1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。核心素养测评 二十三金属的腐蚀与防护一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A.钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是O2+2H2O+4e-4OH-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.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D.可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀【解析】选B。弱碱性条件下,钢铁发生吸氧腐蚀,A正确;当镀层破损时,Sn、Fe可形成原
2、电池,Fe作负极,加快了Fe的腐蚀,B错误;Fe、Zn、海水形成原电池,Zn失去电子作负极,从而保护了Fe,C正确;采用外加电流的阴极保护法时,被保护金属与直流电源的负极相连,D正确。2.(2020太原模拟)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是()A.铁管道发生的是吸氧腐蚀B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀C.这种情况下,土壤的pH增大D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀【解析】选C。由图可知,负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-。铁管道的腐蚀过程中,氧气并未参与反应,所以不是
3、吸氧腐蚀,故A错误;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化效率,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B错误;由正负极的电极反应可知,铁管道腐蚀过程中,OH-浓度增大,土壤pH增大,故C正确;管道上刷富铜油漆,形成Cu-Fe原电池,Fe作负极,可以加快管道的腐蚀,故D错误。3.据了解,铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害锈(使器物损坏程度逐步加剧,并不断扩散),结构如图所示。下列说法正确的是()A.Cu2(OH)3Cl属于有害锈B.Cu2(OH)2CO3属于复盐C.青铜器表面刷一层食盐水可以作保护层D.
4、用NaOH溶液法除锈可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”【解析】选A。从图中可知Cu2(OH)3Cl没有阻止潮湿的空气和Cu接触,可以加快Cu的腐蚀,因此属于有害锈,A正确;Cu2(OH)2CO3中只有氢氧根、一种酸根离子和一种阳离子,因此只属于碱式盐,不属于复盐,B错误;食盐水能够导电,所以在青铜器表面刷一层食盐水,会在金属表面形成原电池,会发生吸氧腐蚀,因此不可以作保护层,C错误;有害锈的形成过程中会产生难溶性的CuCl,用NaOH溶液浸泡,会产生Cu2(OH)3Cl,不能阻止空气进入内部进一步腐蚀铜,因此不能做到保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”,D错误。【加固训练】(2020
5、北京海淀高三模拟)家用暖气片大多用低碳钢材料制成,一旦生锈不仅影响美观,也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中,存在安全隐患的是()A.在暖气片表面镀锡B.在暖气片表面涂漆C.在暖气片表面涂铝粉D.非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水【解析】选A。根据金属活动性顺序表,铁比锡活泼,一旦破损后构成原电池,铁作负极,加速铁的腐蚀,存在安全隐患,故A符合题意;表面涂漆,避免铁与空气接触,可以防止铁生锈,不存在安全隐患,故B不符合题意;铝比铁活泼,保护铁不生锈,对铁起保护作用,不存在安全隐患,故C不符合题意;充满弱碱性的无氧水,避免构成原电池,保护铁不生锈,不存在安全隐患,故D不符合题意。4.全世界每年
6、钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法不正确的是 ()A.土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B.金属棒X的材料应该是比镁活泼的金属C.金属棒X上发生反应:M-ne-Mn+D.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法【解析】选B。钢铁在潮湿的酸性土壤中能形成原电池因而易发生电化学腐蚀,金属铁是负极,易被腐蚀,A正确;金属棒X的材料若是比镁活泼的金属钾、钙、钠时,能和水之间发生剧烈的反应,它们不能作电极材料,B错误;金属棒X极的活泼性强于金属铁,作负极,发生失电子的氧化反应,C正确;原电池的负极被腐蚀,正极被保护的
7、方法称为牺牲阳极的阴极保护法,D正确。【加固训练】研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A.d为石墨,铁片腐蚀加快B.d为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.d为锌块,铁片不易被腐蚀D.d为锌块,铁片上电极反应为2H+2e-H2【解析】选D。A项,由于活动性:Fe石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe为负极,失去电子被氧化变为Fe2+进入溶液,溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原,比没有形成原电池时的速率快,正确;B项,d为石墨,由于是中性电解质,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
