第十四周 金属的腐蚀与防护—高二化学人教版（2019）选修一每周一测
1.下列关于自行车金属部件的防腐措施中，错误的是( )
A.为车架、挡泥板、车座弹簧烤上一层漆
B.为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林
C.对车圈、辐条进行电镀处理
D.把自行车存放在高温、潮湿的地方
2.下列钢铁管道（管桩）或铁钉易被腐蚀的是( )
A B C D
A.A B.B C.C D.D
3.下列金属防腐的措施中，使用牺牲阳极法的是( )
A.科学考察站钢铁设备表面镶嵌铝块 B.金属护栏表面涂漆
C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.水中的钢闸门连接电源的负极
4.小组将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1），从胶头滴管中滴入醋酸溶液，容器中的压强随时间的变化曲线如图2，下列说法不正确的是( )
A.铁粉发生反应：
B.时碳粉上发生了还原反应
C.时压强增大的原因一定是铁发生了析氢腐蚀
D.时，容器中压强明显小于起始压强，原因是铁发生了吸氧腐蚀
5.用压强传感器探究生铁在和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，下列结论中错误的是( )
A.溶液时，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大
D.两溶液中负极反应均为
6.用如图所示的装置研究电化学原理，下列分析中错误的是( )
选项 链接 电极材料 分析
a b
A 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀
B 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极法
C 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水
D 铁 石墨 模拟钢铁防护中外加电流法
A.A B.B C.C D.D
7.将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是( )
A.钢铁设施的电极反应式为
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
8.缺乏氧气的深层潮湿土壤中存在的厌氧细菌会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，这个过程称为厌氧腐蚀，一种理论认为厌氧细菌可促使与反应生成，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.厌氧腐蚀不属于电化学腐蚀厌氧细菌
B.与的反应可表示为
C.钢管发生厌氧腐蚀的产物主要含有
D.输送暖气的管道发生此类腐蚀的速率较快
9.用如图所示的装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，得到具支锥形瓶中压强随时间变化的曲线以及溶解氧（DO）随时间变化的曲线如下：
下列说法中不正确的是( )
A.压强增大主要是因为产生了
B.整个过程中，负极电极反应为
C.时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D.时，正极电极反应为和
10.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.图甲中放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B.图乙中若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀
C.图乙中若将钢闸门与电源的正极相连，则可防止钢闸门腐蚀
D.图丙中若金属M比Fe活泼，则可防止输水管腐蚀
11.铜锈的主要成分有和，其结构如图所示。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，下列说法中不正确的是( )
A.上述铜锈的形成过程中，铜均为负极
B.结构致密，属于无害锈
C.在文物表面涂抹饱和食盐水，能对文物起到保护作用
D.上述铜锈的形成过程中，正极电极反应均为
12.用如图甲所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间的变化关系（图乙）以及溶解氧随时间的变化关系（图丙）。下列说法正确的是( )
A.时，正极电极反应式为
B.整个过程中，负极电极反应式均为
C.时，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D.将铁换成铜进行实验，时，压强随时间变化曲线的走势与铁基本相同
13.如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天后观察现象。
（1）铁钉逐渐生锈，铁钉的腐蚀属于__________（选填“化学”或“电化学”）腐蚀。
（2）若试管内液面上升，则发生_______（选填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，写出正极的电极反应：_______。
（3）若试管内液面下降，则发生_______（选填“析氢”或“吸氧”）
腐蚀，写出负极的电极反应：_______。
（4）若甲为水，乙为海水，测铁钉在_______（选填“甲”或“乙”）中腐蚀更快。
14.研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中的液柱上升缓慢，下列措施可以更快更清晰地观察到水柱上升现象的有__________（填字母）。
A.用纯氧气代替试管内空气
B.用酒精灯加热具支试管提高温度
C.将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D.换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐____________（填“加快”“不变”或“减慢”），你认为影响因素为____________。
