2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--第1章　第4节 金属的腐蚀与防护

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2026鲁科版高中化学选择性必修1
第1章　化学反应与能量转化
第4节　金属的腐蚀与防护
基础过关练
题组一　金属的腐蚀
1.(2024北京海淀期中)用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀实验,一段时间后,试管发热,导管口有气泡产生。下列说法正确的是 (　　)
A.铁发生的电极反应:Fe-3e- Fe3+
B.铁腐蚀过程中,部分化学能转化为热能
C.碳粉的存在对铁腐蚀的速率无影响
D.导管口产生气泡,证明铁发生了析氢腐蚀
2.(2025山东泰安宁阳一中月考)地下管线穿过不同的地质结构及潮湿程度不同的土壤带时,如图所示,由于氧气浓度存在差别,会引起金属管道的腐蚀。下列说法正确的是 (　　)
A.黏土区钢管作正极
B.电子由砂土区钢管流向黏土区钢管
C.每消耗22.4 L O2最终可生成铁锈1 mol
D.砂土区钢管表面发生的电极反应可能为O2+4e-+2H2O 4OH-
题组二　金属的防护
3.(2025江苏扬州大学附属中学月考)轮船嵌有锌块可减缓腐蚀,下列说法不合理的是 (　　)
A.轮船腐蚀时的正极反应:2H2O+O2+4e- 4OH-
B.可用镁块代替锌块进行保护
C.嵌入锌块后的负极反应:Fe-2e- Fe2+
D.该方法属于牺牲阳极保护法
4.(2025甘肃天水一中期中)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为铜棒,为减缓铁棒的腐蚀,开关K应置于　　　处(填“M”或“N”),该种防护方法称为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(2)若X为锌棒,开关K置于M处,铁棒上的电极反应为　　　　　　　　　　,该电化学防护法称为　　　　　　　　　　。
题组三　金属腐蚀快慢及影响因素
5.(2024福建泉州期中联考)下列装置(容器中的液体均足量)中,铁的腐蚀速率最快的是 (　　)
　　　　
　　　　
6.(2025山东济宁月考)某同学为探究铁钉腐蚀的条件,设计了如图①②③三组实验。一段时间后,该同学观察到的现象是①中铁钉生锈,②中铁钉不生锈,③中铁钉不生锈。下列说法错误的是 (　　)
A.①中发生的腐蚀主要为电化学腐蚀,发生腐蚀时,铁钉中的碳作正极
B.①中铁钉发生电化学腐蚀时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
C.此实验得出的结论:铁钉生锈需要和水以及空气接触
D.②所用的水要经过煮沸处理,植物油可以用CCl4代替
能力提升练
题组　金属腐蚀原理
1.(2025北京四中期中)研究生铁的锈蚀,下列分析不正确的是 (　　)
① ② ③
8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀
A.①中,NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀
B.②中,生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液
C.③中正极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-
D.对比①②③,说明苯能隔绝O2
2.(2025山东省实验中学期中)在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀,有关厌氧腐蚀的机理有多种,其中一种理论认为厌氧细菌可促使S与H2反应生成S2-,加速钢管腐蚀,其反应原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-
B.钢管腐蚀的产物中仅含有FeS
C.向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀
D.S S2-+4H2O
3.(2025北师大附中月考)青铜器电化学腐蚀过程中,表面的粉状锈构成的电极与金属基体组成的电极构成原电池。
(1)铜表面的铜锈成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl,腐蚀原理如图所示,下列说法正确的是　　　。
A.Cu在酸性较强的溶液中易发生析氢腐蚀
B.潮湿的空气中,粉状锈上的电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-
C.将青铜长时间浸泡在稀硝酸中是除去青铜表面粉状锈的一种有效方法
D.青铜基体与外接电源正极相连可以减缓青铜的腐蚀
(2)考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl的结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3　　　　(填“能”或“不能”)看作无害锈,请解释原因:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(3)BTA保护法是青铜器修复最常用的方法之一,原理如图所示:
请写出BTA保护法的优点(写出2点): 　 　　　　　　　　　 　。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B　铁发生的电极反应:Fe-2e- Fe2+(易错点),A错误;铁腐蚀过程中,试管发热,说明部分化学能转化为热能,B正确;铁粉、碳粉、氯化钠溶液构成原电池,碳粉的存在加快铁腐蚀的速率,C错误;铁腐蚀过程中,具支试管内温度升高,气体膨胀,故导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀(易错点),D错误。
