《金属的腐蚀与防护》课时练
双基练习
1．下列各种中能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的措施是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属的内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀 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：防止金属腐蚀的常用方法有：a.改变金属的内部结构；b.覆盖保护层，如①④⑤；c.电化学防护法，如③可以防止在金属表面形成原电池而发生腐蚀。
答案：D
2．相同材质的铁在图中的四种情况下不易被腐蚀的是( )
A． B.
C． D.
解析：在A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；在C中，铜镀层将铁球覆盖、使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。
答案：C
3．大雪后常使用融雪盐来清除道路积雪。过去常用氯化钠等无机盐，降低冰雪的冰点，而现在往往用环保型有机盐与缓蚀剂，但它们的融雪原理相同。下列叙述不正确的是( )
A．环保型有机盐与缓蚀剂的融雪原理为盐溶于水后，使冰雪的冰点降低
B．使用环保型融雪盐可以减缓对路面和桥梁中钢筋的腐蚀
C．使用环保型融雪盐可以减少对植物的危害
D．使用环保融雪盐主要是给植物补充养分
解析：本题关键是弄清钢铁的电化学腐蚀原理，使用氯化钠等无机盐易形成电解质溶液，加速了钢铁的腐蚀，而使用环保型有机盐与缓蚀剂，不仅能够起到融雪的效果，而且能够减少钢铁的腐蚀。
答案：D
4．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液的混合溶液的玻璃皿中(如下图所示)，经一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是( )
A．Ⅰ和Ⅲ附近 B．Ⅰ和Ⅳ附近
C．Ⅱ和Ⅲ附近 D．Ⅱ和Ⅳ附近
解析：a是电解池，Zn为阴极，电极产物为H2和NaOH，b是原电池，Zn发生吸氧腐蚀，Fe为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
答案：B
5．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．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正极相连以保护它不受腐蚀
解析：本题考查了金属的腐蚀与防护。纯银器表面在空气中易形成硫化银而使银器表面变黑，所以是化学腐蚀，A正确；铁与锡构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错；海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池，锌作负极，可以保护海轮，C正确；外加直流电源保护器件时，必须连接电源负极，D错。
答案：AC
6．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2被还原 ③H＋被还原
④有Fe2O3•xH2O生成 ⑤杂质碳被氧化除去
A．①② B．③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
解析：钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应：(1)当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，其电极反应式是正极2H＋＋2e－===H2↑，负极Fe－2e－===Fe2＋；(2)当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈。同时在电解质溶液中还发生了如下一系列的反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3•xH2O。
答案：C
7．目前脱氧保鲜剂已广泛用于食品保鲜、粮食及药材防虫、防霉等领域，含铁脱氧剂应用铁易被氧化的性质来完全吸收包装内的氧，从而对包装内的物品起到防氧化作用。当脱氧剂变成红棕色时则失效。下表是一种含铁脱氧保鲜剂的配方。
主要原料 用 量
含碳4%铸铁粉
滑石粉
食 盐
乙 醇 80%
40%
4 g
适量
下列反应式中与铁脱氧原理无关的是( )
A．Fe－2e－===Fe2＋
B．C＋O2===CO2
C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．2Fe(OH)3=====△ Fe2O3＋3H2O
解析：铁脱氧原理的实质是铁发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生成的Fe(OH)2??→O2 Fe(OH)3?→Fe2O3，所以选B。
答案：B
8．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＋2e－===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被腐蚀
解析：本题考查了电化学腐蚀的。钢铁发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，选项A正确。
答案：A
9．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中有NaCl)，第二天便会被腐蚀而出现红褐色铁锈，试回答：
(1)铁锅的腐蚀属于__________腐蚀，其原因是____________。
(2)铁锅锈蚀的电极反应方程式为：负极：__________，正极__________。正、负极电极反应的产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为__________________________________
_____________________________________________。
解析：(1)铁锅的腐蚀属于吸氧腐蚀；因为铁锅是铁合金，其中含碳，铁锅中的铁和碳就会和表面残留的强电解质NaCl的水溶液形成许多微小的原电池；并且NaCl溶液呈中性，所以发生吸氧腐蚀，是电化学腐蚀。
(2)在铁锅中铁比较活泼，做负极，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋；碳做正极，电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3•xH2O。
