第九章 第三节 金属的电化学腐蚀与防护 课时作业

第九章 第三节 金属的电化学腐蚀与防护 [课时作业] 一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分) 1．下列现象与电化学腐蚀无关的是 (　　) A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比纯铁容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈 D．银制奖牌久置后表面变暗 解析：A项，铜锌合金构成原电池被腐蚀的是锌，而不是铜；B项，生铁中含较多的碳，与铁构成原电池后促使铁腐蚀而生锈；C项，铁铜两器件在接触处易构成原电池，使铁生锈；D项，银制奖牌久置表面变暗是由于生成了Ag2S的缘故，与电化学腐蚀无关． 答案：D 2．将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用电线连接成原电池．此电池工作时，下列叙述中正确的是 (　　) A．Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2＋ B．Al条表面虽有氧化膜，但可不必处理 C．该电池的内、外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D．Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 解析：A项：电解质溶液为NaOH溶液，应为Al失电子；B项：Al2O3与NaOH 反应故不必处理；C项：内电路阴、阳离子定向移动；D项：Al―→AlOeq \o\al(－,2)无沉淀． 答案：B 3．(双选)为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是 (　　) A．将青铜器放在银质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 解析：青铜是铜跟锡的合金，生成的绿铜锈为碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3.A项，将青铜器放在银质托盘上，不能避免青铜器生锈．若接触电解质溶液，由于铜与银的活泼性不同还易发生电化学腐蚀．B项，将青铜器保存在干燥的环境中．B正确．C项，将青铜器保存在潮湿的空气中，不仅不能避免生锈，还会加快锈蚀速度．绿铜锈就是在有H2O有CO2和O2的条件下生成的.2Cu＋CO2＋H2O＋O2===Cu2(OH)2CO3(绿铜锈)．D项在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜．这是现代化的防锈蚀技术．高分子膜使铜与空气中的CO2、H2O、O2隔绝当然能达到防锈蚀的目的，D正确． 答案：BD 4．(2009·广东理基)钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O. 下列说法正确的是 (　　) A．反应①、②中电子转移数目相等 B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 解析：①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确．①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢铁构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错． 答案：A 5．铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物．研究证明，铁器的生锈与大气中的 氧气、水蒸气有关．下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是 (　　) A．铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污 B．久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存 C．将铁壶盛水后保存 D．铁勺、铁铲放在阴湿处保存 解析：铁锅表面的油污用水刷洗掉后，铁直接与空气接触，而且铁锅刷洗后，表面有水，极易生锈；铁刀用凡士林涂抹后，使Fe与空气隔绝，可以减缓其生锈；铁器接触水，或在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀而生锈． 答案：B 6．(双选)(2009·广东高考)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面．下列说法正确的是 (　　) A．锡青铜的熔点比纯铜高 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 解析：A项，合金的熔点低于各成分金属的熔点．D项，电化学腐蚀过程一定是化 学反应过程． 答案：BC 7．(2010·常州模拟)银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片一起接触浸泡在NaOH溶液中，经一定时间污迹消失，取出后用水洗净，再用软布或棉花擦光．有关叙述正确的是 (　　) A．溶液中的OH－向正极移动 B．在银表面上的反应为Ag＋＋e－===Ag C．在铝表面上的反应为Al－3e－===Al3＋ D．在铝表面上的反应为Al＋4OH－－3e－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O 解析：此反应为原电池反应，Al片为负极，在NaOH溶液中：Al＋4OH－－3e－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，Ag2S为正极：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，将原来银器部分变成的Ag2S再转化为Ag. 答案：D 8．(双选)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为： 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－. 以下说法正确的是 (　　) A．负极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋ B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．原电池是将电能转变为化学能的装置 D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 解析：钢铁发生吸氧腐蚀．由原电池反应式知负极反应式为2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以A、B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，C错；根据原电池原理，钢柱在空气与水交界处更易腐蚀，D错． 答案：AB 9．(2009·北京高考)下列叙述不正确的是 (　　) A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 解析：A项，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，在铁表面发生的反应为：Zn2＋＋2e－===Zn，所以铁作阴极．B项，船底镶嵌锌块，锌比铁活泼，易失去电子从而抑制钢铁的腐蚀，使船体得到保护，是牺牲阳极的阴极保护法． 答案：A 10．(2009·上海高考)右图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管 内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时 间．下列有关描述错误的是 (　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－===Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 解析：Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－===Fe2＋，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低．故选B. 答案：B 11．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均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀，C中铜镀层把铁完全 覆盖，构不成原电池而不被腐蚀． 答案：C 12．