2022高中化学第三单元化学与材料的发展3.2.2金属的腐蚀及防止课时过关能力提升新人教版选修2 课时过关能力提升1美籍华裔科学家钱永健曾获得诺贝尔化学奖。16岁时,他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目,荣获“美国西屋科学天才奖”。下列叙述正确的是()A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程B.将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连,正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀C.合金的熔点都高于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也比其成分金属强D.铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e-Fe3+,继而形成铁锈解析：A项,金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程,故错误;C项,合金的熔点一般比其成分金属的熔点低,错误;D项,铁铆钉处发生的反应为Fe-2e-Fe2+,错误。答案：B2下列各种金属防护的方法中:金属表面涂抹油漆改变金属内部结构保持金属表面清洁干燥在金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()A.B.C.D.答案：D3为了探究金属腐蚀的条件和快慢,某课外学习小组用不同的细金属丝将一根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间,下列对实验结果的描述错误的是()A.实验结束时,装置(1)左侧的液面一定会下降B.实验结束时,装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低C.实验结束时,铁钉b腐蚀最严重D.实验结束时,铁钉c几乎没有被腐蚀解析：A中是Fe与盐酸酸雾的一般化学腐蚀,因产生H2导致装置(1)左侧管内压强增大,故左侧液面下降;装置(2)铜铁盐酸构成原电池,Fe作负极,被腐蚀,正极是Cu作电极,正极上H+放电产生H2,原电池反应速率大于一般化学反应,Fe腐蚀快,产生H2多,故实验结束装置(1)左侧液面一定比装置(2)高;装置(3)中由于浓硫酸吸水,在干燥的空气中铁钉几乎没有被腐蚀。答案：B4相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()解析：A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,铁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;C中铜镀层把铁完全覆盖,构不成原电池而不被腐蚀。答案：C5下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C.钢铁发生析氢腐蚀时正极放出氢气D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用解析：在生铁、普通钢、不锈钢中,生铁的含碳量最高。答案：B6保护埋在地下的钢管常用如图所示方法,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法中正确的是()A.金属棒X的材料可能为铜B.金属棒X的材料可能为钠C.钢管附近土壤的pH可能会上升D.这种方法称为外加电流的阴极保护法解析：由图中看出该法为牺牲阳极的阴极保护法,故X的金属活动性应大于铁的活动性,但金属钠活动性太强,能与H2O、CO2等直接反应,故A、B、D项均错误;O2在钢管处发生得电子的还原反应:O2+4e-+2H2O4OH-,C项正确。答案：C7下列事实与电化学腐蚀无关的是()A.光亮的自行车钢圈不易生锈B.黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿C.铜、铝电线一般不连接起来作导线D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈解析：自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属,阻止了钢铁与空气的接触,所以不易生锈,与电化学腐蚀无关。答案：A8钢铁生锈过程发生如下反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是()A.反应生成2 mol Fe(OH)2与反应有4 mol Fe(OH)2参加反应时,二者电子转移数目相等B.反应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：B项,反应氧化剂为O2,不包含H2O;C项,两种金属形成原电池,加快钢质水管的腐蚀;D项,钢铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀。答案：A9现有汽车、机器上的齿轮、门把手、锯条、铁洗脸盆、铁柜、铁轴、剪刀等常见的铁制品,为防止它们生锈,通常采用下面哪一种方法(填序号)。(1)在表面刷一层油漆。(2)在表面涂上机油。(3)在表面镀上一层其他金属。(4)在表面烧制搪瓷。(5)使其表面形成致密的氧化膜。解析：(1)汽车、铁柜等铁制品强调外观,通常是在表面刷一层油漆来防止铁生锈。(2)机器上的齿轮、铁轴,这些部位往往摩擦较多,且具有传动性能,不能使用漆来防锈,通常是在表面涂上机油来防止铁生锈。(3)门把手因为要求其表面美观光滑,且接触手等,通常是在表面镀上一层其他金属来防止铁生锈。(4)铁洗脸盆,由于不能够有异味且必须经得起温度变化,通常是在表面烧制搪瓷来防止铁生锈。(5)锯条、剪刀等铁制品,由于使用中需要摩擦系数小,所以不宜使用刷漆的方式防锈。同时由于使用过程中来回拉动,所以抹油很快就会擦拭干净,通常是使其表面形成致密的氧化膜来防止铁生锈。答案：(1)(2)(3)(4)(5)10市场上出售的“热敷袋”中的成分主要是铁粉、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”用塑料袋密封,使用时从袋中取出轻轻揉搓就会放出热量,用完后袋内有大量铁锈生成,回答下列各问题:(1)“热敷袋”放出的热量来自。(2)碳粉和氯化钠的作用分别是。(3)写出有关的电极反应式和化学方程式。答案：(1)铁粉发生氧化反应放出的热量(2)碳粉构成原电池的正极,氯化钠溶液起电解质溶液作用,从而形成原电池,加速铁的氧化(3)负极:2Fe-4e-2Fe2+正极:2H2O+O2+4e-4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2进一步发生的反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2O或2Fe(OH)3Fe2O3nH2O+(3-n)H2O11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的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的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续表序号内容实验现象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)(4)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重,在不影响观瞻效果的条件下,除用加保护层法保护外,请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理:。解析：由铁丝所接触的介质和实验现象(铁丝表面变灰暗)得出发生了电化学腐蚀的实验有3、4、5、6,负极Fe失去电子变成Fe2+被腐蚀,正极均为O2得电子结合水生成OH-,其腐蚀的实质就是金属单质失去电子发生氧化反应生成金属阳离子的过程;对金属进行防护应从改变物质的内部结构,从覆盖保护层、电化学原理等方面进行分析。答案：(1)3、4、5、6Fe-2e-Fe2+(或2Fe-4e-2Fe2+)2H2O+O2+4e-4OH-(2)湿度、温度、O2浓度、电解质是否存在(3)电镀等表面覆盖保护膜法、牺牲阳极的阴极保护法(4)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下,定期更换;原理是:使文物成为原电池的正极(或使铜文物用导线连接直流电源的负极,正极用导线连接埋入地下的导体。原理是:使文物成为电解池的阴极)12钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式为。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀。(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是(写元素名称),B电极的电极反应式是。若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为 mol。镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因。解析：(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物,与盐酸反应后生成了三价铁离子,而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(2)B中锌比铁活动性强,为牺牲阳极的阴极保护法,D为外加电流的阴极保护法。A、C均易使铁棒腐蚀。(3)在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极,当析出1 mol铜时两电极的质量差为64+64=128(g),转移2 mol电子,当质量差为5.12 g时,电路中通过的电子为0.08 mol;镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,因为镀铜铁的镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀。答案：(1)2FeCl3+Fe3FeCl2(2)BD(3)铜Cu2+2e-Cu0.08铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀(其他合理答案也可)