2020-2022北京高二(上)期末化学汇编：金属的腐蚀与保护.docx

2020-2022北京高二（上）期末化学汇编
金属的腐蚀与保护
一、单选题
1．（2022·北京市怀柔区教科研中心高二期末）2021年7月20日，郑州遭遇特大暴雨，导致贾鲁河下游水位上涨，周口市进行开闸放水。闸门由钢质材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对闸门进行保护。下列说法不正确的是（ ）

A．a、b间用导线连接时，则X可以是锌
B．a、b间接入电源时，钢闸门发生反应
C．若a、b间断开则钢闸门腐蚀过程中会消耗环境中氧气
D．a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上
2．（2022·北京朝阳·高二期末）下列铁制品防护的装置或方法中，不正确的是（ ）

A．外加电流
B．牺牲阳极
C．表面镀铜
D．制成不锈钢
A．A B．B C．C D．D
3．（2022·北京东城·高二期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．生铁比纯铁容易生锈
B．银质物品久置表面变暗
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
4．（2022·北京丰台·高二期末）用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下：

分析图象，以下结论错误的是（   ）
A．溶液pH≤2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快，
D．两溶液中负极反应均为Fe-2e →Fe2+
5．（2022·北京海淀·高二期末）下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是（ ）
A．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀
B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程
D．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应
6．（2021·北京西城·高二期末）研究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．0-t1时压强增大的原因不一定是铁发生了析氢腐蚀
B．铁粉发生反应：Fe-3e-=Fe3+
C．碳粉上发生了还原反应
D．t2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
7．（2021·北京市第十二中学高二期末）下列关于金属保护的说法不正确的是（ ）

A．图1是牺牲阳极的阴极保护法，图2是外加电流的阴极保护法
B．钢闸门均为电子输入的一端
C．锌和高硅铸铁处的电极反应均为还原反应
D．钢闸门处发生放电的主要微粒不相同
8．（2021·北京·高二期末）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是（ ）

A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀
B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀
C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌
D．阴极的电极反应式为Fe – 2e- = Fe2+
A．A B．B C．C D．D
9．（2021·北京北京·高二期末）下列说法不正确的是（ ）
A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe－2e－＝Fe2+
B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极的电极反应为：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－
C．破损后的镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀
D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，钢铁作原电池的负极
10．（2021·北京师大附中高二期末）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
二、填空题
11．（2022·北京市怀柔区教科研中心高二期末）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间2021年10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。

①判断Y极为电池的____极，发生_____反应，向____(填“X”或“Y”)极作定向移动。
②X电极的电极反应式为_____。
③Y电极的电极反应式为_____。
(2)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为______能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为，其负极的电极反应式为_____。当负极消耗130 g Zn时，正极产生的物质的量为______mol。该电池在充电时Zn极连接直流电源的______极。
12．（2022·北京石景山·高二期末）电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图

①负极材料为Zn，其在此装置中的作用是___________。
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应___________。
(2)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图

①电解饱和NaCl溶液的离子方程式是___________。
②NaOH溶液从___________(填b或c)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因___________。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用___________。
(3)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图

在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为___________端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因___________。
13．（2021·北京·高二期末）利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO-(其中C元素的化合价为+2价)，装置如下图所示。

(1)在该装置中，左侧Pt电极为_______(填“阴极”或“阳极”)。
(2)装置工作时，阴极除有HCOO-生成外，还可能生成副产物降低电解效率。
已知：电解效率。
①副产物可能是_______(写出一种即可)。
②标准状况下，当阳极生成氧气体积为224 mL时，测得整个阴极区内的c(HCOO-) = 0.017 mol/L，电解效率为_______(忽略电解前后溶液的体积变化)。
(3)研究表明，溶液pH会影响CO2转化为HCOO-的效率。图2是CO2(以H2CO3计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随pH变化的情况。

①pH>12时，CO2几乎未转化为HCOO-，此时CO2在溶液中的主要存在形式为_______。
②pH=8.5时，CO2的转化效率较高，溶液中相应的电极反应式为_______。有人认为，在此条件下装置工作一段时间后，阴极附近溶液的pH几乎不发生变化(忽略电解前后溶液的体积变化)。你是否同意他的观点，并请说明理由：_______。

