列有关金属的保护方法的说法正确的是 ( )
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,铁皮的腐蚀仍很慢
C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极法
D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法
10.生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中,用压强传感器记录该过程的压强变化,如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.两容器中负极反应均为Fe-3e-Fe3+
B.曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化
C.曲线b记录的容器中正极反应式是O2+4e-+2H2O4OH-
D.在弱酸性溶液中,生铁能发生吸氧腐蚀
C级 学科素养拔高练
11.对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
以铝材为阳极,在H2SO4溶液中通电,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)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应置于 处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学保护法称为 。
第三节 金属的腐蚀与防护
1.C Cu比Ag活泼,将青铜器放在银质托盘上,构成原电池时青铜器作负极,青铜器更易被腐蚀,①错误;将青铜器保存在干燥的环境中,可避免其与空气中的水接触,不易被腐蚀,②正确;青铜器在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀,③错误;覆盖防渗的高分子膜可以隔绝潮湿的空气,④正确。
2.C 铁在水中发生吸氧腐蚀,水面O2浓度较大,因此AB段作原电池正极,正极发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,故A项正确;BC段作原电池负极,Fe溶解生成Fe2+进入溶液,腐蚀过程中电子从BC段流向AB段,电流方向为从AB段到BC段,故B项正确;向水中加入一定量的硫酸钾固体后,离子浓度增大,铁棒的生锈速率增大,故C项错误;此原电池的形成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D项正确。
3.C 由压强变化图像可知pH=2时,压强增大,说明生成氢气,发生析氢腐蚀,pH=4时,压强逐渐减小,说明消耗氧气,发生吸氧腐蚀,两溶液中负极反应均为Fe-2e-Fe2+,A、B、D项正确;由斜率可知消耗氧气的速率比生成氢气的速率快,C项错误。
4.D 生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,故A、C两项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁,故D项不合理。
5.C 锌环与电源的正极相连,为阳极,阴极水电离产生的H+放电生成H2,A、B均正确;断电时,Zn比铁活泼,作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,铁仍受到保护,C错误,D正确。
6.C 在pH<4的溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑,A正确;在pH>6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B正确;在pH>14的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C错误;在煮沸除氧气后的碱性溶液中,O2浓度较低,且碱性溶液中腐蚀较慢,因此正极上氧气生成OH-的速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,D正确。
7.B 在酸性环境下,钢铁主要发生析氢腐蚀,A项错误;金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池,其中金属棒M作负极,失去电子,失去的电子通过导线流向钢管,钢管作正极被保护,B项正确;在潮湿的酸性土壤中,存在大量H+,H+移动到正极上得电子被还原,即移动到钢管上得电子,抑制H+与铁的反应,C项错误;若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极,则钢管作阳极,腐蚀速率加快,D项错误。
8.答案 (1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)
②O2+4e-+2H2O4OH-
③煮沸 隔绝空气(或防止氧气与铁接触) ④吸收水蒸气
(2)铁腐蚀吸收氧气,造成试管内气体体积减小,试管内压强减小
解析 对比A、B、C中现象可知铁生锈的外部条件是有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)。铁钉生锈所处的环境为中性环境时,发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。
9.BC A项中搪瓷层破损后,铁直接曝露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部分进行保护;B项中镀层破损后,由于锌的活动性比铁强,与铁构成原电池,锌作负极,保护铁不被腐蚀;C项采取的是牺牲阳极法;D项中用沥青作涂层不是电化学保护法。
10.AC 生铁在pH=2和pH=4的盐酸中均构成原电池,铁作负极,失电子被氧化生成Fe2+,故A错误;根据图像可知,曲线a压强逐渐增大,气体增多,说明有氢气生成,即发生的是析氢腐蚀,所以曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化,故B正确;曲线b压强逐渐减小,气体减少,说明发生的是吸氧腐蚀,氧气在正极得电子,pH=4的盐酸呈酸性,则正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故C错误;在强酸性溶液中生铁发生析氢腐蚀,在弱酸性溶液中生铁发生吸氧腐蚀,故D正确。
11.答案 (1)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+
(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
(3)N 牺牲阳极法
解析 (1)活泼金属作阳极时,阳极材料本身失电子被氧化,Al的氧化产物为Al2O3,由此可得阳极的电极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。
A级 必备知识基础练
1.为了避免青铜器生成铜绿,下列方法正确的是 ( )
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中 ④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
2.将一根较纯铁棒垂直没入水中,由于深水处溶氧量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重。
下列关于此现象的说法错误的是( )
A.铁棒AB段发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流,且方向是从AB段到BC段
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同
3.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如图所示:
分析图像,以下结论错误的是( )
A.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快(y-x=b-a)
D.两溶液中负极反应均为Fe-2e-Fe2+
4.某同学进行下列实验:
操作 现象
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是( )
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe-2e-Fe2+
C.边缘处的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
D.交界处发生的反应为4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+
5.我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.通电时,锌环是阳极,发生氧化反应
