《金屬的化學腐蝕與防護》課時練
雙基練習
1．下列各種方法中能對金屬起到阻止或減緩腐蝕作用的措施是()
①金屬表面塗抹油漆②改變金屬的內部結構③保持金屬表面清潔乾燥④在金屬表面進行電鍍⑤使金屬表面形成緻密的氧化物薄膜
A．①②③④B．①③④⑤
C．①②④⑤D．全部
解析：防止金屬腐蝕的常用方法有：a.改變金屬的內部結構；b.覆蓋保護層，如①④⑤；c.電化學防護法，如③可以防止在金屬表面形成原電池而發生腐蝕。
答案：D
2．相同材質的鐵在圖中的四種情況下不易被腐蝕的是()
A．B.
C．D.
解析：在A中，食醋提供電解質溶液環境，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；在B中，食鹽水提供電解質溶液環境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；在D中，酸雨提供電解質溶液環境，鐵鉚釘和銅板分別作負極、正極，形成原電池；在上述三種情況中，都是鐵作負極，鐵容易被腐蝕；在C中，銅鍍層將鐵球覆蓋、使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕。
答案：C
3．大雪後常使用融雪鹽來清除道路積雪。過去常用氯化鈉等無機鹽，降低冰雪的冰點，而現在往往用環保型有機鹽與緩蝕劑，但它們的融雪原理相同。下列敘述不正確的是()
A．環保型有機鹽與緩蝕劑的融雪原理爲鹽溶於水後，使冰雪的冰點降低
B．使用環保型融雪鹽可以減緩對路面和橋樑中鋼筋的腐蝕
C．使用環保型融雪鹽可以減少對植物的危害
D．使用環保融雪鹽主要是給植物補充養分
解析：本題關鍵是弄清鋼鐵的電化學腐蝕原理，使用氯化鈉等無機鹽易形成電解質溶液，加速了鋼鐵的腐蝕，而使用環保型有機鹽與緩蝕劑，不僅能夠起到融雪的效果，而且能夠減少鋼鐵的腐蝕。
答案：D
4．把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液的混合溶液的玻璃皿中(如下圖所示)，經一段時間後，首先觀察到溶液變紅的區域是()
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是電解池，Zn爲陰極，電極產物爲H2和NaOH，b是原電池，Zn發生吸氧腐蝕，Fe爲正極，電極反應式爲O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
答案：B
5．下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是()
A．純銀器表面在空氣中因化學腐蝕漸漸變暗
B．當鍍錫鐵製品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵製品起保護作用
C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是採用了犧牲陽極的陰極保護法
D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕
解析：本題考查了金屬的腐蝕與防護。純銀器表面在空氣中易形成硫化銀而使銀器表面變黑，所以是化學腐蝕，A正確；鐵與錫構成原電池，鐵作負極，加快了鐵的腐蝕，B錯；海輪外殼中的金屬與連接的鋅塊構成原電池，鋅作負極，可以保護海輪，C正確；外加直流電源保護器件時，必須連接電源負極，D錯。
答案：AC
6．鋼鐵的鏽蝕過程中，下列五種變化可能發生的是()
①Fe由＋2價轉化爲＋3價②O2被還原③H＋被還原
④有Fe2O3xH2O生成⑤雜質碳被氧化除去
A．①②B．③④
C．①②③④D．①②③④⑤
解析：鋼鐵在發生電化學腐蝕時，依據介質的不同可以發生兩類原電池反應：(1)當鋼鐵表面的電解質溶液的水膜酸性較強時，鋼鐵發生析氫腐蝕，其電極反應式是正極2H＋＋2e－===H2↑，負極Fe－2e－===Fe2＋；(2)當鋼鐵表面的電解質溶液的水膜酸性較弱或呈中性時，鋼鐵發生吸氧腐蝕，導致鋼鐵表面生成鐵鏽。同時在電解質溶液中還發生了如下一系列的反應：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3xH2O。
答案：C
7．目前脫氧保鮮劑已廣泛用於食品保鮮、糧食及藥材防蟲、防黴等領域，含鐵脫氧劑應用鐵易被氧化的性質來完全吸收包裝內的氧，從而對包裝內的物品起到防氧化作用。當脫氧劑變成紅棕色時則失效。下表是一種含鐵脫氧保鮮劑的配方。
主要原料用量
含碳4%鑄鐵粉
滑石粉
食鹽
乙醇80%
40%
4g
適量
下列反應式中與鐵脫氧原理無關的是()
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：鐵脫氧原理的實質是鐵發生吸氧腐蝕，負極：Fe－2e－===Fe2＋，正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生成的Fe(OH)2――→O2Fe(OH)3―→Fe2O3，所以選B。
