2022-2023學(xué)年高中化學(xué)（課堂同步系列二）每日一題 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕（含解析）新人教版選修4

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1、2022-2023學(xué)年高中化學(xué)（課堂同步系列二）每日一題 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕（含解析）新人教版選修4 下圖所示裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，帶有支管的U形管中盛有pH=4的雨水和生鐵片。 經(jīng)觀察，裝置中有如下現(xiàn)象：開始時(shí)，插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降；一段時(shí)間后，導(dǎo)管內(nèi)的液面回升，略高于U形管中的液面。下列有關(guān)解釋合理的是 A．生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水的酸性較強(qiáng)，生鐵片始終發(fā)生析氫腐蝕 C．紅墨水液面回升時(shí)，正極的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH- D．U形管中溶液的pH逐漸減小 【參考答案】C 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

2、 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜環(huán)境 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 總反應(yīng) Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 1．在鐵的吸氧腐蝕過程中，下列5種變化中可能發(fā)生的是 ①Fe由＋2價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3價(jià) ②O2被還原 ③產(chǎn)生H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·nH2O ⑤雜質(zhì)C被氧化除去

3、 A．①②④ B．③④ C．①②③④ D．①②③⑤ 2．用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下： pH=2時(shí)錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變化的曲線圖和pH=4時(shí)錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變化的曲線圖 分析圖像，以下結(jié)論錯(cuò)誤的是 A．溶液pH≤2時(shí)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕 B．在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕 C．析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快 D．兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe－2e－===Fe2＋ 3．如圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化氫溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是 A．生鐵塊中的碳是原電

4、池的正極 B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋? C．兩試管中負(fù)極電極反應(yīng)相同 D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 4．為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是 A．正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成 C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D．?dāng)嚅_連接石墨和鐵的導(dǎo)線，鐵便不會(huì)生銹 5．銅在潮濕的空氣中也能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 （1）銅 (填“能”或“不能”)發(fā)生析氫腐蝕，原因是

5、 。 （2）若銅在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，則負(fù)極反應(yīng)為 ，正極反應(yīng)為 ，總反應(yīng)為 。得到的產(chǎn)物還可與空氣中的CO2繼續(xù)反應(yīng)，得到銅綠[Cu2(OH)2CO3]，化學(xué)方程式是 。 （3）若銅在酸性環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，則正極反應(yīng)為 ，總反應(yīng)為 。 （4）工業(yè)上制取硫酸銅就是利用（3）的原理。試計(jì)算1 t銅理論上可以制得多少噸無水硫酸銅? 1．【答案】A 2．【答案】C 【解析】由壓強(qiáng)變化圖像可知pH＝2時(shí)，壓強(qiáng)增大，說明生成氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，同理pH＝4時(shí)，壓強(qiáng)減

6、小，說明消耗氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕，兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe－2e－===Fe2＋，A、B、D選項(xiàng)正確；由斜率可知消耗氧氣的速率比生成氫氣的速率快，且消耗1 mol氧氣轉(zhuǎn)移4 mol電子，而生成1 mol氫氣轉(zhuǎn)移 2 mol電子，所以吸氧腐蝕的速率大于析氫腐蝕速率，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．【答案】B 4．【答案】D 【解析】吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A正確；若把石墨改為Mg電極，此時(shí)Mg作負(fù)極，鐵不會(huì)失電子，不會(huì)有鐵銹生成，B正確；若向自來水中加入少量NaCl(s)，溶液中離子濃度增大，腐蝕變快，C正確；若斷開導(dǎo)線連接，因鐵中含有碳，仍會(huì)發(fā)生腐蝕，D錯(cuò)誤。

7、 5．【答案】（1）不能 銅不能與酸自發(fā)反應(yīng)生成H2 （2）2Cu-4e-2Cu2+ 2H2O+O2+4e-4OH- 2Cu+ O2+2H2O2Cu(OH)2 2Cu(OH)2+CO2Cu2(OH)2CO3+H2O （3）4H++O2+4e-2H2O 2Cu+4H++O22Cu2++ 2H2O （4）2.5 t 【解析】（1）銅在金屬活動(dòng)性順序中排在氫之后，故銅不能發(fā)生析氫腐蝕。（2）銅在中性或堿性環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極是Cu失電子被氧化，正極是O2得電子被還原；其總反應(yīng)為2Cu+ O2+2H2O2Cu(OH)2。Cu(OH)2還能繼續(xù)與CO2生成Cu2(OH)2CO3。（3）銅在酸性條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，必須有O2參與，即正極和負(fù)極反應(yīng)分別為4H++O2+4e-2H2O和2Cu-4e-2Cu2+；其總反應(yīng)為2Cu+4H++O22Cu2++ 2H2O。（4）根據(jù)關(guān)系式Cu~Cu2+~CuSO4和反應(yīng)的銅為1 t，可求得生成的無水硫酸銅為2.5 t。