高中化学教师资格证笔试练题第四章 第三节金属的腐蚀与防护 专题练.docx
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高中化学教师资格证笔试练题第四章第三节金属的腐蚀与防护专题练
第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护专题练
一、单选题(共16题)
1.如图所示装置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液,放置一定时间后,装置中的四块相同锌片,腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( )
A. ③①④②
B. ①②④③
C. ②③④①
D. ②①④③
2.青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是( )
A. 腐蚀过程中,青铜基体是正极
B. 若有64gCu腐蚀,理论上耗氧体积为22.4L(标准状况)
C. 多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,因为改变了反应的焓变
D. 为防止腐蚀,可通过导线将铜器与直流电源负极相连
3.化学知识无处不在,下列家务劳动涉及的化学知识错误的是( )
选项
家务劳动
化学知识
A
将切过咸菜的钢制刀具洗净并擦干
减缓钢铁的电化学锈蚀
B
给花木施肥时,草木灰不与硝酸铵共施
草木灰与硝酸铵反应造成肥效降低
C
用温热的纯碱溶液清洗厨具油污
油脂在热的纯碱溶液中更易发生水解
D
用富含淀粉的谷物酿酒
淀粉水解为葡萄糖后再氧化为乙醇
A. A
B. B
C. C
D. D
4.如图所示是探究发生腐蚀的装置图。
发现开始时U形管左端红墨水水柱下降,一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。
下列说法错误的是( )
A. 两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe-2e-=Fe2+
B. 开始时发生的是析氢腐蚀
C. 一段时间后发生的是吸氧腐蚀
D. 析氢反应的总反应式为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
5.海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵蚀,常用外加电流法对其进行保护,如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。
下列说法错误的是( )
A. 钢制管桩应与电源的负极相连
B. 通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C. 高硅铸铁及钢制管桩周边没有电极反应发生
D. 保护电流应该根据环境条件变化进行调整
6.根据下列实验操作和现象所得结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
在一块已除锈的铁片上滴1滴含有酚酞的食盐水,静置2~3min,溶液边缘出现红色
铁片上发生了吸氧腐蚀
B
向pH=3的醋酸溶液中,加入少量醋酸铵固体,溶液pH增大
醋酸铵溶液呈碱性
C
用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试剂瓶瓶口,试剂瓶瓶口有白烟生成
该试剂瓶中盛装的是浓盐酸
D
将大理石与稀盐酸反应得到的气体直接通入足量澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊
Cl的非金属性比C的强
A. A
B. B
C. C
D. D
7.下列说法不正确的是( )
A. 保护天然气管道时,将铁制管道与电源的正极相连
B. 等物质的量的铁完全腐蚀生成Fe2O3后,发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀过程中消耗O2的物质的量之比为1∶3
C. 电解精炼铜,用粗铜作阳极,纯铜作阴极,CuSO4溶液作电解质
D. 在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀速率
8.化学与生产生活息息相关,下列有关叙述错误的是
A. 镀锡铁的抗腐蚀性比镀锌铁更强
B. 给手机充电时,电能转化为化学能
C. 泡沫灭火器的化学反应原理涉及水解反应
D. 电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,原理是牺牲阳极的阴极保护法
9.在古代,中国长期以丝绸、瓷器、茶叶等为国家名片,新中国成立以来,“中国名片”有中国航天、军事、天文等,这些领域的发展受到全世界瞩目,而这些领域与化学更有着密切的联系。
下列说法错误的是( )
A. “天宫二号”空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能
B. “蛟龙”号潜水器所使用的钛合金材料具有强度大、密度小、耐腐蚀等特性
