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2025-2026年人教版高中化学选择性必修第一册同步训练
第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护
一、基础练习（本大题共9小题）
1．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是(　　)
A．按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，采用下列方法：用酒精灯加热左边的具支试管
B．图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑
C．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁
D．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表面区迁移，并在铝箔上发生电极反应：2Cl－－2e－Cl2↑
2．考古发掘出的古代青铜器(含铜锡等金属)表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物(铜锈)的成分如下图所示：
已知：2CuCl+H2OCu2O+2HCl
下列分析不正确的是（ ）
A．氧气是正极反应物 B．铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C．图2中，Cl-从小孔内向小孔外移动 D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
3．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　)
A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl－浓度大有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L
D．潮湿环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2(OH)3Cl↓
4．用如图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变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是（　　）
A．pH=2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑
B．pH=2.0时，压强增大主要是因为产生了H2
C．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e-=Fe2+
D．pH=4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
5．某同学进行下列实验：
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
已知：可用加K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液生成蓝色沉淀的方法检验Fe2＋。
下列说法不合理的是(　　)
A．生铁片发生吸氧腐蚀
B．中心区的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋
C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－
D．交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋
6．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．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．阴极的电极反应式为Fe-2e－Fe2+
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
7．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用下图所示的方法对其进行保护，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关叙述中正确的是（ ）
A．这种电化学保护法是牺牲阳极法
B．通电后外电路的电子被强制流向高硅铸铁
C．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
D．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
8．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
9．2021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，闸门由钢制材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。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，a应连在电源的负极上
C．X应定期更换
D．a、b间用导线连接时，则X发生还原反应
二、巩固提升（本大题共5小题）
10．下列有关金属腐蚀的说法不正确的是
A．海水中钢铁水闸与外加直流电源的负极相连可减缓其腐蚀
B．镀层破损的白铁皮(镀锌)比马口铁(镀锡)更易被腐蚀
C．用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板
D．铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝
11．甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理。
相同时间后进行如下实验:
实验①:甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ中产生蓝色沉淀,Ⅱ中无沉淀。
实验②:乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。下列说法正确的是 (　　)
A．Ⅰ是牺牲阳极法,负极反应式为Fe-2e- Fe2+
B．Ⅱ为外加电流法,Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异,推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知,两种保护法均能保护Fe,且Ⅱ保护得更好
12．（5分）电镀行业产生的酸性含铬废水对环境有污染，其中所含的+6价铬（以Cr2O72-形式存在）是主要污染物，可采用电解法将其除去。向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体，以Fe为阴、阳电极进行电解。经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，从而使废水中铬含量低于排放标准。装置如下图所示。
已知：pH=3.2时Fe3+完全转化为Fe(OH)3；pH=5.6时Cr3+完全转化为Cr(OH)3
（1）向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体的作用是_________。
（2）B极上有大量氢气产生，电极反应为_________。
（3）结合化学用语分析酸性废水中Cr2O72-转化为Cr(OH)3的主要原因__________。
13．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
(1)图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组利用该装置进行实验，导管中的液柱上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。
A．用纯氧气代替试管内空气
B．用酒精灯加热试管提高温度
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)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表，根据数据判断腐蚀的速率随时间________(填“逐渐加快”“不变”或“逐渐减慢”)，你认为主要影响因素为________________。
时间/min 1 3 5 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a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格：
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_________________________
④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。
(4)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式：________________________。
14．电解原理在化学工业中有广泛应用。
(1)用固态碳燃料电池电解饱和食盐水(M极室为食盐水，N极室为稀NaOH溶液)的装置如下图所示。
①电极M是 极，N极区的产物为： (用化学式表示)；
②已知电解前M极区溶液的浓度为，体积为200mL。当消耗标准状况下1.12L时，M极区溶液的浓度变为 。(电解前后溶液体积变化忽略不计)。
(2)电化学理论在钢铁防腐、废水处理中有着重要应用价值。请按要求回答下列问题：
①下图为探究金属Fe是否腐蚀的示意图，在培养皿中加入一定量的琼脂与饱和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 (填“左”或“右”端)，结合化学用语解释变红的原因： 。
②支撑海港码头基础的钢管桩常采用如图所示的方法进行防腐，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。该保护方法叫作 (填“牺牲阳极法”或“外加电流法”)。下列有关表述正确的是 (填字母)。
a．钢管桩被迫成为阴极而受到保护，其表面的腐蚀电流接近于零
b．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
c．通电后，调整外加电压，外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
d．石墨能导电且化学性质不活泼，可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极
参考答案
1．B
2．C
3．C　
4．A
5．D
6．A
7．C
8．D
9．D
10．B
11．D　
12．增加溶液的导电性；2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣；在A极上发生的反应为 Fe﹣2e﹣═Fe2+，Cr2O72﹣在B极上得电子生成Cr3+，该反应的电极反应式为Cr2O72﹣+6e﹣+14H+═2Cr3++7 H2O，pH＝5.6时Cr3+完全转化为Cr（OH）3，Cr3++3H2OCr（OH）3↓+3H+
13．(1)ACD
(2)逐渐减慢　氧气的浓度
(3)①O2＋4e－＋2H2O4OH－　②K3[Fe(CN)6]溶液(或铁氰化钾溶液)　③Fe－2e－Fe2＋　④b
(4)3Fe－8e－＋4H2OFe3O4＋8H＋
14．(1) 阳 H2、NaOH 5
(2) 左 铜、铁和饱和食盐水构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，Cu为正极，电极反应式为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液c c(OH )＞c(H+)，溶液呈碱性，溶液变红的部位为左端 外加电流法 ad
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