答案：B
8．鋼鐵在潮溼的空氣中會被腐蝕，發生的原電池反應爲2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下說法正確的是()
A．負極發生的反應爲Fe－2e－===Fe2＋
B．正極發生的反應爲2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原電池是將電能轉變爲化學能的裝置
D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易被腐蝕
解析：本題考查了電化學腐蝕的知識。鋼鐵發生吸氧腐蝕，負極：Fe－2e－===Fe2＋，正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，選項A正確。
答案：A
9．炒過菜的鐵鍋未及時洗淨(殘液中有NaCl)，第二天便會被腐蝕而出現紅褐色鐵鏽，試回答：
(1)鐵鍋的腐蝕屬於__________腐蝕，其原因是____________。
(2)鐵鍋鏽蝕的電極反應方程式爲：負極：__________，正極__________。正、負極電極反應的產物會繼續發生反應，反應的離子方程式或化學方程式爲__________________________________
_____________________________________________。
解析：(1)鐵鍋的腐蝕屬於吸氧腐蝕；因爲鐵鍋是鐵合金，其中含碳，鐵鍋中的鐵和碳就會和表面殘留的強電解質NaCl的水溶液形成許多微小的原電池；並且NaCl溶液呈中性，所以發生吸氧腐蝕，是電化學腐蝕。
(2)在鐵鍋中鐵比較活潑，做負極，電極反應：2Fe－4e－===2Fe2＋；碳做正極，電極反應：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；總反應爲2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3xH2O。
答案：(1)吸氧腐蝕鐵鍋是鐵合金，其中含碳，鐵鍋中的鐵和碳就會和表面殘留的強電解質NaCl的水溶液形成許多微小的原電池發生電化學腐蝕，並且NaCl溶液呈中性，所以發生的是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕
(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===Fe2O3xH2O
能力提升
10．某學生在A、B、C、D四隻小燒瓶中分別放入：乾燥的細鐵絲；浸過食鹽水的細鐵絲；浸過清水的細鐵絲；食鹽水及細鐵絲，並使鐵絲完全浸沒在食鹽水中。然後裝配成如圖所示的四套裝置，每隔一段時間測量導管中水面上升的高度，結果如下表所示(表中所列數據爲導管中水面上升的高度/cm)
時間/波動
A瓶(盛乾燥鐵絲)0000000
B瓶(盛沾了食鹽
水的鐵絲)
C瓶(盛沾了清
水的鐵絲)
D瓶(盛完全浸沒在食鹽水中的鐵絲)0000000
(1)導管中水面爲什麼上升？____________________。
(2)上述實驗中，鐵生鏽的速率由大到小的排列順序爲(填小燒瓶代號)：__________
(3)實驗中的鐵生鏽屬於電化學腐蝕的__________(填腐蝕類型)。
解析：鐵絲在一定條件下能夠發生吸氧腐蝕和析氫腐蝕；從題目中給出的條件可以看出，當加入乾燥的鐵絲時，沒有形成原電池的條件，所以很難腐蝕；當加入沾有食鹽水的鐵絲時，會發生吸氧腐蝕，所以液麪上升，當鐵絲浸入到溶液中時也沒有構成原電池，所以液麪沒有明顯變化。
答案：(1)鐵生鏽時與空氣中O2反應，消耗了O2而使燒瓶中氣體壓強減小(2)B＞C＞A＝D(3)吸氧腐蝕
11．某研究小組對鐵生鏽進行研究。
(1)甲同學設計了A、B、C一組實驗(如圖)，探究鐵生鏽的條件。經過較長時間後，甲同學觀察到的現象是：A中鐵釘生鏽；B中鐵釘不生鏽；C中鐵釘不生鏽。
①通過上述實驗現象分析，可得出鐵生鏽的外部條件是_____
________________________________________________________。
②鐵釘發生電化腐蝕的正極電極反應式爲___________________
③實驗B所用的水要經過__________處理；植物油的作用是______________________________________________。
④實驗C中鹼石灰的作用是__________。
