2026人教版高中化学选择性必修1--第四章 第三节 金属的腐蚀与防护（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中化学选择性必修1--第四章 第三节 金属的腐蚀与防护（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 609.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-25 12:30:20 | ||
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文档简介
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2026人教版高中化学选择性必修1
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
基础过关练
题组一 金属的腐蚀
1.(2025广东汕尾四校联考)炒过菜的铁锅洗净后残留水渍,不久便会被腐蚀出现红棕色锈斑。下列说法错误的是 ( )
A.铁锅用完后擦干水不易被腐蚀
B.水渍边缘铁锅腐蚀程度最严重
C.铁锅生锈主要属于化学腐蚀
D.腐蚀过程中铁作负极
2.(2025河北邯郸期中)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是 ( )
A.铁被氧化的电极反应为Fe-2e- Fe2+
B.正极的电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
题组二 金属腐蚀速率及影响因素
3.(教材习题改编)下列各装置中都盛有0.1 mol·L-1的NaCl溶液,放置相同时间,锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是 ( )
① ② ③ ④
A.③①④② B.①②④③
C.②①④③ D.②①③④
4.(2024江西赣州期中)研究低碳铬钢分别在不同温度下、不同硫酸浓度下的腐蚀情况,如图所示,有关说法正确的是 ( )
A.约30 ℃时,低碳铬钢腐蚀严重
B.30%硫酸,大量发生吸氧腐蚀
C.硫酸浓度≥50%,低碳铬钢形成氧化膜
D.超过70 ℃,腐蚀速率减慢
题组三 金属的防护
5.(甄选真题)(2024湖北高考)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 ( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
6.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示,下列有关说法不正确的是 ( )
A.图1:溶液变红
B.若图2中电极d为铜棒,海水换成稀硫酸,则铜棒上有H2生成
C.图2:若电极d为锌,则铁不易被腐蚀
D.图1:a点产生的铁锈比b点少
7.(2025江苏苏州十中检测)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是( )
A.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于N处
B.若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为外加电流法
C.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于M处,该电化学防护法称为牺牲阳极法
D.若X为锌,开关K置于N处,对铁不能起到保护作用
能力提升练
题组 与金属的腐蚀与防护相关的实验探究
1.(教材深研拓展)甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理。
相同时间后进行如下实验:
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是牺牲阳极法,负极反应式为Fe-2e- Fe2+
B.Ⅱ为外加电流法,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Fe,且Ⅱ保护得更好
2.(2025北京清华大学附中期中)用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法错误的是 ( )
压强随时间变化的曲线
溶解氧随时间变化的曲线
A.整个过程中,负极电极反应式均为Fe-2e- Fe2+
B.pH=2.0和pH=4.0,既发生析氢腐蚀又发生吸氧腐蚀
C.若将铁换为铜进行实验,pH=2.0时,压强随时间变化曲线与铁相似
D.pH=6.0时,正极主要发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
3.(2025山东百师联考)钼酸钠和苯并三氮唑(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下,碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率[单位:mm·a(年)-1]数据如图所示。
(1)要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为 。