易错分析
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+,不生成Fe3+。本题还有D项易判断错误,注意导管口产生气泡,可能是因为产生了气体,也可能是因为反应放热使具支试管内温度升高,气体受热膨胀。
2.D　富氧区氧气浓度高,O2得电子,砂土区钢管作原电池的正极,黏土区钢管作负极,A错误;电子由负极流向正极,所以电子由黏土区钢管流向砂土区钢管,B错误;未指明气体所处的状况,无法计算,C错误;砂土区钢管作原电池的正极,在酸性不强时发生吸氧腐蚀,其表面发生的电极反应可能为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
3.C　在海水中,轮船外壳的Fe、C、海水构成原电池,发生吸氧腐蚀,C作正极,正极反应:2H2O+O2+4e- 4OH-,A项合理;镁的金属活动性比铁强,构成原电池时,Mg作负极,所以可用镁块代替锌块进行保护,B项合理;嵌入锌块后,锌作负极,负极反应为Zn-2e- Zn2+,C项不合理;该方法以牺牲锌块为代价,锌失电子发生氧化反应,所以属于牺牲阳极保护法,D项合理。
4.答案　(1)N　阴极电保护法
(2)O2+4e-+2H2O 4OH-　牺牲阳极保护法
解析　
(1)若X为铜棒,由于铁比铜活泼,为减缓铁的腐蚀,应使铁棒为电解池的阴极,故开关K应置于N处,该种防护方法称为阴极电保护法。(2)若X为锌棒,开关K置于M处,为原电池,Zn为负极被腐蚀,铁棒作正极被保护,正极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,该电化学防护法称为牺牲阳极保护法。
名师点睛
解答本题需明确两种电化学防护法的原理。被保护的金属应作原电池的正极或电解池的阴极,若电极连接错了,反而加速腐蚀。
5.B　A项,无水乙醇不导电,该装置不能构成原电池;B项,该装置构成原电池,Fe为负极,加速铁的腐蚀;C项,NaOH溶液为电解质溶液,构成原电池,Al为负极,Fe为正极,被保护;D项,该装置构成电解池,Fe为阴极,被保护。铁的腐蚀速率最快的是B项。
名师点睛
不同条件下金属腐蚀快慢的判断
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀(原电池原理的防护>电解原理的防护)。
(2)一般,强电解质溶液>弱电解质溶液。
(3)一般,同种电解质溶液,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
6.D　①中不纯的铁钉在水和氧气环境中,发生的腐蚀主要为电化学腐蚀,铁为负极、铁钉中的碳作正极,A项正确;①中铁钉发生电化学腐蚀时,正极上氧气得到电子被还原,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,B项正确;与①相比,②中植物油隔绝了氧气,③中碱石灰吸收了水分,一段时间后,该同学观察到的现象是①中铁钉生锈,②中铁钉不生锈,③中铁钉不生锈,则此实验得出的结论:铁钉生锈需要和水以及空气接触,C项正确;②所用的水要经过煮沸处理以除去溶解氧,植物油密度小于水、CCl4密度大于水,故植物油不可以用CCl4代替,D项错误。
能力提升练
1.D　①中8小时未观察到明显锈蚀,说明NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀,故A正确;苯不是电解质(破题关键),②中生铁片8小时未观察到明显锈蚀的原因之一是缺少电解质溶液,故B正确;③中1小时观察到明显锈蚀,生铁片发生了吸氧腐蚀,正极上是O2得电子,电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,故C正确;由实验①可知NaCl溶液中溶解的氧气不足以使生铁片明显锈蚀,但是③中生铁片发生锈蚀,说明外界空气进入了NaCl溶液中,则苯不能隔绝氧气,故D不正确。
2.D　根据题中所给信息,潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀,正极水得电子生成氢气,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,A项错误;在钢铁锈蚀时,Fe为负极,失去电子发生氧化反应,负极反应式为Fe-2e- Fe2+,厌氧细菌可促使S与H2反应生成S2-,S2-及正极上生成的OH-与Fe2+可分别反应生成FeS、Fe(OH)2,B项错误;向钢中加入铜,发生电化学腐蚀时,活动性弱的铜作正极,活动性强的Fe作负极,会加快钢管腐蚀,C项错误;厌氧细菌可促使S与H2反应生成S2-,S与H2反应可表示为4H2+S S2-+4H2O,D项正确。
3.答案　(1)B　
(2)能　Cu2(OH)2CO3为致密的结构,可以防止铜的进一步锈蚀,故为无害锈
(3)①BTA能在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜;②能替换出锈层中的氯离子,能够高效除去有害锈,不损害青铜器且使青铜器得到保护
解析　(1)金属活动性顺序中Cu排在H后边,不能发生析氢腐蚀(易错点),A错误;由题图可知,潮湿的空气中,O2在粉状锈上得到电子生成OH-,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,B正确;将青铜长时间浸泡在稀硝酸中,稀硝酸会和Cu反应,将青铜损坏,C错误;青铜基体与外接电源正极相连,青铜作阳极,会加快青铜的腐蚀,D错误。
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