w ww.ks5u.com

高中同步测试卷(十一)

第十一单元　金属的腐蚀与防护、电化学综合应用

(时间：90分钟　满分：100分)

一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)

1．金属的腐蚀造成了相当大的经济损失和环境污染，因此，人们采用很多方法防止金属的腐蚀。下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(　　)

A．铁壳轮船在河水中航行比在海水中航行更易被腐蚀

B．常温下，铁易被干燥的氯气腐蚀

C．钢铁发生吸氧腐蚀时，发生的负极反应为O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－

D．为了防止枪炮表面的钢铁被腐蚀，可以在钢铁表面进行烤蓝处理

2．下列叙述不正确的是(　　)

A．铁表面镀锌，锌作阳极

B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C．钢铁的腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑

3．铜板上的铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)

A．正极的电极反应：2H^＋＋2e^－===H₂↑

B．此过程中还涉及的反应：4Fe(OH)₂＋2H₂O＋O₂===4Fe(OH)₃

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe流向Cu

4．用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下。分析图像，以下结论错误的是(　　)

A. 溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀

B. 在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀

C. 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快

D. 两溶液中负极反应均为：Fe－2e^－===Fe^2＋

5．某课外活动小组，为研究金属的腐蚀和防护的原理，做了以下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液。按如图所示的装置进行实验，过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是(　　)

A．B中导气管产生气泡

B．B中导气管里形成一段水柱

C．金属片剪口变红

D．锌被腐蚀

6．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的CaF₂­CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是(　　)

A．由TiO₂制得1 mol金属Ti，理论上外电路通过2 mol电子

B．阳极的电极反应式为C＋2O^2－－4e^－===CO₂↑

C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少

D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极

7．光亮的铁钉在下列情况下最易生锈的是(　　)

8．下列说法正确的是(　　)

A．用甲装置电解精炼镁 B．用乙装置验证试管中铁丝发生析氢腐蚀

C．用丙装置构成铜锌原电池 D．用丁装置对二次电池进行充电

9．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的措施是(　　)

①金属表面喷油漆　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

10．如图所示为钢铁的两种电化学腐蚀：

下列说法正确的是(　　)

A．C表面发生氧化反应

B．图②中，钢铁被腐蚀的最终产物为FeO

C．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主

D．图②中，正极反应式为O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－

11．以下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．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈

C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗

12．埋在地下的铸铁输油管道，在下列情况下，被腐蚀的速率最慢的是(　　)

A．含铁元素较多的酸性土壤 B．潮湿疏松的碱性土壤

C．干燥致密不透气的碱性土壤 D．含炭粒较多，潮湿透气的中性土壤

13．下列有关说法中正确的是(　　)

A．在空气中纯铜器表面因发生电化学腐蚀而渐渐变绿

B．输油管道内在有原油中的含硫化合物参与情况下的腐蚀属于电化学腐蚀

C．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

D．在金属机械上涂油可以预防金属腐蚀

14．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu­Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn­MnO₂干电池自放电腐蚀主要是由MnO₂的氧化作用引起的

15.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是(　　)

A．液滴中的Cl^－ 由a区向b区迁移

B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应式为O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe^2＋由a区向b区迁移，与b区的OH^－形成Fe(OH)₂ ，进一步氧化、脱水形成铁锈

D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e^－===Cu^2＋

16.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如右图)上，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻后取出，然后置于空气中，铝箔表面很快生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是(　　)

A．从溶液中取出的铝箔上附有少量的液态金属单质

B．“白毛”快速形成的原因可能是铝箔表面形成了原电池

C．铝与氧气反应放出大量的热

D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物

二、非选择题(本题包括4小题，共52分)

17．(12分)金属防护有多种方法。

(1)在金属上喷油漆可以防腐的原因是______________________，将钢铁制品进行表面钝化处理可以防腐的原因是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)镀铜可防止铁制品被腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极，在此过程中，两个电极上质量的变化值：阴极________阳极(填“>”“<”或“＝”)。

(3)电化学原理可用于金属防护中，如图所示的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，则该电化学防护法称为____________________。

18．(11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，设计了如图所示的快速、易行的实验：

首先检查制取氧气装置的气密性，然后按图所示连接好装置，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：①硬质玻璃管中干燥的团状细铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；②硬质玻璃管中潮湿的团状细铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；③烧杯中潮湿的团状细铁丝表面依然光亮。