(2)硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 铁锅中含有的Fe、C与溶有少量O2的水渍构成原电池,Fe为原电池负极,C为原电池正极,发生铁的吸氧腐蚀(破题关键),水渍边缘区域氧气的浓度比水渍内部大,所以水渍边缘铁锅腐蚀程度最严重,铁锅用完后擦干水,不易被腐蚀,故C错误。
2.D 根据实验条件知,铁发生吸氧腐蚀,负极的电极反应为Fe-2e- Fe2+,正极的电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-,A、B正确;活性炭与铁粉混合,在NaCl溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,D错误。
名师点津 注意钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极均是Fe失电子生成Fe2+,而不是生成Fe3+。
3.C ①中Zn作负极,能加快Zn的腐蚀;②中Zn作电解池阳极,腐蚀速率比①中快;③中Zn作电解池阴极被保护,不易被腐蚀;④中Zn发生化学腐蚀,腐蚀速率比①中慢。综上可知,锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③。
4.C 高浓度硫酸会使金属表面形成氧化膜,实验中方形点曲线是低碳铬钢在不同硫酸浓度下的腐蚀情况,三角形点曲线是低碳铬钢在不同温度下的腐蚀情况(破题关键)。由题图可知,温度低于70 ℃时,腐蚀速率为0,温度高于70 ℃时,腐蚀速率加快,A、D错误;30%硫酸中低碳铬钢发生析氢腐蚀,B错误;由题图可知,硫酸浓度≥50%,腐蚀速率接近0,则低碳铬钢形成氧化膜,C正确。
5.D 喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜,D符合题意。
知识拓展 (1)发蓝处理是通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中,在金属表面形成一层极薄的氧化膜。
(2)阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程。
(3)表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法。
6.D 与食盐水接触的生铁发生吸氧腐蚀,有OH-生成,可观察到溶液变红,a点氧气含量高,所以a点产生的铁锈比b点多,A正确、D错误;若电极d为铜棒,海水换成稀硫酸,则Fe作负极,Cu作正极,在正极发生得电子的还原反应:2H++2e- H2↑,B正确;若电极d为锌,形成原电池,Zn为负极,Fe为正极,正极被保护,则铁不易被腐蚀,C正确。
7.A
若X为碳棒,开关K置于N处,金属铁作电解池的阴极,铁被保护,可减缓铁的腐蚀,A正确;若X为锌,开关K置于M处,锌作原电池的负极,铁作原电池的正极,该电化学防护法称为牺牲阳极法,B错误;若X为碳棒,开关K置于M处,铁作原电池的负极,加快了铁的腐蚀,C错误;若X为锌,开关K置于N处,锌作电解池的阳极,铁作电解池的阴极,可以减缓铁的腐蚀,D错误。
能力提升练
1.D 图Ⅰ中Fe电极是正极,Zn电极是负极,属于牺牲阳极法,由于电解质溶液呈酸性,故正极上氢离子得电子,负极是Zn失去电子,负极的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,A错误;外加电流法中要保护的金属应与外接电源的负极相连,即Fe与外接电源的负极相连,B错误;Ⅰ中会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+,与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关,C错误;对比Ⅰ、Ⅱ现象可知,两种保护法均能保护Fe,且外加电流法保护得更好,即Ⅱ保护得更好,D正确。
2.C Fe、C、酸溶液构成原电池,Fe为负极,在酸性环境下Fe主要发生析氢腐蚀产生H2,使具支锥形瓶内压强增大,若介质的酸性很弱或呈中性,Fe主要发生吸氧腐蚀吸收O2,具支锥形瓶内压强减小(破题关键)。整个过程中,Fe为负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,A正确;pH=2.0时,压强增大,具支锥形瓶内溶解氧有所下降,说明既发生析氢腐蚀又发生吸氧腐蚀(解题技法),pH=4.0时,具支锥形瓶内溶解氧有所下降,而压强几乎不变,说明既发生吸氧腐蚀又发生析氢腐蚀,B正确;若将铁换为铜进行实验,由于铜的金属活动性较弱,则pH=2.0时,无法发生析氢腐蚀,压强随时间变化曲线与铁不相似,C错误;pH=6.0时,具支锥形瓶内溶解氧减少,且压强减小,主要发生吸氧腐蚀,正极电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
3.答案 (1)2∶1 (2)75∶1
解析 (1)高浓度硫酸会使碳钢表面形成氧化膜,减缓碳钢的腐蚀速率,因此虚线表示碳钢在不同浓度硫酸中的腐蚀速率,实线表示碳钢在缓蚀剂介质中的腐蚀速率。由题图可知,要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为300∶150=2∶1。
