2022年高二化学选修2寒假学业分层测评：11化学与材料的发展 Word版含解析

学业分层测评(十一)

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．美籍华裔科学家钱永键曾获得诺贝尔化学奖。16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获“美国西屋科学天才奖”。下列叙述正确的是(　　)

A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程

B．将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀

C．合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也比其成分金属强

D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈

【解析】　A项，金属腐蚀是金属失去电子被氧化的过程，故不正确；C项，合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，不正确；D项，铁铆钉处发生的反应为Fe－3e－===Fe3＋，不正确。

【答案】　B

2．下列各种金属防护的方法中：①金属表面涂抹油漆　②改变金属内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④在金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　)

A．①②③④　　　　　 B．①③④⑤

C．①②④⑤  D．全部

【答案】　D

3．为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将一根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是(　　)

A．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降

B．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低

C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重

D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀

【解析】　A中是Fe与盐酸酸雾的一般化学腐蚀，因产生H2导致装置(1)左侧管内压强增大，故左侧液面下降；装置(2)铜—铁—盐酸构成原电池，Fe作负极，被腐蚀，正极是Cu作电极，正极上H＋放电产生H2，原电池反应速率大于一般化学反应，Fe腐蚀快，产生H2多，故实验结束装置(1)左侧液面一定比装置(2)高；装置(3)中由于浓硫酸吸水，在干燥的空气中铁钉几乎没有被腐蚀，故答案选B。

【答案】　B

4．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　　)

【解析】　A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀。在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极。C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。

【答案】　C

5．下列事实不能用电化学理论解释的是(　　)

A．轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块

B．铝片不需用特殊方法保存

C．保护钢闸门的时候，常常把钢闸门与电源的负极相连

D．镀锌铁比镀锡铁耐用

【解析】　在轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块，在海水作用下与船壳的钢铁形成原电池，锌块作原电池负极，保护了船壳；铝片由于表面形成了致密的氧化膜，能阻止内部金属继续被腐蚀，与电化学无关；钢闸门与电源负极相连，作为电解时的阴极被保护起来；镀锌铁中，铁作原电池的正极，被锌保护，而在镀锡铁中，铁作原电池的负极，很容易被腐蚀。所以选B。

【答案】　B

6．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案正确的是

(　　)

A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

B．镀件作阳极，铂作阴极，溶液中含有锌离子

C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子

D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

【解析】　根据电解原理，镀层金属作阳极，待镀金属(镀件)作阴极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。

【答案】　A

7．铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如图所示)。数天后，他观察到的现象是(　　)

A．铁屑不生锈，试管内液面上升

B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变

C．铁屑生锈，试管内液面上升

D．铁屑生锈，试管内液面高度不变

【解析】　试管中空气、铁屑和水蒸气满足了吸氧腐蚀的条件，铁屑生锈。因氧气的消耗，试管中的液面在外压的作用下上升。

【答案】　C

8．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　)

①金属的腐蚀全部是氧化还原反应

②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应

③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主

④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化

A．①③  B．②③

C．①④  D．①③④

【解析】　金属的腐蚀是一个有电子转移的过程，因此一定是氧化还原反应，①正确；无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化，②错误，④正确；二氧化碳在空气中的浓度很低，形成的溶液酸性非常弱，故金属腐蚀以吸氧腐蚀为主，③错误。

【答案】　C

9．铁生锈是一种常见的现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋2xH2O===2(Fe2O3·xH2O)。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容易生锈的铁架横杆是(　　)

A．①  B．②

C．③  D．④

【解析】　铁的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀，其中最主要的是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中最常见的是在中性和弱酸性条件下的吸氧腐蚀，题中③处的铁接触空气和水，符合吸氧腐蚀发生的条件，腐蚀最快。

【答案】　C

10．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2　②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。下列说法正确的是(　　)

A．反应①生成2 mol Fe(OH)2与反应②有4 mol Fe(OH)2参加反应时，二者电子转移数目相等

B．反应①中氧化剂是氧气和水

C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

【解析】　B项，反应①氧化剂为O2，不含H2O；C项，两种金属形成原电池，加快钢质水管的腐蚀；D项，钢铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀。

【答案】　A

[能力提升]

