2019-2020年新课标版化学选修四4.4金属的电化学腐蚀与防护导学案附课时作业及解析.doc

2019-2020年新课标版化学选修四4.4金属的电化学腐蚀与防护导学案附课时作业及解析(对应学生用书P79)1下列关于电化学腐蚀和化学腐蚀的说法正确的是()A电化学腐蚀没有发生氧化还原反应B化学腐蚀发生氧化还原反应C电化学腐蚀没有发生化学反应，化学腐蚀发生化学反应D电化学腐蚀和化学腐蚀都有电子转移解析：电化学腐蚀和化学腐蚀实质一样，两者都发生氧化还原反应，都是金属失电子，被氧化，但电化学腐蚀构成闭合回路，有电流产生，而化学腐蚀没有产生电流。答案：BD2下列关于金属的保护方法的说法正确的是()A我们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速率很慢C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法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解析：A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护；B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀；C选项应是牺牲阳极的阴极保护法；D选项中应是用沥青做涂层的涂层保护法。答案：B3下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A BC D解析：铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大比大，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比小；为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。答案：A4铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式：正极：_，负极：_。解析：要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原H，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。答案：O22H2O4e=4OH2Cu4e=2Cu2课时作业(二十二)一、选择题1下列事实与电化学腐蚀无关的是()A光亮的自行车钢圈不易生锈B黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈C铜、铝电线一般不连接起来作导线D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈答案：A2出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是()A锡青铜的熔点比纯铜低B在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程答案：D3下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是()A铁为正极B碳为正极C溶液中氢离子浓度不变D析氢腐蚀在任何溶液中都会发生答案：B4在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5种变化可能发生的是()Fe由2价转化成3价O2被还原产生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O杂质C被氧化除去A BC D解析：本题考查的是金属吸氧腐蚀的原理。铁能发生吸氧腐蚀，是由于铁所吸附的水膜中溶解了O2，不纯的Fe与之构成原电池，其中Fe为负极：2Fe4e=2Fe2，碳为正极：O22H2O4e=4OH，但铁中的杂质碳因性质稳定而未被氧化；又因溶液的酸性弱，H未发生反应生成H2，而是O2被还原生成OH：O22H2O4e=4OH。4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，Fe由2价转化为3价，然后Fe(OH)3失水，生成铁锈Fe2O3xH2O。因此正确。答案：A5相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是()解析：A中铁勺与铜盆在溶液中接触铁易被腐蚀。B中铁锅盛有食盐水易被腐蚀。C中铁球表面均匀镀铜不与食盐水接触，形不成原电池也不与空气接触，最不易腐蚀。D中铁铆钉与铜板接触有雨水，易被腐蚀。答案：C6下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀D在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法解析：纯银器不会形成电化学腐蚀，A错误，锡比铁稳定，铁易被腐蚀，B错误。外加电源保护，钢管应与负极相连，C错误。锌块与海轮外壳连接形成原电池，牺牲锌块保护钢板，D正确。答案：D7铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为()A形成原电池，铝作负极B形成原电池，铜作负极C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D铝质铆钉发生了化学腐蚀解析：金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极，电子的流动方向与电流的流动方向恰好相反。答案：A8白铁在析氢腐蚀中有0.2 mol电子发生转移，下列说法正确的是()A有2.8 g金属被腐蚀B有11.2 g金属被腐蚀C有6.5 g金属被腐蚀D标准状况下放出22.4 L氢气解析：白铁是镀锌铁，当发生析氢腐蚀时，由于锌比铁活泼，负极：Zn2e=Zn2，正极：2H2e=H2，则有0.2 mol电子转移时，被腐蚀的金属锌的质量为：0.1 mol65 gmol16.5 g，在正极放出的氢气在标准状况下的体积为：0.1 mol22.4 Lmol12.24 L。答案：C9为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是()A在精密机床的铁床上安装铜螺钉B在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极解析：A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀；D中铸铁管作阳极，加速腐蚀；C中锌比铁活泼，铁作正极。答案：C10下列说法正确的是()A钢铁因含杂质而易发生腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故其不能用来减缓金属的腐蚀C金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化解析：金属通过改变内部结构制成合金可耐腐蚀，A错误；牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池反应保护金属制品，B错误；决定金属腐蚀类型的因素是周围的环境，C错误。