(2)硫酸中碳钢的最高腐蚀速率为60 mm·a-1,缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率为0.8 mm·a-1,二者之比为60∶0.8=75∶1。
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第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
基础过关练
题组一 金属的腐蚀
1.(2025广东汕尾四校联考)炒过菜的铁锅洗净后残留水渍,不久便会被腐蚀出现红棕色锈斑。下列说法错误的是 ( )
A.铁锅用完后擦干水不易被腐蚀
B.水渍边缘铁锅腐蚀程度最严重
C.铁锅生锈主要属于化学腐蚀
D.腐蚀过程中铁作负极
2.(2025河北邯郸期中)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法错误的是 ( )
A.铁被氧化的电极反应为Fe-2e- Fe2+
B.正极的电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
题组二 金属腐蚀速率及影响因素
3.(教材习题改编)下列各装置中都盛有0.1 mol·L-1的NaCl溶液,放置相同时间,锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是 ( )
① ② ③ ④
A.③①④② B.①②④③
C.②①④③ D.②①③④
4.(2024江西赣州期中)研究低碳铬钢分别在不同温度下、不同硫酸浓度下的腐蚀情况,如图所示,有关说法正确的是 ( )
A.约30 ℃时,低碳铬钢腐蚀严重
B.30%硫酸,大量发生吸氧腐蚀
C.硫酸浓度≥50%,低碳铬钢形成氧化膜
D.超过70 ℃,腐蚀速率减慢
题组三 金属的防护
5.(甄选真题)(2024湖北高考)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 ( )
A.发蓝处理 B.阳极氧化
C.表面渗镀 D.喷涂油漆
6.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示,下列有关说法不正确的是 ( )
A.图1:溶液变红
B.若图2中电极d为铜棒,海水换成稀硫酸,则铜棒上有H2生成
C.图2:若电极d为锌,则铁不易被腐蚀
D.图1:a点产生的铁锈比b点少
7.(2025江苏苏州十中检测)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。下列说法正确的是( )
A.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于N处
B.若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为外加电流法
C.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于M处,该电化学防护法称为牺牲阳极法
D.若X为锌,开关K置于N处,对铁不能起到保护作用
能力提升练
题组 与金属的腐蚀与防护相关的实验探究
1.(教材深研拓展)甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理。
相同时间后进行如下实验:
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是牺牲阳极法,负极反应式为Fe-2e- Fe2+
B.Ⅱ为外加电流法,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Fe,且Ⅱ保护得更好
2.(2025北京清华大学附中期中)用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究,测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法错误的是 ( )
压强随时间变化的曲线
溶解氧随时间变化的曲线
A.整个过程中,负极电极反应式均为Fe-2e- Fe2+
B.pH=2.0和pH=4.0,既发生析氢腐蚀又发生吸氧腐蚀
C.若将铁换为铜进行实验,pH=2.0时,压强随时间变化曲线与铁相似
D.pH=6.0时,正极主要发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-
3.(2025山东百师联考)钼酸钠和苯并三氮唑(BTA)的混合液常作为碳钢的缓蚀剂。常温下,碳钢在不同浓度的硫酸和缓蚀剂介质中的腐蚀速率[单位:mm·a(年)-1]数据如图所示。
(1)要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为 。
(2)硫酸中碳钢的最高腐蚀速率和缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率之比为 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 铁锅中含有的Fe、C与溶有少量O2的水渍构成原电池,Fe为原电池负极,C为原电池正极,发生铁的吸氧腐蚀(破题关键),水渍边缘区域氧气的浓度比水渍内部大,所以水渍边缘铁锅腐蚀程度最严重,铁锅用完后擦干水,不易被腐蚀,故C错误。