8、,正确;C项,若d为锌块,则由于金属活动性:ZnFe,Zn为原电池的负极,Fe为正极,首先被腐蚀的是Zn,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,正确;D项,d为锌块,由于电解质为中性环境,发生的是吸氧腐蚀,在铁片上电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,错误。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(16分)(2020保定模拟)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。(1)图1中,为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀,材料B可以选择_(填字母序号)。 a.碳棒b.锌板c.铜板用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因:。 (2)图2中,钢闸门C作_极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨
9、块,则D上的电极反应式为_,检测该电极反应产物的方法是_。 (3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁-次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。E电极为该燃料电池的_极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为_。 镁燃料电池负极容易发生腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学方程式解释其原因:_。 【解析】(1)形成原电池时,Fe作正极被保护,则要选择活泼性比Fe强的金属作负极,所以选锌;锌的活泼性比Fe强作负极,不断遭受腐蚀,需定期拆换。(2)Fe作阴极被保护,则钢闸门C作阴极;电解氯化钠溶液时阳极上氯离子失电子生成氯气,其电极反应式为2Cl-
10、2e-Cl2,检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸。(3)“镁-次氯酸盐”燃料电池中失电子的为负极,则Mg为负极;正极上ClO-得电子生成氯离子,则正极的电极反应式为ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-;Mg的活泼性较强能与水反应生成氢气,其反应为Mg+2H2OMg(OH)2+H2。答案:(1)b锌作原电池的负极(失电子,Zn-2e-Zn2+),不断遭受腐蚀,需定期拆换(2)阴2Cl-2e-Cl2将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近,试纸变蓝,证明生成氯气(3)负ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-Mg+2H2OMg(OH)2+H26.(10分)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意
11、图。(1)腐蚀过程中,负极是_(填图中字母“a”“b”或“c”);(2)环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为;(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。【解析】(1)对于“青铜器的腐蚀”,题图中铜为负极,被腐蚀生成Cu2+,正极氧气生成OH-。(2)正极反应产物为OH-,负极反应产物为Cu2+,与Cl-作用生成Cu2(OH)3Cl。(3)nCu2(OH)3Cl=0.02 mol,所以有0.04 mol Cu被氧化,根据得失电子守恒n(O2)=0.02 mol,标准状况下V(O2)
12、=0.02 mol22.4 Lmol-1=0.448 L。答案:(1)c(2)2C+3OH-+Cl-Cu2(OH)3Cl(3)0.448一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.利用如图所示装置可以模拟铁的电化学腐蚀。下列说法中,正确的是()A.若X为炭棒,开关K置于M处可以减缓铁的腐蚀B.若X为铜棒,开关K置于N处可以加快铁的腐蚀C.若X为炭棒,开关K置于M处,则为牺牲阳极的阴极保护法D.若X为炭棒,开关K置于N处,则为外加电流的阴极保护法【解析】选D。K置于M处是原电池,X为炭棒,铁比碳活泼,作负极,铁失去电子,加速铁的腐蚀,A错误;K置于N处是电解池,铁作阴极被保护,可以减缓铁
13、的腐蚀,B错误;K置于M处是原电池,Fe比碳活泼,铁作负极失去电子被腐蚀,这不是牺牲阳极的阴极保护法,若X为比铁活泼的金属,则铁作正极被保护,才是牺牲阳极的阴极保护法,C错误;开关K置于N处是电解池,铁作阴极被保护,这是外加电流的阴极保护法,D正确。2.(2020襄阳模拟)某同学进行下列实验:操作现象取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是()A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区:Fe-2e-Fe2+C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-D.交界处