C. “歼-20”飞机上大量使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
D. 港珠澳大桥设计使用寿命120年,水下钢柱镶锌块以利用牺牲阳极的阴极保护法防腐蚀
10.全世界每年因钢铁锈蚀造成了巨大的损失,下列有关说法错误的是( )
A. 钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能
B. 钢铁腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
C. 如图所示,将导线与金属锌相连可保护地下铁管
D. 如图所示,将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管
11.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A. 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣易产生铜绿
B. 镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时,镀锡铁中铁的腐蚀速率更慢
C. 轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D. 不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面上镀上了铬
12.验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )
A. 对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B. 对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D. 将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
13.研究性学习小组用如图装置研究钢铁在海水中的腐蚀与防腐,
下列说法正确的是( )
A. 1中只发生化学腐蚀
B. 2中发生的是析氢腐蚀
C. 3为外加电流的阴极保护法
D. 钢铁被腐蚀的速率:
1>2>3
14.下列叙述中错误的是( )
A. 电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,采用的是牺牲阳极的阴极保护法
B. 葡萄酒中含维生素C等多种维生素,通常添加微量
防止营养成分被氧化
C. 复方氢氧化铝、碳酸氢钠片、雷尼替丁等抗酸药均能抑制胃壁细胞分泌盐酸
D. 2020年1月我国爆发了新冠肺炎疫情,可采用“84”消毒液来杀灭新型冠状病毒
15.化学在生产和生活中有着重要的应用。
下列说法错误的是( )
A. 可用铝槽盛放浓硝酸
B. 下酸雨时铜银合金制品可发生析氢腐蚀
C. 碳铵生产中碳化塔连接电源负极可保护塔身不被腐蚀
D. 在农村推广建立沼气池,既能有效利用生物质能,也能为农业生产提供优质肥料
16.下列说法中正确的是( )
A. 钢铁水闸可用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法进行防护
B. 电解水生成H2和O2的实验中,可加入少量盐酸或硫酸增强导电性
C. 同一可逆反应使用不同的催化剂时,高效催化剂可增大平衡转化率
D. 升高温度能使吸热反应速率加快,使放热反应速率减慢
二、综合题(共4题)
17.
(1)依据反应:
2Ag+(aq)+Cu(s)
Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图甲所示。
①电极X的材料是________;Y溶液可以是________;
②银电极上发生的电极反应式是________。
③在电池放电过程中,盛有饱和KCl琼脂溶胶的盐桥中,向CuSO4溶液一端扩散的离子是________(填离子符号)。
(2)金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,可以采用电化学手段进行防腐。
①炒菜的铁锅未及时清洗容易生锈。
写出铁锅生锈过程的正极反应式________。
②为了减缓某水库铁闸门被腐蚀的速率,可以采用下图乙所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填写字母序号)。
A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨
③图丙所示方案也可以减缓铁闸门的腐蚀速率,则铁闸门应连接直流电源的________极。
(3)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。
有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是:
NiO2+Fe+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2。
①若此蓄电池放电时,该电池某一电极发生还原反应的物质是________(填序号)。
