金属的腐蚀与防护—高二化学人教版（2019）选修一课时优化训练
一、单选题
1．河北的钢铁业为中国的工业发展做出了不容忽视的贡献，获得了全国各界的关注和赞叹。钢铁的冶炼原理之一为。下列关于钢铁的生产、腐蚀和防护的说法错误的是( )
A.冶炼时的温度越高，的平衡产率越高
B.粉碎，使其粉末与逆流接触可加快反应速率
C.空气越潮湿，钢铁越易被腐蚀
D.可将钢铁与锌块相连，采用牺牲阳极法减缓钢铁生锈
2．合理的防腐蚀措施对延长跨海大桥使用年限、提高安全性和降低维修成本至关重要。下列措施不正确的是( )
A.涂覆新型聚氨酯系列防腐涂料，能够有效防止大气、海水和阳光对大桥部件的侵蚀
B.采用热浸镀锌对钢材进行防腐蚀处理，以起到永久防护效果
C.水下钢段可以连接外加电源的负极
D.桥梁浪溅区应选择耐腐蚀合金钢
3．表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉（图A）和缠有锌皮的铁钉（图B）放置其中，如图所示。下列说法不正确的是( )
A.图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极的阴极保护法
B.图B中铁钉上的电极反应式：
C.离子在半凝固态的琼脂内可定向移动
D.图A中，会出现蓝、红、蓝三个色块
4．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
5．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
6．某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂（凝固剂，不参与反应）的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和溶液，混合均匀，分别将包裹锌片和铜片的铁钓放入两个培养皿中，观察现象如表。遇到能产生蓝色沉淀，下列有关实验的解题思路不正确的是( )
ⅰ.包裹铜片的铁钉 ⅱ.包裹锌片的铁钉
A.两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀，且铁钉在培养皿ⅰ中腐蚀速度较快
B.该实验证明，若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，侧镀层破损后依旧可以防护
C.培养皿ⅱ中对铁钉的防护是牺牲阳极法
D.随着反应的进行，培养皿ⅰ和ⅱ中均出现红褐色浑浊
7．下列装置（容器中的液体均足量）中，铁的腐蚀速率最快的是( )
A. B. C. D.
8．海底天然气管道的主要材料为钢，损坏的管道在海水中主要发生吸氧腐蚀。下列叙述错误的是( )
A.吸氧腐蚀属于电化学腐蚀
B.改用生铁可以延长管道寿命
C.正极反应式为
D.浓度越大，吸氧腐蚀速率越大
9．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，将装置密封放置一段时间。下列说法不正确的是( )
A.a处生铁发生吸氧腐蚀，b处生铁发生析氢腐蚀
B.一段时间后，a处液面高于b处液面
C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D.a、b两处具有相同的负极反应式：
10． 支撑海港码头基础的钢管桩，常用电化学原理进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C. 此方法在化学上称之为牺牲阳极法
D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
二、填空题
11．高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。
（1）通电时，锌环是___________极，发生___________反应；铁帽上的电极反应式是：___________这种保护金属的方法是___________。
（2）断电时，仍能防止铁帽被腐蚀，这种保护方法是___________；锌环上的电极反应为___________。
12．在日常生活中，金属腐蚀的现象普遍存在，金属腐蚀常常是自发进行的。回答下列问题：
（1）钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀：
①在酸性环境中，主要发生的腐蚀称为_____（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，此时正极上的电极反应式为_____________。
②发生吸氧腐蚀时，每转移0.2mol电子，消耗气体的体积为_____mL（标准状况下）。
（2）钢铁的保护法如图所示：
①图1为____（填“牺牲阳极保护法”或“外加电流法”），此时锌板上发生的电极反应为___________。
②图2中，a为电源的_________（填“正”或“负”）极，判断的理由为_______。
13．（1）已知：25℃、101kPa时，、，试回答下列问题：
①碳的燃烧热是：________（填“”或“”）；
②＝________kJ/mol。