试回答下列问题：

(1)根据与金属接触的介质不同，金属腐蚀可分成不同类型，本实验中铁生锈属于________，能表示其原理的电极反应为

________________________________________________________________________。

(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

________________________________________________________________________。

19．(16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：材质相同的无锈铁钉数个，食盐水、碳酸溶液、植物油各适量。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，用大小相同的试管进行实验。

(1)请完成以下实验设计表格，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

(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层等防腐措施，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，可降低铁闸门的腐蚀速率

20．(13分)历史上铝制饭碗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：

①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)。

②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__________________________________

________________________________________________________________________。

参考答案与解析

1．[导学号75940201]　解析：选D。海水中盐的含量高，加速了金属的电化学腐蚀，A错误。在常温下，干燥的氯气与铁不反应，B错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为Fe－2e^－===Fe^2＋，C错误；在钢铁表面进行烤蓝处理，则钢铁表面形成一层致密的氧化膜，能阻止金属被腐蚀，D正确。

2．[导学号75940202]　解析：选C。A项，要在铁表面镀锌，铁作阴极，锌作阳极；B项，锌的活动性比铁的强，锌失去电子而保护了船体；C项，钢铁发生吸氧腐蚀时正极吸收氧气；D项，Cl^－失去电子的能力大于OH^－的，电解饱和食盐水时，Cl^－在阳极失去电子变为Cl₂。

3．[导学号75940203]　解析：选A。铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应为2Fe－4e^－===2Fe^2＋，正极的电极反应为O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－，溶液中发生反应：Fe^2＋＋2OH^－===Fe(OH)₂↓。生成的Fe(OH)₂继续被氧化：4Fe(OH)₂＋2H₂O＋O₂===4Fe(OH)₃，Fe(OH)₃脱去一部分水形成铁锈。

4．[导学号75940204]　解析：选C。根据图像，当pH＝2时锥形瓶中气体压强越来越大，说明气体越来越多，发生析氢腐蚀，当pH＝4时，锥形瓶内的压强越来越小，说明气体被消耗，发生吸氧腐蚀，故A、B说法正确；C.根据图像，当反应达到平衡时，吸氧腐蚀需要的时间短，说明反应速率快，因此吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀，故C说法错误；D.无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极上均发生反应：Fe－2e^－===Fe^2＋，故D说法正确。

5．[导学号75940205]　解析：选A。Zn、Fe与NaCl溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，负极：Zn－2e^－===Zn^2＋，锌被腐蚀，正极：O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－，遇酚酞变红，且使锥形瓶中气压减小，B中导管中有水柱上升。

6．[导学号75940206]　解析：选B。A选项，由TiO₂制得1 mol金属Ti，Ti由＋4价变到0价，理论上外电路通过4 mol电子，A错误；B选项，阳极反应式为C＋2O^2－－4e^－===CO₂↑，B正确；C选项，制备钛时，发生反应：2CaO＋C=====2Ca＋CO₂↑，2Ca＋TiO₂=====Ti＋2CaO，由此可知，CaO的量不变，C错误；D选项，若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接PbO₂电极，D错误。

7．[导学号75940207]　解析：选B。本题从考虑原电池形成的条件分析铁的生锈，A项在干燥的空气中，缺少水膜很难形成原电池；在B中空气和水的交界面处最容易形成原电池，使铁钉生锈；C中植物油不是电解质溶液，无法形成原电池；D中蒸馏水内含O₂较少，难以发生电化学腐蚀。

8．[导学号75940208]　解析：选B。由于Mg^2＋在溶液中不放电，A项错；丙图中发生置换反应，不能形成原电池，C项错；丁图中对二次电池进行充电时，电池的正极应与外电源的正极相连，D项错。

9．[导学号75940209]　解析：选D。防止金属腐蚀的最关键的问题是使金属与空气和电解质溶液隔绝，最常用的做法是外加保护层，如本题中的①、④、⑤；再就是进行化学防护，另外还有改变金属的内部结构，如制成不锈钢等。

10．[导学号75940210]　解析：选D。图①中有H₂产生，为析氢腐蚀，图②中吸收O₂，为吸氧腐蚀。无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，均为钢铁里的铁和少量的C与钢铁表面的电解质溶液薄膜构成的原电池所造成的电化学腐蚀，C均作正极，表面发生还原反应，A项错误；钢铁吸氧腐蚀的最终产物为Fe₂O₃·xH₂O，B项错误；生活中钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀(图②)为主，C项错误；发生吸氧腐蚀时，正极为O₂得电子发生还原反应，电极反应式为O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－，D项正确。