A.NiO2 B.Fe C.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2
②该电池放电时,正极附近溶液的pH________(填增大、减小、不变)
③充电时该电池阳极的电极反应式________。
18.金属的腐蚀和防护在我们的生活中很常见。
(1)下图是为了减缓海水对钢闸门A、C的腐蚀而采取的措施,其中图1利用B的金属性比铁强来保护A,该方法称为________法;若采用图2所示原理来减缓钢闸门C的腐蚀,则C应与直流电源的________(填“正极”或“负极”)相连。
(2)为除去银器表面的硫化银(Ag2S),可采用如下方法:
向一个铝制容器中加入食盐溶液,将银器浸人食盐溶液中,使银器与铝接触良好。
过一段时间,银器表面变为银白色,并有H2S气体和少量白色絮状沉淀生成,则正极的电极反应式为________。
(3)青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图。
①腐蚀过程中,负极是________ (填“a”“b”或“c”)。
②已知环境中的Cl-扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈[Cu2(OH)3Cl],该反应的离子方程式为________。
19.按如图所示装置进行下列不同的操作,请回答有关问题:
操作:
①只接通K1;②只接通K2;③只接通K3;④都断开。
(1)铁棒的腐蚀速率由大到小的顺序是________(填操作序号)。
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、SO42-等杂质,必须精制后才能供电解使用。
精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是________(填序号)。
(3)若把U形管中的NaCl溶液换成100mL0.1mol/L的CuSO4溶液,且只进行操作②,则当电路中通过0.01mol电子时:
(填“铁”或“石墨”)________电极增重________g,此时溶液的pH=________(忽略溶液体积变化)。
(4)若把U形管中的NaCl溶液换成加入了2molAgNO3、1molNa2SO4和1molBaCl2后的溶液,且只进行操作②,则装置中可观察到的现象为:
________。
通电一段时间后,氧化产物与还原产物的质量比为________。
20.利用下列反应:
设计一个原电池,请选择适当的材料和试剂。
(1)I.请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液
写化学式
:
正极为________,电解质溶液:
________;
(2)负极反应式:
________;
(3)溶液中
向________极移动。
(4)II.A,B,C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
B中Sn极的电极反应式为________。
(5)比较A,B,C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是________。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】①铜锌构成原电池,锌为负极失电子,发生电化学腐蚀,加快锌的腐蚀;②外加电源,构成电解池,锌接正极,为阳极,失电子,加快腐蚀且由电解池引起的腐蚀速率大于原电池引起的腐蚀;③图中构成电解池,锌接负极,为阴极,得电子,为外加电流的阴极保护法,锌不易被腐蚀;④为锌的化学腐蚀;
腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③,B项符合题意;
故答案为:
B。
【分析】电化学腐蚀较化学腐蚀快,金属得到保护时,腐蚀较慢,作原电池正极和电解池阴极的金属被保护,金属腐蚀快慢顺序是:
电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阳极。
2.【答案】D
【解析】【解答】A.根据图示可知,青铜基体电极有Cu2+产生,Cu化合价升高,发生氧化反应,作负极,A不符合题意;
B.在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64gCu腐蚀转移2mol电子,在标况下,理论上耗氧体积为
,B不符合题意;
C.反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关,故反应焓变不变,C不符合题意;
D.将铜器与直流电源负极相连,则铜器做阴极,采用外加电流的阴极保护法防止腐蚀,D符合题意;
故答案为:
D。
【分析】A、根据原电池种,失电子为负极解答;
B、根据反应原理,Cu——Cu2+,O2——OH-,按照转移电子数相同解答;
C、考察催化剂降低反应体系的活化能,不改变生成物的多少与焓变值;
D、考察原电池种Cu为负极,可与电源负极连接形成电解池的阴极,进行防腐蚀;
3.【答案】D
