高考化学 教材回归练习 必修 金属的电化学腐蚀与防护

9-3金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1下列叙述中不正确的是() A金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍 B钢铁在干燥的空气里不易腐蚀 C用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 D原电池外电路电子由负极流入正极解析：A项，不纯的金属在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，所以电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，A项正确；B项，钢铁在干燥的空气中，不易腐蚀，B项正确；C项，铝和铁形成原电池，铝作负极易被腐蚀，C项错误；D项，原电池负极发生氧化反应，失去的电子通过导线流向正极。答案：C2下列反应一定属于氧化反应的是()A金属的腐蚀B原电池的正极反应C放热反应 D电镀池镀件一极的反应解析：金属腐蚀的本质就是被氧化的过程，A正确；B、D发生的均为还原反应；C项放热反应与是否发生氧化还原反应无直接关系。答案：A3(2011北京西城区期末考试)下列现象与电化学腐蚀无关的是()A生铁比纯铁易生锈B纯银饰品久置表面变暗C黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿D与铜管连接的铁管易生锈解析：B项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关。答案：B4相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()解析：A、B、D均可构成原电池而加速铁的腐蚀，C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池，不易被腐蚀。答案：C5(2012陕西省长安一中高三质检(二)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是()A铅笔端作阳极，发生还原反应B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生Da极是负极，b极是正极解析：出现红色字迹，说明笔尖生成氢氧根离子，所以铅笔端是阴极，铂片端是阳极，A、B项错误；铅笔端产生氢气，不是氯气，C项错误；a极是负极，D项正确。答案：D(2012潍坊模拟)下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。请同学们仔细观察，完成67题。6下列叙述正确的是()A装置在反应过程中自始至终只生成红棕色气体B装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C装置在反应过程中能产生氢气D装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2解析：装置形成原电池，铜作负极、铁作正极，反应的实质是铜与硝酸发生氧化还原反应，开始生成二氧化氮，硝酸变稀后生成一氧化氮；浓硝酸变稀后，铁和铜两个电极转换，溶液中会有亚铁离子生成；装置开始阶段发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀，有氢气放出。答案：C 7.下列与反应原理相关的叙述不正确的是()A装置中不可能发生如下反应：Fe2Fe3=3Fe2B装置在反应结束时溶液中存在Fe2C装置的溶液若换为稀硝酸，则腐蚀过程与原装置不同D装置中的铁丝能发生电化学腐蚀解析：浓硝酸变稀，稀硝酸与钝化生成的氧化物反应有铁离子生成，铁单质与铁离子发生反应：Fe2Fe3=3Fe2，溶液中最终只含有Fe2；稀硝酸存在时，铁作负极，铜作正极，铁被腐蚀过程发生变化；装置开始阶段发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀。答案：A8如图所示装置中都盛有0.1 mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是()ABCD解析：为原电池，活泼金属Zn为负极，发生氧化反应，腐蚀速率比快，为电解池，中的Zn作阳极，失电子，被腐蚀。中Zn作阴极，被保护，比中的Zn腐蚀更慢，故由快到慢的顺序是。答案：D9(2012西安中学高三第三次月考)关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()A用甲装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B乙装置的总反应是Cu2Fe3=Cu22Fe2C丙装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D丁装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析：本题综合考查电化学知识。难度中等。在原电池中，较活泼的金属作负极，发生氧化反应，不活泼的金属作正极，不参与反应，B错误。答案：B10(2011东北高三联考)按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是()A铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1只闭合K3都断开只闭合K2B只接通K1，一段时间后，U形管中出现白色沉淀C只接通K2，U形管左、右两端液面均下降D先只接通K1，一段时间后，漏斗液面上升，然后再只接通K2，漏斗液面下降解析：只闭合K1，铁作阳极，电解氯化钠溶液，铁失电子生成Fe2，H2O在阴极得电子生成H2和OH，Fe2和OH扩散到U形管底部相遇生成白色氢氧化亚铁沉淀，B项正确。只接通K2，铁作阴极，不能失电子，阴极生成氢气，石墨电极上生成氯气。C项正确，综上分析只接通K1铁腐蚀速率最快；只闭合K3，形成原电池，铁腐蚀的速率次之；都断开时铁自然腐蚀；而只接通K2时铁作阴极被保护，腐蚀速率最慢，故A项正确。答案：D11(2012长沙市高考模拟考试(一)下列用来表示物质变化的化学反应中，正确的是()ANa与水反应的化学方程式：2Na2H2O=2NaOHH2B钢铁腐蚀时可能发生的负极反应：4OH4e=2H2OO2CNH4HCO3溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式：NHOH=NH3H2OD表示中和热的热化学方程式：HClNaOH=NaClH2OH57.3kJ/mol解析：本题考查化学用语。难度中等。B中负极为Fe，失电子发生氧化反应：Fe2e=Fe2，错误；C中HCO也与OH反应，错误；D中热化学方程式缺少了物质的状态，错误。答案：A12用惰性电极电解物质的量浓度为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2H2O2OHH2Cl22H2O2H2O2ABCD解析：设CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 mol和3 mol，根据离子的放电顺序和电子守恒可知电解过程应分为如下阶段。(1)电解CuCl2溶液阳极：2Cl2e=Cl22 mol 2 mol阴极：Cu22e=Cu1 mol 2 mol总反应式：Cu22ClCuCl2(2)电解NaCl溶液阳极：2Cl2e=Cl21 mol 1 mol阴极：2H2e=H21 mol 1 mol总反应式：2Cl2H2OCl2H22OH(3)电解Na2SO4溶液阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：4H4e=2H2总反应式：2H2O2H2O2。答案：C13(2012北京市海淀区高三第一次模拟)下列有关金属的腐蚀与防护的说法中不正确的是()A温度越高，金属腐蚀速率越快B在铁管外壁上镀锌可防止其被腐蚀C金属被腐蚀的本质是金属发生了氧化反应D将钢闸门与直流电源的正极相连可防止其被腐蚀解析：本题考查的是金属的腐蚀与防护。温度越高，化学反应速率就越快，A正确；Zn比Fe活泼，在铁管外壁上镀锌可防止其被腐蚀，B正确；金属被腐蚀的本质是金属失电子，发生了氧化反应，C正确；钢闸门防止其被腐蚀，应该接到电源的负极上，D错。答案：D14(2011上海)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D用带火星的木条检验阳极产物解析：铜片作阴极：Cu22e=Cu。答案：B15(2012江苏单科)下列有关说法正确的是()ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0B镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H0，室温下不能自发进行，说明该反应的H0；B项，镀层受损后，铁、铜在潮湿的环境中形成原电池，铁作负极被腐蚀；C项，正反应的H0，升高温度，平衡逆向移动，H2的平衡转化率减小；D项，温度升高，KW增大，平衡正向移动，说明水的电离是吸热反应。