4.3金属的腐蚀与防护
同步练习
一、单选题
1.下列有关金属腐蚀与保护的说法正确的是
A.镀锡铁皮的镀层破损后,比不镀锡的铁皮更加容易腐蚀
B.相同条件下,轮船在海水中比在淡水中腐蚀慢
C.水库里钢闸门与电源负极相连的方法称为牺牲阳极的阴极保护法
D.钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀,负极反应为Fe—3e—=Fe3+
2.下列说法正确的是
A.海水制食盐、石油分馏、焰色反应都属于物理变化
B.氮气的化学性质通常非常稳定,但在放电条件下可以与O2反应生成NO2
C.钠久置于空气中,可以和空气中的有关物质反应,最终生成NaHCO3
D.钢铁在海水中比在河水中更易被腐蚀,主要原因是海水含氧量高
3.如图为我国圆明园兽首铜像—兔首和鼠首,看上去仍熠熠生辉。下列对其原因的分析最可能的是( )
A.它们表面的铜绿已用酸性溶液洗去
B.利用电镀原理在其表面镀了一层耐腐蚀的黄金
C.铜的活动性很弱,与空气成分不反应
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
4.下列说法正确的是
A.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程
B.电解盐酸、硫酸溶液等,H+放电,溶液的pH逐渐增大
C.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等
D.在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,属于牺牲阴极的保护法
5.港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年,主要的防腐方法有:①钢梁上安装铝片;②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆;③使用高附着性防腐涂料;④预留钢铁腐蚀量。下列分析不正确的是
A.防腐过程中铝和锌均作为牺牲阳极,失去电子
B.大桥金属的腐蚀以化学腐蚀为主
C.防腐涂料可以防水、隔离O2,降低吸氧腐蚀速率
D.方法①②③只能减缓钢铁腐蚀,不能完全消除
6.甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理,相同时间后继续进行实验。
实验①:甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ中产生蓝色沉淀,Ⅱ中无沉淀。
实验②:乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A.Ⅰ是牺牲阳极保护法,正极反应式为
B.Ⅱ为外加电流阴极保护法,Fe电极与外接电源的正极相连
C.由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异,推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D.由实验可知,两种保护法均能保护,且Ⅱ保护得更好
7.利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示。下列说法正确的是
A.该光伏电池可将化学能转化为电能
B.该离子交换膜为阴离子交换膜,SO由左池向右池迁移
C.电解池中阳极发生还原反应,电极反应式为Ce3+-e-=Ce4+
D.电路中有0.2mol电子通过时,阴极室溶液质量变化为16g
8.如图所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有生成,逐渐溶解,下列判断错误的是
A.石墨电极Ⅰ是阴极
B.电解时石墨电极Ⅱ附近的溶液pH增大
C.通电一段时间后,溶液浓度变小
D.当0.01mol完全溶解时,至少产生气体336mL(折合成标准状况下)
9.下列金属防护的措施不合理的是
A.将车漆喷在汽车外壳上 B.将金属制成防腐合金
C.在船身上装铜块来避免船体遭受腐蚀 D.向金属器材上涂抹油脂
10.《化学反应原理》模块从不同的视角对化学反应进行了探究、分析,以下观点中错误的是
①钢铁船舶的外壳安装若干锌块采用了牺牲阳极法
②难溶电解质溶解,所得的溶液中阴阳离子浓度一定相等
③时溶液的等于时的溶液的
④将加入水中并加热使其转化为
⑤溶液显碱性的原因:
⑥乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程,却能够自发进行,该反应的
A.①②③ B.④⑤⑥ C.②③⑤ D.①②⑥
11.为探究海水对钢铁的腐蚀,某兴趣小组设计了如下五种装置,铁片在这五种装置中的腐蚀速率由慢到快的顺序为
A.①⑤④③② B.③①②④⑤
C.④③①⑤② D.④⑤②①③
12.与地震、海啸等自然灾害相比,腐蚀同样具备极强的破坏力。研究发现,每1.5分钟,全世界就有2吨的钢铁被腐蚀成铁锈,某学习小组探究金属电化学腐蚀与防护原理的示意图如下,下列说法错误的是
A.若X为食盐水,K未闭合,Fe棒上B点表面铁锈最多
B.若X为食盐水,K与M连接,石墨处溶液pH增大
C.若X为稀盐酸,K分别与N、M连接,前者Fe腐蚀得更快
D.K与M连接,石墨电极上的反应式为,则X可能为稀盐酸
13.电化学广泛应用于工业领域。下列叙述正确的是
A.电解精炼铜时,与电源正极相连的是精铜
B.锌铜原电池产生电流时,溶液中的阳离子移向Zn电极
C.用惰性电极电解足量的饱和食盐水时,阳极的电极反应式:
D.外接电源保护海水中钢闸门时,应将钢闸门与电源的正极相连
14.下列物质的化学式不正确的是
A.钡餐:BaSO4 B.铁锈:Fe2O3 xH2O
C.二甲醚:CH3OCH3 D.丙酸:HCOOCH2CH3
15.下列装置都与电化学有关,有关叙述中正确的是
A.图1装置中,MnO2起催化作用
B.图2装置中,铁钥匙应与电源正极相连
C.图3所示电池在工作过程中,盐桥中K+ 移向硫酸锌溶液
D.图4装置,K与M或N连接,都能保护Fe电极
二、填空题
16.下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放109g5.51%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和200g10.00%的K2SO4溶液。电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题:
(1)电极b上发生的电极反应为 。
(2)电极b上生成的气体在标状况下的体积为 ,此时甲烧杯中NaOH溶液的物质的量浓度为(设溶液的密度为1g/cm3) 。
(3)电极c的质量变化是 g,欲使电解后乙中的电解液恢复到起始状态,应该向溶液中加入适量的 (填字母编号)。
A.Cu(OH)2 B.Cu2O C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