参考答案
1．B
【详解】A．要采用原电池反应原理保护钢闸门，a、b间用导线连接时，则附加电极X是活动性比Te强的金属，可以是锌、铝等，A正确；
B．a、b间接入电源时，a应该连接电源的负极，作阴极，b连接电源的正极作阳极，在钢闸门上是溶解在溶液中的O2得到电子，发生还原反应，Fe得到保护，不发生氧化反应，B错误；
C．若a、b间断开，由于河水显中性，则在钢闸门腐蚀过程中，是正极质子C上溶解在河水中的氧气得到电子发生还原反应，因此会消耗环境中氧气，C正确；
D．要采用电解原理保护钢闸门，则a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上，钢闸门作阴极，Fe不能失去电子，因而得到了保护，D正确；
故合理选项是B。
2．A
【详解】A．此为外加电源的阴极保护法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连，故A错误；
B．镁比铁活泼，此为牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；
C．铁上镀铜，铁质镀件接电源负极，铜接电源正极，硫酸铜作电镀液，故C正确；
D．制成不锈钢可以起到防护作用，故D正确；
故选A。
3．B
【详解】A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；
B．银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意；
答案为B。
4．C
【详解】A. 由图可知pH=2时压强随着反应的进行而增大，产生了大量气体，发生了析氢腐蚀，溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，故A正确；
B. pH=4时压强随着反应的进行而减小，气体的量减少，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项正确；
C. 由两幅图可知变化相同的压强所用的时间不同，析氢腐蚀所用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快，故C错误；
D.析氢腐蚀和吸氧腐蚀负极反应均为，故D正确。
故答案选：C。
5．D
【详解】A．钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，所以钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀，故A正确；
B．中性或弱酸性条件下，金属发生吸氧腐蚀，酸性环境下，金属发生析氢腐蚀，则电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，故B正确；
C．金属腐蚀时失电子生成阳离子，则金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，故C正确；
D．铝的表面易形成致密的氧化膜，氧化膜能饱和内部金属不被腐蚀，所以铝具有很强的抗腐蚀能力，故D错误；
故选D。
6．B
【解析】0-t1醋酸与铁直接反应产生了氢气发生化学腐蚀和形成Fe-C原电池，Fe发生析氢腐蚀产生氢气和亚铁离子，压强增大；t1以后，亚铁离子被氧气氧化，氧气被消耗，压强减小，之后形成Fe-C原电池，Fe发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，压强明显减小，据此解答。
【详解】A．0-t1时压强增大的原因可能是醋酸与铁直接反应产生了氢气，也可能是形成铁-C原电池，Fe发生析氢腐蚀，即不一定是铁发生了析氢腐蚀，A正确；
B．无论发生化学腐蚀还是析氢腐蚀，铁粉均发生反应：Fe-2e-=Fe2+，B错误；
C．Fe发生电化学腐蚀，Fe作负极，发生氧化反应，C作正极，C表面发生还原反应，C正确；
D．结合分析可知，t2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，D正确；
答案选B。
7．C
【详解】A．图1将被保护的钢闸门、较活泼金属锌和海水构成原电池，是牺牲阳极阴极保护法；图2将被保护的钢闸门、惰性电极分别与电源负极、正极相连构成电解池，是外加电流阴极保护，A说法正确；
B．图1中，电子从锌经外电路转移向钢闸门。图2中，电子从电源负极转移向钢闸门，B说法正确；
C．锌是原电池负极，本身失电子，为氧化反应，高硅铸铁是电解池辅助阳极，其它物质在其表面失电子，发生氧化反应，C说法错误；
D．1中原电池正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-、图2中电解池阴极反应2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，D说法正确；
答案为C。
8．B
【详解】A．形成Fe-Cu原电池，Cu作正极被保护，Cu不易被腐蚀，A错误；
B．暖气片表面刷油漆可隔绝氧气，从而防止金属腐蚀，B正确；
C．锌比铁活泼，形成锌-铁原电池，锌作负极，电子由锌流向铁管道，C错误；
D．铁管道与电源负极相连，为阴极，阴极得电子，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，D错误。
答案选B。
9．D
【详解】A．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故A说法正确；
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故B说法正确；
C．在原电池中，镀锌铁板中锌作负极，铁作正极而被保护，镀锡铁板中铁作负极而被腐蚀，故C说法正确；
D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，牺牲阳极作原电池负极，被保护的钢铁作原电池正极，故D说法错误；
故答案选D。
【点睛】本题主要考查金属的腐蚀与防护相关知识，在利用电化学的原理进行金属的防护时，一般金属作原电池的正极或电解池的阴极来防止金属被氧化。
10．D
【详解】分析：A项，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项，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项，对比①②，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe；D项，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。
详解：A项，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项正确；B项，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项正确；C项，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项正确；D项，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项错误；答案选D。