2.D 根据实验条件知,铁发生吸氧腐蚀,负极的电极反应为Fe-2e- Fe2+,正极的电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-,A、B正确;活性炭与铁粉混合,在NaCl溶液中构成了许多微小的原电池,加速了铁的腐蚀,C正确;以水代替NaCl溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,D错误。
名师点津 注意钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极均是Fe失电子生成Fe2+,而不是生成Fe3+。
3.C ①中Zn作负极,能加快Zn的腐蚀;②中Zn作电解池阳极,腐蚀速率比①中快;③中Zn作电解池阴极被保护,不易被腐蚀;④中Zn发生化学腐蚀,腐蚀速率比①中慢。综上可知,锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③。
4.C 高浓度硫酸会使金属表面形成氧化膜,实验中方形点曲线是低碳铬钢在不同硫酸浓度下的腐蚀情况,三角形点曲线是低碳铬钢在不同温度下的腐蚀情况(破题关键)。由题图可知,温度低于70 ℃时,腐蚀速率为0,温度高于70 ℃时,腐蚀速率加快,A、D错误;30%硫酸中低碳铬钢发生析氢腐蚀,B错误;由题图可知,硫酸浓度≥50%,腐蚀速率接近0,则低碳铬钢形成氧化膜,C正确。
5.D 喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜,D符合题意。
知识拓展 (1)发蓝处理是通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中,在金属表面形成一层极薄的氧化膜。
(2)阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接,在金属表面形成一层氧化膜的过程。
(3)表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法。
6.D 与食盐水接触的生铁发生吸氧腐蚀,有OH-生成,可观察到溶液变红,a点氧气含量高,所以a点产生的铁锈比b点多,A正确、D错误;若电极d为铜棒,海水换成稀硫酸,则Fe作负极,Cu作正极,在正极发生得电子的还原反应:2H++2e- H2↑,B正确;若电极d为锌,形成原电池,Zn为负极,Fe为正极,正极被保护,则铁不易被腐蚀,C正确。
7.A
若X为碳棒,开关K置于N处,金属铁作电解池的阴极,铁被保护,可减缓铁的腐蚀,A正确;若X为锌,开关K置于M处,锌作原电池的负极,铁作原电池的正极,该电化学防护法称为牺牲阳极法,B错误;若X为碳棒,开关K置于M处,铁作原电池的负极,加快了铁的腐蚀,C错误;若X为锌,开关K置于N处,锌作电解池的阳极,铁作电解池的阴极,可以减缓铁的腐蚀,D错误。
能力提升练
1.D 图Ⅰ中Fe电极是正极,Zn电极是负极,属于牺牲阳极法,由于电解质溶液呈酸性,故正极上氢离子得电子,负极是Zn失去电子,负极的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,A错误;外加电流法中要保护的金属应与外接电源的负极相连,即Fe与外接电源的负极相连,B错误;Ⅰ中会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+,与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关,C错误;对比Ⅰ、Ⅱ现象可知,两种保护法均能保护Fe,且外加电流法保护得更好,即Ⅱ保护得更好,D正确。
2.C Fe、C、酸溶液构成原电池,Fe为负极,在酸性环境下Fe主要发生析氢腐蚀产生H2,使具支锥形瓶内压强增大,若介质的酸性很弱或呈中性,Fe主要发生吸氧腐蚀吸收O2,具支锥形瓶内压强减小(破题关键)。整个过程中,Fe为负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,A正确;pH=2.0时,压强增大,具支锥形瓶内溶解氧有所下降,说明既发生析氢腐蚀又发生吸氧腐蚀(解题技法),pH=4.0时,具支锥形瓶内溶解氧有所下降,而压强几乎不变,说明既发生吸氧腐蚀又发生析氢腐蚀,B正确;若将铁换为铜进行实验,由于铜的金属活动性较弱,则pH=2.0时,无法发生析氢腐蚀,压强随时间变化曲线与铁不相似,C错误;pH=6.0时,具支锥形瓶内溶解氧减少,且压强减小,主要发生吸氧腐蚀,正极电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
3.答案 (1)2∶1 (2)75∶1
解析 (1)高浓度硫酸会使碳钢表面形成氧化膜,减缓碳钢的腐蚀速率,因此虚线表示碳钢在不同浓度硫酸中的腐蚀速率,实线表示碳钢在缓蚀剂介质中的腐蚀速率。由题图可知,要使碳钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和BTA的浓度比应为300∶150=2∶1。
(2)硫酸中碳钢的最高腐蚀速率为60 mm·a-1,缓蚀剂中碳钢的最低腐蚀速率为0.8 mm·a-1,二者之比为60∶0.8=75∶1。
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