11．现有①汽车，②机器上的齿轮，③门把手，④锯条，⑤铁洗脸盆，⑥铁柜，⑦铁轴，⑧剪刀等常见的铁制品，为防止它们生锈，通常采用下面哪一种方法？(填序号)

(1)在表面刷一层油漆：____________。

(2)在表面涂上机油：____________。

(3)在表面镀上一层其他金属：____________。

(4)在表面烧制搪瓷：____________。

(5)使其表面形成致密的氧化膜：____________。

【解析】　(1)汽车、铁柜等铁制品强调外观，通常是在表面刷一层油漆来防止铁生锈。

(2)机器上的齿轮、铁轴，这些部位往往摩擦较多，且具有传动性能，不能使用漆来防锈，通常是在表面涂上机油来防止铁生锈。

(3)门把手因为要求其表面美观光滑，且接触手等，通常是在表面镀上一层其他金属来防止铁生锈。

(4)铁洗脸盆，由于不能够有异味且必须经得起温度变化，通常是在表面烧制搪瓷来防止铁生锈。

(5)锯条、剪刀等铁制品，由于使用中需要摩擦系数小，所以不宜使用刷漆的方式防锈。同时由于使用过程中来回拉动，所以抹油很快就会摩擦干净，通常是使其表面形成致密的氧化膜来防止铁生锈。

【答案】　(1)①⑥　(2)②⑦　(3)③　(4)⑤

(5)④⑧

12．市场上出售的“热敷袋”中的成分主要是铁粉、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”用塑料袋密封，使用时从袋中取出轻轻揉搓就会放出热量，用完后袋内有大量铁锈生成，回答下列各问题：

(1)“热敷袋”放出的热量来自_________________________。

(2)碳粉和氯化钠的作用分别是_________________________________。

(3)写出有关的电极反应式和化学方程式：

____________________________________________________

____________________________________________________。

【解析】　本题考查的知识点是：原电池电极反应式、化学方程式的书写和化学反应中的能量变化。

【答案】　(1)铁粉发生氧化反应放出的热量

(2)碳粉构成原电池的正极，氯化钠溶液起电解质溶液作用，从而形成原电池，加速铁的氧化

(3)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。进一步发生的反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O　[或2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O]

13．取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料。如下图：

试管①中放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触。

试管②的底部放入硅胶(是一种干燥剂)，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触。

试管③中先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸(赶出原来溶解在蒸馏水中的空气)的蒸馏水浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触。

试管④中放入一根铁钉，注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触。

试管⑤中放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片。

试管⑥中放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水，浸没铁钉和铜丝。

把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况，试回答以下问题。

(1)其中________试管内的铁钉未被腐蚀。

(2)其中__________试管内形成原电池。

(3)其中________试管内的铁钉作负极，发生______腐蚀。

(4)由铁钉被腐蚀的情况可知，引起和促进铁钉被腐蚀的条件是____________________________________________________

____________________________________________________。

(5)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重，在不影响观瞻效果的条件下，除用加保护层法保护外，请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理：______________________________________________。

【解析】　由于②和③两支试管不具备构成原电池的条件，不能发生电化学腐蚀，所以暂时未被腐蚀。而试管⑤尽管具备构成原电池的条件，但锌比铁活泼，锌在原电池中作负极，铁作正极得到保护，所以铁也暂时未被腐蚀。引起和促进铁钉被腐蚀的条件是：水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在。

【答案】　(1)②③⑤　(2)①④⑤⑥　(3)①④⑥　电化学　(4)水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在　(5)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋入地下，定期更换；原理是：使文物成为原电池的正极(或：将铜文物用导线连接直流电源的负极，正极用导线连接埋入地下的导体；原理是：使文物成为电解池的阴极)

14．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式：_________________________。

(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀？___________________(填字母)。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图：

①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是

____________________________________________________。

②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________ mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：

____________________________________________________

____________________________________________________。

【解析】　(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(2)B中锌比铁活动性强，为牺牲阳极的阴极保护法，D为外加电流的阴极保护法。A、C均易使铁棒腐蚀。(3)在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128(g)，转移2 mol电子，当质量差为5.12 g时，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀铜铁的镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。

【答案】　(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2

(2)BD

(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08　③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他合理答案也可)