11．[导学号75940211]　解析：选D。黄铜(铜锌合金)若发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜，故黄铜制作的铜锣不易产生铜绿，A项正确；生铁中含有较多的碳，比纯铁芯在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈，B项正确；铁质器件附有铜配件时，在接触电解质溶液时，铁是原电池的负极，易被腐蚀，C项正确；银质奖牌久置后可与氧气或H₂S反应生成银的化合物而表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，答案为D。

12．[导学号75940212]　解析：选C。从破坏原电池形成的条件考虑，在干燥致密不透气的碱性土壤中最难形成原电池，即铁被腐蚀的速率最慢。

13．[导学号75940213]　解析：选D。纯铜器的颜色变绿是因为Cu与空气中的O₂、H₂O和CO₂反应生成了Cu₂(OH)₂CO₃，与电化学腐蚀无关，A错误；输油管道内的腐蚀属于化学腐蚀，B错误；空气与水交界处氧气充足，易发生电化学腐蚀，C错误；D项操作可有效地将金属与空气隔绝开，D正确。

14．[导学号75940214]　解析：选B。图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A错误；图b中开关置于M时，Cu­Zn合金作负极，由M改置于N后，Cu­Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C错误；图d中Zn­MnO₂干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原性引起的，D错误。

15．[导学号75940215]　解析：选B。由题中信息可知，液滴边缘应为正极区，电极反应为O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－，液滴下的铁构成了负极区，发生氧化反应，Cl^－向负极区即a区移动，故A、C两项错误，B项正确；铁、铜、NaCl溶液构成原电池，铁为负极发生腐蚀，电极反应：Fe－2e^－===Fe^2＋，故D项错误。

16．[导学号75940216]　解析：选D。铝和铝置换出的汞及盐溶液在一起，满足构成原电池的条件，铝在通常情况下与氧气反应很慢，但在汞的存在下，铝与氧气快速地反应生成不整齐的氧化铝；汞是不活泼金属，常温下难与O₂反应；由实验现象知，铝与氧气反应放热。A、B、C正确，D错误。

17．[导学号75940217]　解析：(2)工作时因阳极溶解的铜会在阴极上全部析出，故两个电极的质量变化相同。(3)当X是碳棒时，铁与其只有构成电解池且铁作阴极时才能受到保护，此时K应与N相连；当X是锌时，此时K与M相连，锌与铁可构成原电池，且因锌比铁活泼而作负极，保护了铁。

答案：(1)将金属与空气、水等物质隔离开　钝化后钢铁表面可形成致密的氧化物保护膜，从而防止金属被继续腐蚀

(2)＝

(3)N　牺牲阳极的阴极保护法

18．[导学号75940218]　解析：本实验的关键点是团状细铁丝是干燥的还是潮湿的，另外从题目信息可知，用KMnO₄制取氧气，因此氧气的浓度也是一个重要因素。此实验在硬质玻璃管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必要前提；而当铁的潮湿程度相同时如硬质玻璃管实验与烧杯实验的对比，则不用考虑潮湿程度对生锈快慢的影响，说明O₂的浓度是影响铁生锈快慢的重要因素。

答案：(1)吸氧腐蚀　负极：2Fe－4e^－===2Fe^2＋；正极：2H₂O＋O₂＋4e^－===4OH^－

(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　氧气浓度

19．[导学号75940219]　解析：(1)(Ⅰ)探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响，因此应保证温度不变(仍为298 K)，改变电解质溶液(选用碳酸溶液)。(Ⅱ)探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此应保持电解质溶液不变(仍为食盐水)，改变温度(308 K)。(Ⅲ)探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响，因此应保证温度不变(仍为298 K)，改变试管内液体(选用植物油)。(2)A项涂油漆保护铁门、铁窗，使铁门、铁窗与周围物质隔开，正确；放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，B错、C正确；D项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。

答案：(1)

(2)AC

20．[导学号75940220]　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Al^3＋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)Al^3＋＋3e^－===Al　b

(2)①2Al＋2OH^－＋2H₂O===2AlO＋3H₂↑

②2Al＋3H₂O－6e^－===Al₂O₃＋6H^＋　铝、Al₂O₃均是两性物质，pH过大或过小均会导致它们溶解