【解析】【解答】A.咸菜的腌制过程中加入食盐(电解质),钢铁在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀,将刀具洗净并擦干,可以减缓钢铁的电化学腐蚀,故A不选;
B.草木灰(碳酸钾)与硝酸铵混合后会发生双水解,产生氨气会挥发,造成氮元素的损失,肥效降低,所以草木灰不与硝酸铵共施,故B不选;
C.盐的水解为吸热过程,温水促进盐的水解,即
,
增大,在碱性环境下油脂水解完全,故C不选;
D.淀粉酿酒
,
,则不是葡萄糖被氧化为乙醇,而是被还原成乙醇,
故答案为:
D。
【分析】A.咸菜含有食盐可形成电解质溶液,而钢制道具是合金易在电解质溶液中形成原电池
B.主要考虑的是碳酸根水解显碱性,铵根水解呈酸性,可以相互促进导致肥效降低
C.水解是吸热反应,温度越高越水解,除污效果越好
D.不是氧化为乙醇而是在酶的作用下进行
4.【答案】D
【解析】【解答】A.无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,铁都作负极,负极上发生的电极反应式都为Fe-2e-═Fe2+,故A不符合题意;
B.pH=3的雨水说明该雨水是酸雨,溶液中溶有二氧化硫,酸性条件下,钢铁能发生析氢腐蚀,所以开始时,发生的是析氢腐蚀,故B不符合题意;
C.一段时间后,亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子,发生的是吸氧腐蚀,故C不符合题意;
D.析氢腐蚀的总反应为:
Fe+2H+=Fe2++H2↑,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2发生的是吸氧腐蚀,故D符合题意;
故答案为:
D。
【分析】明确钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀所需溶液的酸碱性是解本题的关键。
pH=3的雨水说明该雨水是酸雨,溶液中溶有二氧化硫,酸性条件下,钢铁能发生析氢腐蚀,导致试管内气体压强增大,随着腐蚀的进行,溶液的酸性逐渐减小,亚硫酸根离子被氧气氧化生成硫酸根离子,导致试管内气体压强减小。
5.【答案】C
【解析】【解答】根据题干信息及分析可知,
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,钢制管桩应与电源的负极相连,故A不符合题意;
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不符合题意;
C.高硅铸铁为惰性辅助阳极,可减弱腐蚀的发生,但不能使电极反应完全消失,故C符合题意;
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不符合题意;
故答案为:
C。
【分析】高硅铸铁为惰性辅助阳极,采用的是牺牲阳极的阴极保护法,钢轨铁柱做阴极,与电源负极相连。
通电后,高硅铸铁做阳极附近的阴离子失去电子发生氧化反应
6.【答案】A
【解析】【解答】A.溶液边缘出现红色,说明氧气得到电子与水反应生成了氢氧根离子,证明铁片发生了吸氧腐蚀,A符合题意;
B.即使醋酸铵溶液不显碱性,向醋酸溶液中加入醋酸铵固体,醋酸根离子浓度增大,会抑制醋酸电离,溶液的pH也会增大,B不符合题意;
C.浓硝酸也具有挥发性,所以试剂瓶中盛装的也可能是浓硝酸,C不符合题意;
D.稀盐酸并不是Cl元素的最高价氧化物的水化物,所以不能通过比较HCl和碳酸的酸性强弱来比较Cl和C的非金属性强弱,D不符合题意;
故答案为:
A。
【分析】A.铁片是合金,氯化钠是电解质溶液发生吸氧腐蚀,因此会有氢氧根产生
B.主要是抑制醋酸的电离导致氢离子浓度降低
C.能与浓氨水作用产生白盐的不一定是浓盐酸还有可能是浓硝酸
D.比较非金属元素的非金属性主要看的最高价氧化物的酸性强弱
7.【答案】A
【解析】【解答】A、铁制管道和电源正极相连做电解池阳极,失电子发生氧化反应,加快腐蚀,应该将铁制管道和电源负极相连被保护,选项A符合题意;
B、根据电极反应:
析氢腐蚀时反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;吸氧:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,可知消耗氧气的物质的量之比为1:
3,选项B不符合题意;
C、依据电解原理电解精炼铜,粗铜做阳极,纯铜做阴极,硫酸铜溶液做电解质溶液,选项C不符合题意;
D.在金属活动性顺序表中,锌排在铁的前面,锌比铁活泼,海轮外壳上镶嵌锌块,组成铁锌原电池,铁为正极,被保护,在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀速率,选项D不符合题意;
故答案为:
A。
【分析】为了保护天然气管道,应该使铁质管道与电源的负极相连,因为在电解池中,阳极失电子,发生氧化反应,更容易被腐蚀。
8.【答案】A
【解析】【解答】A、根据金属活动顺序表,金属活动性:
Zn>Fe>Sn,镀锡铁破损后,铁为负极,加速铁的腐蚀,镀锌铁破损后,铁作正极,锌作负极,铁被保护,因此抗腐蚀性:
镀锌铁强于镀锡铁,故A说法符合题意;
B、手机充电为电解池,将电能转化成化学能,故B说法不符合题意;
