高中化學 第1章 化學反應與能量轉化 第3節(jié) 化學能轉化為電能——電池 第2課時 金屬的腐蝕與防護作業(yè)2 魯科版選修4

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1、 第2課時 金屬的腐蝕與防護 知能演練　輕松闖關[學生用書單獨成冊] [基礎溫故] 1．相同材質的鐵在下圖中各情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：選C。A中，食醋做電解質溶液，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬電極，形成原電池，鐵是活潑金屬做負極；B中，食鹽水做電解質溶液，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬做負極，碳做正極；C中，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；D中，酸雨做電解質溶液，鐵鉚釘和銅板分別做負極、正極，形成原電池。 2．“遼寧號”航空母艦，是中國人民解放軍海軍的第一艘可搭載固定翼飛機的航空母艦。已知航空母艦的主體是鋼鐵

2、，減弱甲板的腐蝕是航母制造過程中需要攻克的一個難題。某同學設計如圖實驗，請根據鐵處于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的環(huán)境中被腐蝕的快慢，判斷在母艦甲板上最好嵌上的固體應為(　　) A．鐵　　　　　　　　　　 B．鋅 C．碳 D．銅 解析：選B。母艦甲板嵌上固體鋅后，能起到腐蝕鋅保護鐵的作用。 3．下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是(　　) ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應?、诮饘俚母g可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，只有電化學腐蝕才是氧化還原反應?、垡驗槎趸计毡榇嬖?，所以鋼鐵的電化學腐蝕以析氫腐蝕為主?、軣o論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化 A．①③ B．②③ C．①④ D

3、．①③④ 解析：選C。鋼鐵的電化學腐蝕以吸氧腐蝕為主。 4．下列各裝置中都盛有0.1 molL－1的NaCl溶液，放置一定時間后，純鋅片的腐蝕速率由快到慢的順序是(　　) A．②①④③ B．①②④③ C．①②③④ D．③①④② 解析：選A。①中純鋅片為原電池的負極，②中純鋅片為電解池的陽極，故①②中純鋅片腐蝕的速率較快，且②>①；③中純鋅片為電解池的陰極受到保護，腐蝕速率最慢，故腐蝕速率由快到慢的順序為②①④③。 5．將炭粉和鐵粉均勻混合，撒入內壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸溶液潤濕過的幾支具支試管中，并按下圖裝置好儀器，觀察下圖，正確的是(　　) 解析：選B。用氯化

4、鈉溶液潤濕過的具支試管中發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，負極反應：2Fe－4e－===2Fe2＋，總反應式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，具支試管內氣體壓強減小，導管中液柱上升；用稀醋酸溶液潤濕過的具支試管中發(fā)生析氫腐蝕，正極反應：2H＋＋2e－===H2↑，負極反應：Fe－2e－===Fe2＋，總反應式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，密封的具支試管內氣體壓強增大，導管中液柱下降。 6．糕點包裝中常見的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是(　　) A．脫氧過程是吸熱反應，可降低溫度，延長

5、糕點保質期 B．脫氧過程中鐵做原電池正極，電極反應為Fe－3e－===Fe3＋ C．脫氧過程中碳做原電池負極，電極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．含有1.12 g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336 mL(標準狀況) 解析：選D。在脫氧過程中，由鐵、碳做電極，氯化鈉溶液做電解質溶液形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，該過程為放熱反應；在脫氧過程中，碳做正極，鐵做負極失電子發(fā)生氧化反應生成Fe2＋，Fe2＋最終被氧氣氧化為Fe3＋，由電子守恒知消耗氧氣的體積(標準狀況下)V(O2)＝22.4 Lmol－1(31.12 g/56 gmol－1)/4＝336 mL。 7．化學是一

6、門以實驗為基礎的自然學科，化學實驗在化學學習中具有極其重要的作用。 (1)下列哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕________。 (2)在實際生產中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕，裝置示意圖如下。 ①A電極對應的金屬是________(寫名稱)，B電極的電極反應式是________________________________________________________________________。 ②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后將它們取出洗凈、烘干、稱量，兩者質量差為5.12 g，則電鍍時電路中通過的電子數目為________(設NA為阿伏加德羅常數的值)。

7、 解析：(1)B裝置，因鐵棒做正極，故受保護不被腐蝕；D裝置中鐵棒做電解池的陰極，故受保護不被腐蝕。(2)②涉及的電極反應，陽極：Cu－2e－===Cu2＋，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，設兩極原來的質量均為m g，陽極溶解的銅的物質的量為x mol，則陰極上析出的銅的質量為64x g，由電鍍完成后兩者質量差為5.12 g，即64x＋64x＝5.12，則x＝0.04，故參加反應的銅的物質的量為0.04 mol，電路中通過的電子數目為0.08NA。 答案：(1)BD　(2)①銅　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08NA 8．如圖所示，液面上浮著一個空心鐵球。 (1)數天后可觀察

8、到的現象是________。 ①鐵球表面出現紅棕色銹斑 ②鐵球表面出現黑色銹斑 ③量筒內水位下降 ④量筒內水位上升 A．①③　　　　　　　　 B．①④ C．②③ D．③④ (2)發(fā)生上述現象的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (用