（2）在25℃时，将0.2mol充入2L的密闭容器中，发生反应：。5秒后反应达到平衡，测得的物质的量为0.1mol。试回答下列问题：
①5秒内，＝________mol/（L·s）；
②若将该容器置于冰水中，气体颜色将________（填“变深”“变浅”或“不变”）；
③该反应的平衡常数表达式K＝________。
（3）是中学化学常见的物质。在水溶液中存在如下两个平衡：
已知25℃时，>，则0.1mol/L溶液：
①溶液呈________（填“酸性”“碱性”或“中性”）；
②溶液中________（填“>”“<”或“＝”）。
（4）将除锈后的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。
①几分钟后，可观察到导管中的水柱________；
A.升高
B.降低
②水柱变化的原因是铁钉发生了电化学腐蚀中的________；
A.析氢腐蚀
B.吸氧腐蚀
③该电化学腐蚀的正极反应式为________。
三、实验题
14．某小组同学利用如图所示的装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验。
装置 分别进行的操作 现象
ⅰ.连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞
ⅱ.连好装置一段时间后，向烧杯中滴溶液 铁片表面产生蓝色沉淀
（1）小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验ⅰ中的现象是________________。
②用化学用语解释实验ⅰ中的现象：________________。
（2）查阅资料：具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是________________。
②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下表所示：
实验 滴管 试管 现象
溶液 ⅲ蒸馏水 无明显变化
ⅳNaCl溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
ⅴ溶液 无明显变化
a.以上实验表明：在_____________条件下，溶液可以与铁片发生反应。
b.为探究的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗净）后再进行实验ⅲ，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明的作用是_____________。
（3）有同学认为上述实验仍不严谨。为进一步探究的氧化性对实验ⅱ结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。其中能证明以上影响确实存在的是_______（填字母）。
实验 试剂 现象
A 酸洗后的铁片、溶液（已除） 产生蓝色沉淀
B 酸洗后的铁片、和NaCl混合溶液（未除） 产生蓝色沉淀
C 铁片、和NaCl混合溶液（已除） 产生蓝色沉淀
D 铁片、和盐酸混合溶液（已除） 产生蓝色沉淀
参考答案
1．答案：A
解析：A.反应为放热反应，温度越高，平衡逆移，的平衡产率越低，A错误；
B.粉碎，使其粉末与逆流接触可加快反应速率，B正确；
C.空气越潮湿，越易构成原电池，钢铁越易被腐蚀，C正确；
D.可将钢铁与锌块相连，锌被腐蚀，采用牺牲阳极法减缓钢铁生锈，D正确；
故选A。
2．答案：B
解析：涂防腐涂料，能够隔绝大桥与空气、海水的接触，达到防腐蚀效果，A项正确；钢材镀锌利用了牺牲阳极法，将在一段时间内起到防护效果，但是锌会被逐渐消耗掉，而失去防腐效果，所以无法永久防护，B项错误；水下钢段可以连接外加电源的负极，利用了外加电流法，C项正确；桥梁浪溅区腐蚀性最强，可选择耐腐蚀的合金材料，同时辅以其他防腐手段，D项正确。
3．答案：B
A.BA.B中铁为正极，锌为负极，是牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；
B.根据解题思路可知，图B中铁作正极，电极反应式为：，故B错误；
C.该装置形成原电池，所以离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，故C正确；
D.根据以上解题思路可知，此时铁作负极，发生氧化反应，其电极反应式为：，Fe2+与反应产生蓝色沉淀，铜作正极，其电极反应式为，生成氢氧根，所以铜电极附近变红，由于铜裹在铁的中段，所以琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块，故D正确；
故答案选B。
4．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。
5．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。
6．答案：D