下列各种方法中，能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是 (　　) ①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 解析：①④⑤在金属表面覆盖保护膜而保护内部金属，金属在潮湿的环境中易被腐 蚀，保护金属周围环境干燥、改变其内部结构，都能防止或减缓金属腐蚀． 答案：D 二、非选择题(本题包括4小题，共52分) 13．(12分)铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了以下快速、易行的方法： 首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮． 试回答以下问题： (1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于 ________．能表示其原理的反应方程式为_________________________________ _______________________________________． (2)仪器A的名称为________，其中装的药品可以是________，其作用是_________ ___________________________________________________． (3)由实验可知，该类铁生锈的条件为______________________________________ ______________________________________________________________________. 解析：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀．此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的前提，而没有潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素． 答案：(1)电化学腐蚀　负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(也可写总反应方程式，多写Fe(OH)2―→Fe(OH)3 的反应方程式也不算错) (2)球形干燥管　碱石灰(或无水CaCl2)　干燥O2 (3)①与O2接触；②与水接触 14．(15分)(2008·海南高考)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是_____________________________ _______________________________________________________； (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)金属的电化学腐蚀一定是发生原电池反应的金属腐蚀，必须要有电解质溶液．实验1的现象之所以是“干燥的铁丝表面依然光亮”，就是由于空气是干燥的，没有提供电解质溶液．从“铁丝表面已变得灰暗”说明铁已经被腐蚀，因此发生电化学腐蚀的是3、4、5、6. 对于铁在空气中的电化学腐蚀，氧气是氧化剂，铁只能被氧化成Fe2＋，所以负极反 应为2Fe－4e－===2Fe2＋；正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－. (2)对比实验1和实验3，可看出空气湿度不同对反应速率的影响不同；对比实验2和实验4，可看出氧气浓度不同对反应速率的影响不同；对比实验4和实验5，可看出温度不同对反应速率的影响不同；对比实验5和实验6可看出电解质的不同对反应速率的影响不同． (3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池 的阴极，也可以用覆盖保护层的方法． 答案：(1)3、4、5、6　2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)湿度、温度、O2的浓度、电解质的种类 (3)电镀、发蓝等在表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法等 15．(11分)某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法．所用试剂 有：材质相同无锈的铁钉个数、食盐水、碳酸、植物油，实验温度为298 K、308 K， 每次实验取用铁钉的数量相同，液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验． (1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号： 实验编号 T/K 试管内取用液体 实验目的 ① 298 食盐水 (Ⅰ)实验①和②探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响； (Ⅱ)实验①和______探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响； (Ⅲ)实验①和______探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响 ② ③ ④ (2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是________(填字母)． A．在铁门、铁窗表面涂上油漆 B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在遮雨的地方 C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处 D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门的腐蚀速率 解析：通过对比实验，来观察铁钉被腐蚀的快慢，进而研究防止钢铁腐蚀的方法． (1)(Ⅰ)实验②应选用不同于实验①的电解质溶液，受题意限制，实验②只能选碳酸． (Ⅱ)可使实验③在不同于实验①的温度下(其他条件完全相同)，做探究温度对铁钉腐 蚀快慢影响的实验． (Ⅲ)可使实验④用非电解质植物油代替实验①中的电解质溶液进行实验，以探究是否 接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响． (2)加盖保护层，避免钢铁制品与电解质溶液接触，与电源负极相连(作阴极)，或连接 更活泼金属等，都是钢铁制品防腐的有效方法，故A、C正确，B、D不正确． 答案：(1) ② 298 碳酸 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④ ③ 308 食盐 ④ 298 植物油 (2)AC 16．(14分)某课外小组用金属丝将三根大小相同的铁钉固定在如图所示的三个装置中， 放在玻璃罩里保存一段时间后 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 得到下表数据：(表中数据为U形管中液面差) 时间/小时 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 甲 0 0 0.3 0.8 2.0 3.5 乙 0 0.4 1.2 3.4 4.7 5.1 丙 0 0 0 0 0 0 (1)乙装置里产生液面差比甲装置快的原因是_______________________________ _____________________________________________________________________. (2)写出甲、乙两装置中反应的化学方程式或电极反应式： 甲_____________________________________________________________________， 乙_____________________________________________________________________． (3)若把丙装置中的浓H2SO4改为浓HNO3现象是 ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________， 原因是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)盐酸具有挥发性，而浓H2SO4没有挥发性．(2)电化学反应速率更快于化学 反应速率． 答案：(1)甲中挥发出的盐酸与铁反应产生氢气，甲中铁钉发生的是化学腐蚀，乙中 铁、铜与挥发出的盐酸构成原电池，故乙中产生液面差的速率快 (2)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋ (3)丙装置左端产生红棕色气体，且左端液面下降　铜、铁与挥发出来的浓HNO3构 成了原电池，产生NO2气体