时间/min 1 3 4 7 9
液柱高度/cm 0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
（3）为探究铁钉腐蚀实验中a、b两，点所发生的反应，进行以下实验，请补全表格。
实验操作 实验现象 实验结论
向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂 a点附近溶液出现红色 a点电极反应式为①_________
然后再滴加2~3滴②___________ b点周围出现蓝色沉淀 b点电极反应式为③_________
根据以上实验探究，试判断______填（“a”或“b”）为负极，该点腐蚀更严重。
15.铁在生活中应用广泛，请回答下列问题。
（1）用0价铁去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中的反应原理如图所示，则正极的电极反应是________________。
（2）下列装置中可防止铁棒被腐蚀的是_______（填字母）。
①电镀时，镀件与电源的_____极连接，A电极的电极反应是__________。
②图乙是一种钠硫高能电池的结构示意图，M由和制得，其作用是导电和隔膜，该电池的总反应为。则正极反应为__________。用该电池作电源进行④中铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始时相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者的质量差为25.6g，则理论上该钠硫电池负极消耗的质量为__________g。
答案以及解析
1.答案：D
解析：为车架、挡泥板、车座弹簧烤上一层漆，可以隔绝水和空气，防止生锈，A项正确。为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林，用物理方法将链条隔绝水和空气，防止生锈，B项正确。对车圈、辐条进行电镀处理，用化学方法将车圈隔绝空气和水，防止生锈，C项正确。把自行车存放在高温、潮湿的地方，金属与空气、水接触，且在高温下会加快反应速率，易生锈，D项错误。
2.答案：D
解析：图A中构成了电解池，钢制管桩作阴极被保护，故不易被腐蚀，A项错误；图B中镁和铁制输水管构成了原电池，而镁作负极被腐蚀，输水管作正极被保护，故不易被腐蚀，B项错误；图C中铁管道和锌构成了原电池，锌作负极被腐蚀，铁管道作正极被保护，C项错误。
3.答案：A
解析：科学考察站钢铁设备表面镶嵌铝块，Fe、Al、电解质溶液构成原电池，Fe失电子能力小于Al而作正极被保护，所以该保护方法属于牺牲阳极法，A项正确；金属护栏表面涂漆，阻止Fe与空气、水接触，从而防止金属被腐蚀，属于物理方法，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜，阻止Fe与空气、水接触，从而防止金属被腐蚀，属于物理方法，C项错误；水中的钢闸门连接电源的负极，充当电解池的阴极，属于外加电流法，D项错误。
4.答案：C
解析：无论发生化学腐蚀、析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，铁均是失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，反应式为，A正确；时铁，碳在溶液中构成原电池，碳为原电池的正极，在水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，B正确；时压强增大说明铁与醋酸溶液反应生成氢气，使锥形瓶内气体的物质的量增大，反应生成的氢气可能是铁直接与醋酸发生化学腐蚀而得，也可能是铁、碳在醋酸溶液中构成原电池，铁发生析氢腐蚀而得，C错误；时，锥形瓶中压强明显小于起始压强，说明铁、碳在溶液中构成原电池，铁发生了吸氧腐蚀，D正确。
5.答案：C
解析：由图可知，pH=2时压强随着反应的进行而增大，说明反应产生了气体，发生了析氢腐蚀，溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，故A正确；pH=4时压强随着反应的进行而减小，说明反应消耗了气体，发生了吸氧腐蚀，所以在酸性溶液中，生铁可能发生析氢腐蚀也可能发生吸氧腐蚀，故B正确；由两图可知，压强从发生变化到基本保持不变，析氢腐蚀所用的时间长而吸氧腐蚀所用的时间短，因而吸氧腐蚀的速率比析氢腐蚀的速率大，故C错误；析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应均为，故D正确。
6.答案：D
解析：连接，在中性条件下，铁作负极失去电子，石墨作正极，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子，则Fe发生吸氧腐蚀，故A正确；连接，与Fe形成原电池，Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，属于牺牲阳极法，故B正确；连接，作阴极，阴极上氢离子得到电子发生还原反应生成，石墨作阳极，阳极上氯离子失去电子发生氧化反应生成，即电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，故C正确；连接，与电源的正极相连，Fe作阳极，失去电子被腐蚀，故D错误。
7.答案：C
解析：如题图所示的金属防护措施利用了原电池原理，为牺牲阳极法，金属M作负极，钢铁设施作正极。正极金属被保护，不会失电子，故A错误；金属M为原电池的负极，是电子流出的一极，原电池中负极金属一般比正极活泼，因此金属M的活动性比Fe的活动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流向钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量电子，钢铁设施自身金属不再失电子从而被保护，故C正确：海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误。