C、灭火器中盛放的是Al2(SO4)3和NaHCO3,混合后发生Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,属于盐类双水解,故C说法不符合题意;
D、Mg比铁活泼,构成原电池时,Mg作负极,保护铁,该方法称为牺牲阳极的阴极保护法,故D说法不符合题意;
故答案为:
A
【分析】A.在原电池中,负极被腐蚀的快,正极相对较慢;
B.手机在充电时就是电能转化为化学能;
C.泡沫灭火器中存在铝离子和碳酸氢根的双水解;
D.在构成原电池时,由于负极会失去电子溶解,所以腐蚀的较快。
9.【答案】C
【解析】【解答】A.“天宫二号”空间实验室的硅电池板是为空间实验室提供电能的装置,可以将光能转化为电能,故A项说法不符合题意;
B.“蛟龙”号潜水器所使用的钛合金是合金材料,具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特性,故B项说法不符合题意;
C.碳纤维为碳的单质,不是有机物,属于新型无机非金属材料,故C项说法符合题意;
D.水下钢柱镶锌块,铁和锌在水中形成原电池,锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护,该防腐方法为牺牲阳极保护法,故D项说法不符合题意;
故答案为C。
【分析】碳纤维是无机非金属材料不是高分子材料,其他选项均正确
10.【答案】D
【解析】【解答】A.钢铁腐蚀时,化学能不能全部转化为电能,还转化为热能,故A不符合题意;
B.钢铁腐蚀时,铁作负极被损耗,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,故B不符合题意;
C.锌的金属性强于铁,锌、铁和电解质溶液可形成原电池,锌作负极,铁作正极,锌的腐蚀可保护地下铁管,故C不符合题意;
D.采用外加电流的阴极保护法时,被保护金属与直流电源的负极相连,与外加直流电源的正极相连,地下铁管作阳极,更易被腐蚀,故D符合题意;
故答案为:
D。
【分析】地下铁管易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池而被腐蚀,要保护地下铁管不被腐蚀,则钢管应该与电源的负极相连或作原电池的正极。
11.【答案】C
【解析】【解答】A.锌比铜的化学性质活泼,与铜相比它更易与空气中的氧气反应,而阻碍了铜的空气中的缓慢氧化,所以黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿,故A不符合题意;
B.镀层破损后,镀锡铁中,金属铁为负极,易被腐蚀,镀锌铁中,金属铁是正极,被保护,所以镀锡铁中铁的腐蚀速率更快,故B不符合题意;
C.为防止金属被腐蚀,如果利用牺牲阳极的阴极保护法保护金属,则被保护的金属作原电池正极,应该选取比铁活泼的金属作原电池负极,一般在轮船身上装有一定数量的锌,故C符合题意;
D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力不是因为在钢铁表面镀上了铬,而铁与以铬为主,再添加如镍、锰、钼等元素冶炼而成的合金,故D不符合题意;
故答案为:
C。
【分析】金属的防护
(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理②外加电流的阴极保护法—电解池原理
(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
12.【答案】D
【解析】【解答】解:
A.对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护,A项不符合题意;
B.①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+,B项不符合题意;
C.对比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe,C项不符合题意
;D.由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼,D项符合题意;
故答案为:
D。
【分析】A.对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护;B.①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+;C.对比①②,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe;D.由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼。
13.【答案】C
【解析】【解答】A.1中铁片为生铁,是铁碳合金,在海水中发生电化学腐蚀及化学腐蚀,选项A不符合题意;
B.2中电解质溶液为海水,发生的是吸氧腐蚀,选项B不符合题意;
C.3中铁片连接电源的负极,为外加电流的阴极保护法,选项C符合题意;
D.1中主要发生化学腐蚀,2中铁片为负极发生吸氧腐蚀,3中铁片连接
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