(2)乙同學爲了達到同樣目的，設計了實驗D(如圖)，發現一段時間後，試管中的液麪升高，其原因是____________________________________________________________，該實驗__________(填“能”或“不能”)說明水對鐵釘生鏽產生影響。
(3)丙同學爲了探究鐵鏽(Fe2O3nH2O)的組成，將甲同學實驗產生的鐵鏽刮下來，稱取1.96g這種鐵鏽，按如圖所示裝置進行實驗。
充分反應後，稱得B裝置的質量增加0.36g，C裝置的質量增加1.32g，則根據實驗數據，推斷鐵鏽的化學式中n值爲__________。
(4)爲了保證實驗安全，實驗開始時應先點燃________(填A或E)處的酒精燈。
解析：(1)鐵內部一般含有碳，是鐵發生電化學腐蝕時的兩個電極，如果再有電解質溶液和氧氣即可發生腐蝕；A中的鐵釘發生的是吸氧腐蝕，所以電極上反應的物質是氧氣提供電子；水中往往溶有一定量的氧氣，所以做實驗前要先將水煮沸；B裝置中0.36g水即n(H2O)＝0.02mol，C裝置中1.32gCO2即n(CO2)＝0.03mol，可推知n(Fe2O3)∶n(H2O)＝0.01∶0.02＝1∶2。故答案可知。
答案：(1)①有水(或電解質溶液)和氧氣(或空氣)
②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
③煮沸(或“除去氧氣”)，隔絕空氣(或“防止氧氣與鐵接觸”)
④吸收水蒸氣(或“乾燥”“保持試管內乾燥環境”)
(2)鐵的腐蝕要吸收氧氣(或“氧氣參與反應”“消耗了氧氣”)使氣體體積減少不能
(3)2(4)E
12．鋼鐵很容易生鏽而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材佔世界鋼鐵年產量的.四分之一。
(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式爲__________________。
(2)爲了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以採用上圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以採用__________。
A．銅B．鈉
C．鋅D．石墨
(3)上圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的__________極。
解析：(1)發生吸氧腐蝕時，負極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。
(2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解，而鐵被保護，屬於犧牲陽極的陰極保護法。
(3)屬於外加電流的陰極保護法，需把被保護的鐵閘門連接電源的負極。
答案：(1)負極：2Fe－4e－===2Fe2＋
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)C(3)負
13．鐵生鏽是比較常見的現象，某實驗小組爲研究鐵生鏽的條件，設計了以下快速、易行的方法：
首先檢查製氧氣裝置的氣密性，然後按連接好裝置，點燃酒精燈給藥品加熱，持續3分鐘左右，觀察到的實驗現象爲：①直形管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發生鏽蝕；②直形管管中乾燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發生鏽蝕；③燒杯中潮溼的鐵絲依然光亮。
試回答以下問題：
(1)由於接觸的介質不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實驗中鐵生鏽屬於__________。能表示其原理的反應方程式爲________________________________________________________。
(2)儀器A的名稱爲__________，其中裝的藥品可以是__________________，其作用是___________________________。
(3)由實驗可知，該類鐵生鏽的條件爲____________________________。決定鐵生鏽快慢的一個重要因素是____________________________________________________。
解析：鋼鐵在潮溼環境下形成原電池，發生電化學腐蝕。此實驗在直形管中的現象說明，潮溼是鐵生鏽的必須前提，而沒有潮溼程序對生鏽快慢的影響，直形管實驗與燒杯實驗的對比，則說明O2濃度是影響生鏽快慢的一個重要因素。
答案：(1)電化學腐蝕負極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極；2H2O＋O2＋4e－===4OH－