点睛：本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化，如①中没有取溶液，②中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼，可用②的方法。
11．(1)     正极     还原     X     H2-2e-+2OH-=2H2O     O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)     太阳     电     Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O     减小     Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2     4     负
【解析】(1)
①根据图示可知：Y电极是电子流入一极，所以Y极为电池的正极。在正极上O2得到电子发生还原反应；溶液中的OH-会向正电荷较多的负极X电极作定向移动；
②由于电解质溶液为碱性，所以负极X电极上H2失去电子，发生氧化反应，产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O，则X电极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
③在正极Y上，O2得到电子与水结合产生OH-，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
(2)
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能；
在该电池工作时，在充电时阳极Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，电极反应式为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；
当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极上Cd失去电子产生的Cd2+与溶液中的OH-结合变为Cd(OH)2，反应消耗OH-，使负极附近溶液中OH-浓度减小，因而溶液的碱性减小；
②在应急电池工作时，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，产生的Zn2+与溶液中的OH-结合为Zn(OH)2，故负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
正极反应式是：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，可见：电路中每反应转移2 mol电子，反应产生2 mol OH-，当负极反应消耗Zn 130 g时，n(Zn)=，电路中电子转移的物质的量n(e-)=4 mol，则正极上反应产生4 mol OH-；当该电池在充电时Zn极连接直流电源的负极作阴极，发生还原反应。
12．(1)     做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体     Cu−2e−=Cu2+
(2)     2Cl−+2H2O2OH−+Cl2↑+H2↑     c     c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出     Cl2+H2O⇌HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集
(3)     左     铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2+4e−+2H2O=4OH−，使左端附近溶液c(OH−)>c(H+)，溶液呈碱性
【解析】(1)
①负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也是导电，可以作为电子导体；
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，则左侧烧杯中发生锌的吸氧腐蚀，为原电池，右侧烧杯为电解池，a电极与原电池的正极相连，为阳极，电极反应为Cu−2e−=Cu2+；
(2)
①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气，同时产生氢氧根，离子方程式为2Cl−+2H2O2OH−+Cl2↑+H2↑；
②c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出；
③阳极产生的氯气会和水发生反应：Cl2+H2O⇌HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集；
(3)
铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e−+2H2O=4OH−，使左端附近溶液c(OH−)>c(H+)，溶液呈碱性，所以左端变红。
13．     阳极     H2 (或CO等其它合理答案)     85%     CO     H2O + HCO+2e-= HCOO- + 2OH- (或3HCO+ 2e- = HCOO- + 2CO+ H2O)     同意,阴极发生电极反应H2O + HCO + 2e- = HCOO- + 2OH-的同时，阳极发生电极反应 2H2O – 4e- = O2 + 4H+，当外电路转移2 mol电子时，2 mol H+通过质子交换膜向阴极移动，恰好与阴极生成的2 mol OH-中和。
【详解】(1)右侧通入CO2，得电子被还原生成HCOO-，所以右侧Pt电极为阴极，则左侧Pt电极为阳极；
(2)①右侧Pt电极即阴极上的副产物会降低电解效率，阴极上CO2被还原，其还原产物还可能为CO或其他低价态的C元素，会降低效率，或者溶液中水电离出的氢离子被还原生成氢气也会降低电解效率；
②阳极水电离出氢氧根放电生成氧气，电解反应式2H2O – 4e- = O2 + 4H+，标况下224mL氧气的物质的量为=0.01mol，转移0.04mol电子，1个CO2转化为HCOO-转移2个电子，所以电解效率为=85%；
(3)①据图可知当pH>12时，CO2在溶液中的主要存在形式为CO；
②据图可知当pH=8.5时，CO2在溶液中的主要存在形式为HCO，HCO得电子被还原成HCOO-，电解反应式为H2O + HCO+2e-= HCOO- + 2OH- (或3HCO+ 2e- = HCOO- + 2CO+ H2O)；阴极发生电极反应H2O + HCO + 2e- = HCOO- + 2OH-的同时，阳极发生电极反应 2H2O – 4e- = O2 + 4H+，当外电路转移2 mol电子时，2 mol H+通过质子交换膜向阴极移动，恰好与阴极生成的2 mol OH-中和，所以同意该同学的观点。

第11页/共11页
学科网（北京）股份有限公司