8.答案：B
解析：钢管中含有碳元素，铁、C与潮湿的土壤中形成原电池，则厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错误；与在厌氧细菌的催化作用下反应生成和，离子方程式为，B项正确；钢管腐蚀过程中，负极铁失去电子生成，与正极周围的结合生成，C项错误；厌氧细菌在高温下变性，失去活性，不能催化此类反应，D项错误。
9.答案：C
解析：pH的溶液酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀而产生氢气，导致锥形瓶内压强增大，A项正确；锥形瓶中的Fe粉和C粉及酸溶液构成了原电池，Fe粉作原电池的负极，其电极反应为，B项正确；若时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的压强会减小，而图中时锥形瓶内的压强几乎不变，说明消耗氧气的同时也产生了氢气，因此除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，C项错误；由图可知，时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的压强增大，说明有产生氢气的析氢腐蚀发生，因此，正极反应为和，D项正确。
10.答案：C
解析：潮湿空气中铁钉能发生吸氧腐蚀，干燥空气中无水，不能发生吸氧腐蚀，铁钉不易生锈，A正确；钢为铁碳合金，断开电源后，钢闸门中铁、碳与海水形成原电池，钢闸门发生吸氧腐蚀，B正确；将钢闸门与电源的负极相连，才可防止钢闸门腐蚀，防腐蚀原理为外加电流法，C错误；若金属M比铁活泼，将M与铁相连，为利用牺牲阳极法保护铁不被腐蚀，D正确。
11.答案：C
解析：铜生成铜锈，铜元素的化合价由0价升高为+2价，发生氧化反应，铜作负极，A正确；结构致密，能防止铜被腐蚀，属于无害锈，结构疏松，不能防止铜被腐蚀，属于有害锈，B正确；在青铜器文物表面涂抹饱和食盐水，可构成原电池，加快了铜的腐蚀，不能起到保护作用，C错误；铜作负极，氧气作正极，氧气在碱性条件下发生还原反应，其电极反应为，D正确。
12.答案：C
解析：由图乙、丙可知，时，具支锥形瓶内的压强减小、溶解氧减少，说明发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为，A错误；整个过程中，锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作原电池的负极，发生的电极反应式为，B错误；若时只发生吸氧腐蚀，那么具支雉形瓶内的压强会下降，而图乙中时，具支雉形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此具支锥形瓶内压强几乎不变，C正确；的溶液酸性较强，因此具支锥形瓶中的Fe粉主要发生析氢腐蚀，产生氢气，导致具支锥形瓶内压强增大，将铁换成铜，铜的活动性在氢之后，只能发生吸氧腐蚀，具支锥形瓶内压强减小，压强随时间变化曲线的走势与铁不同，D错误。
13.答案：（1）电化学
（2）吸氧；
（3）析氢；
（4）乙
解析：（1）由于铁钉中含有大量的杂质碳，能形成很多微小的原电池，故铁钉逐渐生锈，铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。
（2）试管内液面上升，说明试管中的气体压强减小，反应中消耗了，则发生了吸氧腐蚀，吸氧腐蚀的正极反应为。
（3）试管内液面下降，说明试管中气体压强增大，反应过程中有析出，则发生了析氢腐蚀，析氢腐蚀的负极反应为。
（4）甲为水，乙为海水，由于海水中存在大量的电解质，更容易形成原电池，加快腐蚀，则铁钉在乙中腐蚀更快。
14.答案：（1）ACD
（2）减慢氧气的浓度
（3）①
②铁笝化钾溶液
③
解析：（1）由影响化学反应速率的因素进行推导，其中A项中改变的因素为浓度、B项中改变的因素为温度、C项中改变的因素为固体表面积，但B项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，D项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为ACD。
（2）通过表格可知，间隔2min液柱高度的变化，5~7min，7~9min变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，原因是随着反应的进行，空气中氧气的含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢。
（3）铁钓的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式为；b点则为Fe失电子生成，b点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证的存在，电极反应式为；b点作电池的负极，腐蚀更严重。
15.答案：（1）
（2）BD
（3）①负；
②；9.2
解析：（1）由题意可知为电解质，Fe还原水体中的，则Fe作还原剂，失去电子作负极；在正极得到电子发生还原反应产生，应为酸性环境，正极的电极反应为。
（2）A项，该装置为原电池，铁棒作负极，发生氧化反应，加快铁棒的腐蚀，错误；B项，该装置为原电池，铁棒作正极，被保护，正确；C项，该装置不能防止铁棒被腐蚀，错误；D项，该装置为电解池，铁棒作阴极，被保护，正确。
（3）①由电镀池的构成可知，镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解质溶液为含有镀层金属阳离子的盐溶液，在铁件的表面上镀铜，电镀时，镀件与电源的负极连接，A电极对应的金属是铜，其电极反应为。
②根据电池总反应，硫元素的化合价降低，发生还原反应，作正极，电极反应为；根据电镀时两极的电极反应判断，阳极发生反应，阴极发生反应，原电池的负极反应为；若电镀池中两电极的质量开始时相同，电镀完成后二者的质量差为25.6g，则转移0.4mol电子，理论上该电池负极消耗的质量为9.2g。