14、:4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+【解析】选D。食盐水呈中性,生铁片在食盐中发生吸氧腐蚀,A正确;中心区域为蓝色,说明有Fe2+生成,则中心区发生的反应为Fe-2e-Fe2+,B正确;边缘处为红色,说明有OH-生成,使酚酞显红色,则边缘处发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;在两色环交界处出现铁锈,则交界处:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成铁锈,D错误。3.某同学做如下实验:装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法正确的是()A.“电流计指针未发生偏转”,说明铁片、均未被腐蚀B.用K3Fe(CN)6溶液检验铁
15、片、附近溶液,可判断电池的正、负极C.铁片、所处的电解质溶液浓度相同,二者的腐蚀速率相等D.铁片的电极反应式为Fe-2e-Fe2+【解析】选B。图1中因两溶液中氯化钠的浓度相等,因此发生的是普通的电化学腐蚀,且腐蚀速率相等,电流计指针未发生偏转,铁片、铁片均被腐蚀,A错误;图2中因两溶液中氯化钠的浓度不相等,因此发生的是电化学腐蚀,且负极发生的反应是Fe-2e-Fe2+,可以用K3Fe(CN)6溶液检验亚铁离子的存在,进而判断电池的正、负极,B正确;铁片、不在同一个原电池中,即使所处的电解质溶液浓度相同,也无法直接判断二者的腐蚀速率是否相等,C错误;图2左侧NaCl溶液浓度大,铁片为负极,铁片
16、为正极,铁片的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分).如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图,请分析实验并回答下列问题:(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同,过一段时间后液面最高的是_。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_(填“高”或“低”),钢铁越易腐蚀。(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为。.利用化学反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,请你选择合适的电极材料和电解质溶液,设计一个原电池。可供选择的电极材料:铁棒、铜棒、石墨棒。可供选择的电解质溶液:CuCl2溶液、FeC
17、l2溶液、FeCl3溶液。请填写下列空白:(1)选择_作正极材料,_作负极材料;选择_作电解质溶液。(2)写出有关的电极反应式:正极:_;负极:_。【解析】.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池,铁作负极失电子,碳作正极,氧气得电子被消耗,使试管内压强降低,所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高,越易形成原电池,钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池,碳作正极,氧气得电子,电极反应式:2H2O+O2+4e-4OH-。.把氧化还原反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2拆成两个半反应:2Fe3+2e-2Fe2+(还原反应),是正极的反应式;C
18、u-2e-Cu2+(氧化反应),是负极的反应式;含Fe3+的溶液作电解液,活泼性不同的金属或非金属作两极,其中铜棒作负极,石墨棒作正极。答案:.(1)乙(2)高(3)2H2O+O2+4e-4OH-.(1)石墨棒铜棒FeCl3溶液(2)2Fe3+2e-2Fe2+Cu-2e-Cu2+5.(16分)历史上铝制皇冠曾被法国皇帝当作自己富有的象征炫耀过,但现在各种铝制品已走进寻常百姓家,这得益于电解法冶炼铝技术的发明。(1)现代工业在1 273 K的温度下电解熔融氧化铝(熔点2 323 K)与冰晶石(Na3AlF6)的混合物,可得到金属铝与氧气。阴极上的电极反应式为_,其中冰晶石的作用可能是_。 a.作
19、催化剂b.作熔剂以降低氧化铝的熔化温度c.作电解质增强导电性(2)为使铝制品经久耐用,现代工业生产中常对铝材进行表面处理,具体过程通常为铝材脱脂:先用碱液洗涤,然后水洗,以除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗过程中常有气泡产生,原因是_ (用离子方程式表示)。 电解氧化:以铝材为阳极,在稀硫酸中进行电解,铝材表面形成氧化膜,则阳极的电极反应方程式为_,电解过程中必须使电解质溶液的pH保持相对稳定的原因是_。 【解析】(1)因电解温度远低于氧化铝的熔点,故冰晶石的作用就是降低氧化铝的熔化温度;电解过程中Al3+在阴极上得到电子转化为Al。(2)碱洗过程中,有少量的铝单质与碱液反应而生成H2;电解中,铝失去电子转化为Al2O3,由此知有H2O参加电极反应,故还有H+生成。答案:(1)Al3+3e-Alb(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H22Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+pH过大或过小均会导致铝、Al2O3溶解关闭Word文档返回原板块