9、電極反應式及必要的文字予以說明)。 解析：量筒中的空氣、溶有O2的食鹽水和鐵球(鐵碳合金)組成原電池，發(fā)生了吸氧腐蝕。其負極反應是2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。Fe2＋與OH－結合成Fe(OH)2，再被O2氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脫水成為Fe2O3xH2O而在鐵球表面出現紅棕色銹斑。由于量筒中的O2被吸收，所以量筒內的水位會上升。 答案：(1)B　(2)鐵球發(fā)生了吸氧腐蝕。其負極反應為2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，總反應為2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，隨后發(fā)生的反

10、應為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O [能力提升] 9．下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(　　) A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B．圖b中，開關由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析：選B。A項，插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕，而溶液內部氧氣濃度較小，腐蝕較慢，A錯誤；B項，由M改置于N后，

11、鋅做原電池的負極，CuZn 合金應充當原電池的正極，明顯受到了一定的保護，腐蝕速率減小，B正確；C項，接通開關時，鋅做原電池的負極，腐蝕速率變大，但是氣體不在鋅上(負極)產生，而是在鉑上(正極)產生，C錯誤；D項，ZnMnO2干電池發(fā)生放電反應，導致Zn被腐蝕，主要原因是鋅發(fā)生氧化反應，體現了鋅的還原性，D錯誤。 10．銅板上的鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關說法不正確的是(　　) A．正極的電極反應為2H＋＋2e－===H2↑ B．此過程中還涉及的反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此過程中銅并不被腐蝕 D．此過程中電子從Fe流向Cu 解

12、析：選A。該圖表示吸氧腐蝕，其中鐵鉚釘為負極，電極反應為2Fe－4e－===2Fe2＋，銅板做正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，當形成Fe(OH)2后，還發(fā)生反應4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A項錯誤。 11．出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法不正確的是(　　) A．錫青銅的熔點比純銅低 B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用 C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快 D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程 解析：選D。合金的熔點一般低于成分金屬的熔

13、點，A正確；錫比銅活潑，形成原電池時做負極，被腐蝕，從而銅被保護，B正確；金屬在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中腐蝕快，C正確；電化學腐蝕的過程中發(fā)生原電池反應，屬于化學反應，D錯誤。 12．鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2 mol電子發(fā)生轉移，下列說法正確的是(　　) ①有5.6 g金屬被腐蝕?、谟?.5 g金屬被腐蝕?、墼跇藴薁顩r下有2.24 L氣體放出　④在標準狀況下有1.12 L 氣體放出 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 解析：選B。首先確定：負極反應：Zn－2e－===Zn2＋，正極反應：2H＋＋2e－===H2↑，其次根據“0.2 mol電子發(fā)生轉移”進行計

14、算。 13．防止金屬的腐蝕是世界級難題，每年全世界鋼產量的四分之一因腐蝕而損失。 (1)圖甲是模擬鋼鐵腐蝕的裝置(鹽橋中裝有含瓊脂的KCl飽和溶液)，發(fā)生的腐蝕主要是電化學中的________腐蝕，該腐蝕過程中正極的電極反應式為________________________________________________________________________ ________________________，NaCl溶液中[Cl－]________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)為降低某水庫鐵閘門的腐蝕速率，可以采用圖乙方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可

15、以采用________。 A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨 (3)圖丙所示方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應連接直流電源的________極，這種防止金屬腐蝕的方法叫做____________________。 (4)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨做陽極的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解

16、析：(1)由于是Fe與稀H2SO4的反應，所以是析氫腐蝕。正極反應為2H＋＋2e－===H2↑。由于Fe失電子，Fe2＋進入NaCl溶液中，鹽橋中Cl－會移向NaCl溶液中保持電荷平衡，[Cl－]增大。 (2)R活潑性應比鐵強且能穩(wěn)定存在于水溶液中，選鋅。 (3)圖丙是外加電流的陰極保護法，鐵閘門接電源負極。 答案：(1)析氫　2H＋＋2e－===H2↑　增大 (2)C (3)負　外加電流的陰極保護法 (4)銅做陽極可失電子轉變?yōu)镃u2＋進入溶液補充陰極上放電的Cu2＋，使電鍍液中c(Cu2＋)保持穩(wěn)定 14．下圖中a為生鐵，A燒杯中放入苯，B燒杯中為1 molL－1的稀硫酸，C

17、燒杯中為海水。 (1)B中Pt極的電極反應式為________________________________________________。 (2)C中Cu極的電極反應式為________________________________________________， Cu極附近溶液中的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是____________。 (4)要使B中的鐵難被腐蝕，可將B中的稀硫酸改為____________。 解析：(1)B中Pt極的電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑。(2)C中

18、Cu極是正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，Cu極附近溶液的pH增大。(3)由于Fe與Pt的活動性差距比Fe與Cu大，并 且B中為稀硫酸，故B中反應速率快，而A中物質是苯，鐵不易被腐蝕，故腐蝕速率由快到慢的順序是B>C>A。(4)要使B中的鐵難被腐蝕，可將B中的稀硫酸改為非電解質溶液，如酒精、苯、四氯化碳等。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－　增大 (3)B>C>A (4)酒精(或苯、四氯化碳等) 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375