答案：D11我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是()A此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2OO24e=4OHC在化学腐蚀过程中有氢气产生D发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe2e=Fe2解析：酸性环境发生的腐蚀为析氢腐蚀，其正极反应为2H2e=H2。答案：B12有一些特定的条件下，铁也可以生成具有保护作用的氧化膜。例如，铁在浓硝酸、浓硫酸中可以生成氧化膜(称为钝化膜)，在碱性溶液中也易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。拿一把已除锈、去油的小刀放入发蓝液(50 g氢氧化钠、10 g硝酸钠、3 g亚硝酸钠和100 mL水所形成的溶液)中，加热煮沸20 min，就可形成蓝黑色的“烤蓝”。根据上面的信息判断下列叙述不正确的是()A在烤蓝的过程中，铁没有损失B烤蓝实质是一部分铁被氧化成致密的氧化膜，起到了抗腐蚀作用C在“烤蓝”液中硝酸钠、亚硝酸钠起了氧化剂作用D在烤蓝前除锈可以使用盐酸解析：根据题目中给出的信息，结合有关氧化还原反应的知识可选出正确选项。答案：A二、非选择题13根据下图装置，回答下列问题。(1)C中铁极的电极反应式为_。(2)B中铜极的电极反应式为_，铁极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_。解析：(1)装置C中ZnFe稀硫酸构成原电池，其中Zn作负极，电极反应式为：Zn2e=Zn2，Fe作正极，电极反应式为：2H2e=H2。(2)装置B中，CuFe海水构成原电池，其中负极(Fe)：2Fe4e=2Fe2，正极(Cu)：2H2OO24e=4OH。该装置本质上发生的是吸氧腐蚀，故铁极附近c(OH)增大，pH增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为BAC。答案：(1)2H2e=H2(2)2H2OO24e=4OH增大BAC14钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)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是_。(2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：A电极对应的金属是_(写元素名称)，B电极的电极反应式是_。若电镀前铁、铜两片金属质量相同，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)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。(2)为防止铁棒腐蚀，一般采用牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法。(3)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5.12 g时，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，镀铜铁中铁为负极，加速铁的腐蚀。答案：(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)BD(3)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15如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)_；在电化学腐蚀中，负极反应是_；正极反应是_；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素有：_；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)。解析：(1)不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，3、4、5、6发生了电化学腐蚀。负极反应Fe2e=Fe2，正极反应O22H2O4e=4OH。(2)1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质溶液的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)、亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。答案：(1)3、4、5、6Fe2e=Fe2(或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质溶液存在(3)电镀、烤蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等16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_。aNH3bCO2cNaOHdHNO3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的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)利用上图装置，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：(1)Al能与NaOH反应生成H2，Al2O3与NaOH反应时不能生成H2，则根据气泡冒出的现象断定Al与NaOH发生了化学反应；AlO转化成Al(OH)3须加入酸，而Al(OH)3能溶于强酸，所以选择CO2；Al在阳极失电子生成氧化膜(Al2O3)，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H生成；废电解液中含有Al3，同时还含有H，NaHCO3加入后先与H发生反应，HCOH=H2OCO2，由于c(H)降低，使溶液中c(OH)增大，导致c(Al3)c3(OH)KspAl(OH)3，从而出现Al(OH)3白色沉淀。(2)电镀时铜作阳极，失去电子生成Cu2，阴极Cu2得电子生成Cu。(3)碳棒的活泼性小于铁，则需用电解池的原理，利用铁作阴极与电源负极相连从而保护铁不受腐蚀；Zn的活泼性大于铁，则二者形成原电池时，Zn作负极从而保护铁不受腐蚀。答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或2Al2OH2H2O=2AlO3H2)b2Al3H2O=Al2O36H6eHCO与H反应使H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)