解析：由思路导引可知，A正确。培养皿ⅰ中，Fe的活泼性大于Cu，Fe作负极，电极反应式为；培养皿ⅱ中，Zn的活泼性大于Fe，Zn作负极，电极反应式为，Fe作正极被保护，因此该探究实验证明，若给金属表面镀活泼性比被保护金属强的金属，则镀层破损后依旧可以起到防护作用，B正确。培养皿ⅱ中锌片为负极，Zn发生吸氧腐蚀，铁为正极，铁钉被保护，该保护方法为牺牲阳极法，C正确。培养皿ⅱ中锌为负极，铁为正极，铁受到了保护，不会随着反应的进行出现红褐色浑浊；培养皿ⅰ中铁为负极，被氧化生成亚铁离子，亚铁离子和正极生成的氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和空气中的氧气反应生成氢氧化铁，随着反应的进行会出现红褐色浑浊，D错误。
7．答案：B
解析：A项，无水乙醇属于非电解质，不能构成原电池，铁发生化学腐蚀；B项，构成原电池，Fe为负极，发生失电子的氧化反应，加速铁的腐蚀速率；C项，构成原电池，Al为负极，Fe为正极，Fe被保护，不易被腐蚀；D项，蔗糖属于非电解质，不能构成原电池，铁发生电化学腐蚀，Fe在原电池作负极，可加快铁的腐蚀速率，因此铁的腐蚀速率最快的是选项B。
8．答案：B
解析：电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，A项正确；生铁中的碳含量比钢高，更容易构成原电池，铁被腐蚀更严重，B项错误；正极上得电子被还原，正极反应式为，C项正确；根据反应速率的影响因素可知，浓度越大，吸氧腐蚀速率越大，D项正确。
9．答案：C
解析：a处是中性溶液，生铁发生吸氧腐蚀，b处是酸性溶液，生铁发生析氢腐蚀，A正确。a处发生吸氧腐蚀，消耗导致气体压强减小，b处发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，装置内形成压强差，所以一段时间后，处液面高于b处液面，B正确。a处发生吸氧腐蚀，正极反应式为，反应过程中生成，所以a处溶液pH增大；b处发生析氢腐蚀，正极反应式为，反应过程中消耗，溶液的pH增大，C错误。两处的原电池中，铁都作负极，具有相同的负极反应式：，D正确。
10．答案：C
解析：A.被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，故A正确；B.通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，故B正确；C.该装置属于电解池，所以该方法为外加电流的阴极保护法，故C错误；D.在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故D正确；故选：C。
11．答案：（1）阳；氧化；；阴极电保护法（外加电流阴极保护法）
（2）牺牲阳极保护法；
解析：（1）由题干图示结合解题思路可知，通电时，锌环与电源正极相连，是阳极，电解池中阳极发生氧化反应；铁帽为阴极上，阴极上发生还原反应，故阴极的电极反应式是：，这种保护金属的方法是外接电源的阴极保护法，故答案为：阳；氧化；；外接电源的阴极保护法；
（2）断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成锌离子，Fe作正极，仍能防止铁帽被腐蚀，这种保护方法是牺牲阳极的阴极保护法锌环上的电极反应为，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法；。
12．答案：（1）①析氢；；②1120
（2）①牺牲阳极保护法；；②负；与电源负极相连的电极为阴极
解析：（1）②由电极反应式可得，0.05mol，故1.12L。
13．答案：（1）；－283
（2）0.01；变浅；10
（3）碱性；>
（4）A；B；
解析：
14．答案：（1）①碳棒附近溶液变红
②
（2）①可能氧化Fe生成，会干扰由于电化学腐蚀负极生成的检验
②存在；破坏铁片表面的氧化膜
（3）AC
解析：（1）①实验ⅰ中发生吸氧腐蚀，碳棒为正极，发生得到电子生成的反应，从而使碳棒附近溶液变红。
②正极得到电子生成，电极反应为。
（2）①有同学认为仅通过ⅱ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是具有氧化性，可能将Fe氧化为，影响实验结果。
②对比实验ⅳ和ⅴ，溶液中的对铁的腐蚀无影响，使反应加快；实验表明：在存在的条件下，溶液可以与铁片发生反应；用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜被破坏，再进行实验ⅲ，铁片表面产生蓝色沉淀，则的作用与硫酸相同，也是破坏铁表面的氧化膜。
（3）除去铁片不能发生吸氧腐蚀，只能发生铁片与溶液的反应，从而表明能与铁反应生成，故A符合题意；酸洗后的铁片、和NaCl混合溶液（未除），同时满足两个反应发生的条件，既可能是与铁反应生成，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀，故B不合题意；铁片、和NaCl混合溶液（已除），不能发生吸氧腐蚀，只能是破坏氧化膜，然后与铁反应生成，故C符合题意；铁片、和盐酸混合溶液（已除）反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成，也可能是与铁反应生成，故D不合题意。