B.通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.断电时,锌环上的电极反应为Zn2++2e-Zn
D.断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
6.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如表。
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 Fe
下列说法错误的是( )
A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时,正极反应式:O2+4H++4e-2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓
7.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失,拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀
B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中H+向金属棒M移动,抑制H+与铁的反应
D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源正、负极以达到减缓腐蚀钢管的目的
8.某研究小组对铁生锈的条件进行探究。请回答下列问题:
(1)甲同学设计了A、B、C三组实验(如图所示),探究铁生锈的条件。经过较长时间后,甲同学观察到A中铁钉生锈;B中铁钉不生锈;C中铁钉不生锈。
①通过分析上述实验现象,可得出铁生锈的外部条件是 ;
②铁钉发生电化学腐蚀的正极反应式为 ;
③实验B所用的水要经过 处理,植物油的作用是 ;
④实验C中碱石灰的作用是 。
(2)乙同学设计了实验D(如图所示),一段时间后,发现试管中的液面升高,其原因是 。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
9.下列有关金属的保护方法的说法正确的是 ( )
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,铁皮的腐蚀仍很慢
C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极法
D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法
10.生铁在pH=2和pH=4的盐酸中发生腐蚀。在密闭容器中,用压强传感器记录该过程的压强变化,如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.两容器中负极反应均为Fe-3e-Fe3+
B.曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化
C.曲线b记录的容器中正极反应式是O2+4e-+2H2O4OH-
D.在弱酸性溶液中,生铁能发生吸氧腐蚀
C级 学科素养拔高练
11.对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法:
以铝材为阳极,在H2SO4溶液中通电,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
(3)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应置于 处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学保护法称为 。
第三节 金属的腐蚀与防护
1.C Cu比Ag活泼,将青铜器放在银质托盘上,构成原电池时青铜器作负极,青铜器更易被腐蚀,①错误;将青铜器保存在干燥的环境中,可避免其与空气中的水接触,不易被腐蚀,②正确;青铜器在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀,③错误;覆盖防渗的高分子膜可以隔绝潮湿的空气,④正确。
2.C 铁在水中发生吸氧腐蚀,水面O2浓度较大,因此AB段作原电池正极,正极发生反应O2+2H2O+4e-4OH-,故A项正确;BC段作原电池负极,Fe溶解生成Fe2+进入溶液,腐蚀过程中电子从BC段流向AB段,电流方向为从AB段到BC段,故B项正确;向水中加入一定量的硫酸钾固体后,离子浓度增大,铁棒的生锈速率增大,故C项错误;此原电池的形成是由于铁棒所处的化学环境不同,故D项正确。
3.C 由压强变化图像可知pH=2时,压强增大,说明生成氢气,发生析氢腐蚀,pH=4时,压强逐渐减小,说明消耗氧气,发生吸氧腐蚀,两溶液中负极反应均为Fe-2e-Fe2+,A、B、D项正确;由斜率可知消耗氧气的速率比生成氢气的速率快,C项错误。
4.D 生铁片边缘处为红色,说明生成了OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,故A、C两项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁,故D项不合理。
5.C 锌环与电源的正极相连,为阳极,阴极水电离产生的H+放电生成H2,A、B均正确;断电时,Zn比铁活泼,作负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,铁仍受到保护,C错误,D正确。
6.C 在pH<4的溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑,A正确;在pH>6的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B正确;在pH>14的溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C错误;在煮沸除氧气后的碱性溶液中,O2浓度较低,且碱性溶液中腐蚀较慢,因此正极上氧气生成OH-的速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,D正确。
7.B 在酸性环境下,钢铁主要发生析氢腐蚀,A项错误;金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池,其中金属棒M作负极,失去电子,失去的电子通过导线流向钢管,钢管作正极被保护,B项正确;在潮湿的酸性土壤中,存在大量H+,H+移动到正极上得电子被还原,即移动到钢管上得电子,抑制H+与铁的反应,C项错误;若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源正、负极,则钢管作阳极,腐蚀速率加快,D项错误。
8.答案 (1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)
②O2+4e-+2H2O4OH-
③煮沸 隔绝空气(或防止氧气与铁接触) ④吸收水蒸气
(2)铁腐蚀吸收氧气,造成试管内气体体积减小,试管内压强减小
解析 对比A、B、C中现象可知铁生锈的外部条件是有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)。铁钉生锈所处的环境为中性环境时,发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。
9.BC A项中搪瓷层破损后,铁直接曝露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部分进行保护;B项中镀层破损后,由于锌的活动性比铁强,与铁构成原电池,锌作负极,保护铁不被腐蚀;C项采取的是牺牲阳极法;D项中用沥青作涂层不是电化学保护法。
10.AC 生铁在pH=2和pH=4的盐酸中均构成原电池,铁作负极,失电子被氧化生成Fe2+,故A错误;根据图像可知,曲线a压强逐渐增大,气体增多,说明有氢气生成,即发生的是析氢腐蚀,所以曲线a记录的是pH=2的盐酸中压强的变化,故B正确;曲线b压强逐渐减小,气体减少,说明发生的是吸氧腐蚀,氧气在正极得电子,pH=4的盐酸呈酸性,则正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故C错误;在强酸性溶液中生铁发生析氢腐蚀,在弱酸性溶液中生铁发生吸氧腐蚀,故D正确。
11.答案 (1)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+
(2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+浓度恒定
(3)N 牺牲阳极法
解析 (1)活泼金属作阳极时,阳极材料本身失电子被氧化,Al的氧化产物为Al2O3,由此可得阳极的电极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。