(4)其他条件不变,如果把乙装置改为电解精炼铜,则c电极的材料为 ,d电极的材料为 。
17.回答下列问题:
(1)某课外活动小组同学用图甲所示装置进行实验,试回答下列问题:
①若开始时开关K与a连接,则铁发生电化学腐蚀中的 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接,则总反应的离子方程式为 。
(2)芒硝(化学式为Na2SO4 10H2O)为无色晶体,易溶于水,是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想,如果模拟工业上利用离子交换膜制烧碱的过程,用图乙所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠,无论从节省能源还是提高原料利用率的角度而言都更加符合绿色化学理念。
①该电解槽的阳极反应式为 。电解过程中通过阴离子交换膜的离子数 (填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钠溶液从出口 (填“A”或“D”)导出。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池,则电池负极的电极反应式为 。已知H2的燃烧热为285.8kJ mol-1,则该燃料电池工作产生36g液态H2O时,理论上有 kJ的能量转化为电能。
18.如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为 。
19.化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。
Ⅰ.如图1所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:
(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式为 。
(2)C极的电极反应式为 。
(3)若有2.24 L(标准状况下)氧气参加反应,则乙装置中铁极上生成的气体体积为 L(标准状况下);丙装置中阴极析出铜的质量为 g。
Ⅱ.“长征”火箭发射使用的燃料是液态偏二甲肼(C2H8N2),并使用四氧化二氮作为氧化剂,这种组合的优点是能在短时间内产生巨大能量将火箭送2上太空,且产物不污染空气(产物都是空气的成分)。某校外研究性学习小组拟将此原理设计为原电池,如图2所示,结合学习过的电化学原理分析其设计方案,回答相关问题:
(4)从a口加入 (填名称)。H+的移动方向是 (填“由A到B”或“由B到A”)。
(5)A极发生的电极反应为 。
(6)若以该电池为电源,用石墨作电极电解200 mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,电解一段时间后,两极收集到相同体积(相同条件下)的气体,则整个电解过程转移电子 mol,要恢复原溶液可以加入 。
20.电化学原理在现实生活中有着十分广泛的应用。请回答下列问题:
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
为防止金属Fe被腐蚀,可以采用上述 (填装置序号)装置原理进行防护;装置③中总反应的离子方程式为 。
(2)电镀在工业上有着广泛的应用,可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌,即在铜牌表面电镀一层银,该电解池的阴极反应可表示为 。
(3)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含的水溶液制备金属钴,其装置如图甲、乙。
①图乙中Co电极应连接乙醇燃料电池的 极(填“a”或“b”。
②图甲中a极上发生的电极反应是 。
③生成,Ⅰ室溶液质量理论上减少 g。
三、实验题
21.研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验,导管中液柱的上升缓慢,下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D.换成更细的导管,水中滴加红墨水
(2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验,导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表,根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐 (填“加快”、“不变”、“减慢”), 你认为影响因素为 。
时间/min 1 3 5 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
(3)为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应,进行以下实验,请完成表格空白:
实验操作 实验现象 实验结论
向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂 a 点附近溶液出现红色 a 点电极反应为①
然后再滴加 2~3 滴② b 点周围出现蓝色沉淀 b 点电极反应为③
根据以上实验探究,试判断 (填“a”或“b”)为负极,该点腐蚀更严重。
(4)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中,一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜,试写出该阳极电极反应式 。
参考答案:
1.A2.A3.D4.A5.B6.D7.D8.B9.C10.C11.D12.C13.C14.D15.D
16. 4OH--4e-=2H2O + O2↑ 5.6 L 1.5mol/L 32 C 精铜或纯铜 粗铜
17. 吸氧 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 小于 D H2+2OH--2e-=2H2O 571.6
18.⑤④②①③⑥
19.(1)CH4-8e +10OH =+7H2O
(2)2Cl -2e =Cl2↑
(3) 4.48 12.8
(4) 偏二甲肼 由A到B
(5)C2H8N2-16e +4H2O=2CO2↑+N2↑+16H+
(6) 0.4 Cu(OH)2
20.(1) ②③ 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
(2)Ag++e-=Ag
(3) a C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+ 18
21.(1)ACD
(2) 减慢 氧气的浓度
(3) O2 + 4e-+ 2H2O =4OH- 铁氰化钾溶液或 K3[Fe(CN)6]溶液 Fe-2e-=Fe2+ b
(4)3Fe-8e-+4H2O =Fe3O4+8H+