答案：B二、非选择题16钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为_。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_。(填序号)A铜 B钠C锌 D石墨(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。(4)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_。(5)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意如图：A电极对应的金属_(写元素名称)，B电极的电极反应是_。若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_。解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)属于外加电流的保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。(4)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(5)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时，两电极的质量差为6464128(g)，转移2 mol电子，当质量差为5.12g，电路中通过的电子为0.08 mol。答案：(1)负极：2Fe4e=2Fe2正极：O22H2O4e=4OH(2)C(3)负(4)2FeCl3Fe=3FeCl2(5)铜Cu22e=Cu0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他答案合理也可)17请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：发现问题：甲同学发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；乙同学发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；丙同学发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好像生了“锈”一般。提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？收集证据：(1)回忆已有知识：铁生锈的条件是_。(2)查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗称铜绿)；苹果“生锈”是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。(3)实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：装置现象铜片不生锈铜片不生锈铜片不生锈铜片生锈且水面附近锈蚀最严重实验结论：据A装置推知，铜生锈需要_。据B装置推知，铜生锈需要_。据C装置推知，铜生锈需要_。据D装置推知，铜生锈主要是发生了_腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。负极反应为_。反思与应用：写出一种防止铁或铜生锈的具体方法_。解析：(1)回忆已有知识或结合实验结论可得出铁生锈的条件为与O2和H2O同时接触。(3)通过A、B、C、D四套装置比较看出，A证明无H2O，铜片不生锈，B证明无CO2，铜片不生锈，C证明无O2铜片不生锈，而据D现象可知，铜发生了吸氧腐蚀，负极Cu失去电子。据实验结论不难想出的做法与方案。答案：(1)铁与氧气、水同时接触(3)H2OCO2O2吸氧Cu2e=Cu2保持金属制品表面的洁净和干燥(或金属制品表面涂上保护膜)(答案合理即可)18(2013浙江省名校新高考研究联盟高三第一次联考)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。.利用右图装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。(1)写出负极的电极反应式_。(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3假设3：_。(3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mol于试管中，加入过量铁粉；取操作试管的上层清夜加入2滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；取少量正极附近溶液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，未见蓝色沉淀生成；取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红；据、现象得出的结论是_。(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施_。.利用右图装置作电解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液实验。实验记录：A阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)；B电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。(1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：_；_。(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是_(写化学式)，试分析生成该物质的原因_。答案：.(1)Zn2eZn2；(2)铁参与反应，被氧化生成Fe2和Fe3；(3)正极附近溶液不含Fe2和Fe3；(4)油漆(其他合理答案均可).(1)2ICl2=I22Cl；5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H；(2)Cu(OH)2，电解较长时间后，Cu2浓度下降，H开始放电，溶液pH增大，Cu2转化为Cu(OH)219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：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3bCO2 cNaOHdHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(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)利用右图装置，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，该电化学防护法称为_。解析：本题以金属铝和电化学知识为载体，意在考查学生解决实际问题的能力。(1)题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O32OH=2AlOH2O、2Al2OH2H2O=2AlO3H2。碱洗后溶液中含有大量AlO，故最好通入CO2气体使AlO转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al3H2O=Al2O36H6e。加入NaHCO3溶液后，Al3与HCO发生水解相互促进反应，离子方程式可表示为Al33HCO=Al(OH)33CO2。(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处，若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或：2Al2OH2H2O=2AlO3H2)b2Al3H2O=Al2O36H6eHCO与H反应使H的浓度减小，产生Al(OH)3沉淀(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法(或：牺牲阳极保护法)内容总结（1）9-3金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1下列叙述中不正确的是() A金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍 B钢铁在干燥的空气里不易腐蚀 C用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 D原电池外电路电子由负极流入正极解析：A项，不纯的金属在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，所以电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，A项正确（2）C项，正反应的H0，升高温度，平衡逆向移动，H2的平衡转化率减小