答案：(1)吸氧腐蚀 铁锅是铁合金，其中含碳，铁锅中的铁和碳就会和表面残留的强电解质NaCl的水溶液形成许多微小的原电池发生电化学腐蚀，并且NaCl溶液呈中性，所以发生的是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀
(2)2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3•xH2O
提升
10．某在A、B、C、D四只小烧瓶中分别放入：干燥的细铁丝；浸过食盐水的细铁丝；浸过清水的细铁丝；食盐水及细铁丝，并使铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)
时间/波动 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
A瓶(盛干燥铁丝) 0 0 0 0 0 0 0
B瓶(盛沾了食盐
水的铁丝) 0 0.4 1.2 3.4 5.6 7.6 9.8
C瓶(盛沾了清
水的铁丝) 0 0 0 0.3 0.8 2.0 3.5
D瓶(盛完全浸没在食盐水中的铁丝) 0 0 0 0 0 0 0
(1)导管中水面为什么上升？____________________。
(2)上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶代号)：__________
(3)实验中的铁生锈属于电化学腐蚀的__________(填腐蚀类型)。
解析：铁丝在一定条件下能够发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀；从题目中给出的条件可以看出，当加入干燥的铁丝时，没有形成原电池的条件，所以很难腐蚀；当加入沾有食盐水的铁丝时，会发生吸氧腐蚀，所以液面上升，当铁丝浸入到溶液中时也没有构成原电池，所以液面没有明显变化。
答案：(1)铁生锈时与空气中O2反应，消耗了O2而使烧瓶中气体压强减小 (2)B＞C＞A＝D (3)吸氧腐蚀
11．某研究小组对铁生锈进行研究。
(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。
①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_____
________________________________________________________。
②铁钉发生电化腐蚀的正极电极反应式为___________________
③实验B所用的水要经过__________处理；植物油的作用是______________________________________________。
④实验C中碱石灰的作用是__________。
(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是__________________________ __________________________________，该实验__________(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。
(3)丙同学为了探究铁锈(Fe2O3•nH2O)的组成，将甲同学实验产生的铁锈刮下来，称取1.96 g这种铁锈，按如图所示装置进行实验。
充分反应后，称得B装置的质量增加0.36 g，C装置的质量增加1.32 g，则根据实验数据，推断铁锈的化学式中n值为__________。
(4)为了保证实验安全，实验开始时应先点燃________(填A或E)处的酒精灯。
解析：(1)铁内部一般含有碳，是铁发生电化学腐蚀时的两个电极，如果再有电解质溶液和氧气即可发生腐蚀；A中的铁钉发生的是吸氧腐蚀，所以电极上反应的物质是氧气提供电子；水中往往溶有一定量的氧气，所以做实验前要先将水煮沸；B装置中0.36 g水即n(H2O)＝0.02 mol，C装置中1.32 gCO2即n(CO2)＝0.03 mol，可推知n(Fe2O3)∶n(H2O)＝0.01∶0.02＝1∶2。故答案可知。
答案：(1)①有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)
②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
③煮沸(或“除去氧气”)，隔绝空气(或“防止氧气与铁接触”)
④吸收水蒸气(或“干燥”“保持试管内干燥环境”)
(2)铁的腐蚀要吸收氧气(或“氧气参与反应”“消耗了氧气”) 使气体体积减少 不能
(3)2 (4)E
12．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，可以采用上图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用__________。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(3)上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。
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锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
(3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接电源的负极。
答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)C (3)负
13．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烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于接触的介质不同，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___________ _________________。决定铁生锈快慢的一个重要因素是____________________________________________________。
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，潮湿是铁生锈的必须前提，而没有潮湿程序对生锈快慢的影响，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－
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥 O2 (3)与O2接触、与水接触 氧气浓度
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