高中化学复习知识点：探究铁的吸氧腐蚀

上层呈紫红色，下层溶液滴入AgNO3溶液生成白色沉淀
FeCl3与KI反应有一定的限度
C
向紫色石蕊试液中通入SO2
溶液褪色
SO2具有漂白性
D
在一块除去铁锈的铁片上面滴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
A．AB．BC．CD．D
2．生锈是化学变化，当铁放的时间长了就会生锈。在铁生锈过程中可能发生的反应有
【详解】
A．0~t1，可能发生了析氢腐蚀，H+不断得电子生成H2，气体的分子数增大，压强增大，A正确；
B．0~t1，可能反应放热，锥形瓶内温度不断升高，气体压强不断增大，B正确；
C．t2时压强小于起始压强，温度仍在升高，则必为气体分子数减小，一定发生吸氧腐蚀(消耗O2)，C正确；
D．整个过程中，铁粉失电子发生氧化反应，从而生成Fe2+，D错误；
D．铁屑生锈，试管内液面高度不变
10．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像如下：
分析图像，以下结论错误的是（ ）
A．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀
D．两溶液中负极反应均为Fe – 2e－= Fe2+
浓硝酸有强氧化性
B
木条
18.4mol·L-1硫酸
木条下端变黑
浓硫酸有酸性和氧化性
C
生铁
NaCl溶液
导管处发生水倒吸
生铁发生吸氧腐蚀
D
铁丝
含少量HCl的H2O2
溶液
试管c中有大量无色气体
该反应中铁作催化剂
A．AB．BC．CD．D
6．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是（ ）
pH
（3）已知t℃时，反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数为K1。写出K1的表达式___。若该反应在恒容容器中反应时满足图3所示变化，则该反应的正反应为___反应（选填“吸热”或“放热”）。若在t℃的2L恒温密闭容器中加入0.02molFeO(s)，并通入一定量CO。若5min后FeO(s)转化率为50%，则CO2的平均反应速率为___。
【解析】
【分析】
(1) NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，根据图2信息可知为酸性环境；(2)pH越高Fe3+越易水解生成FeO(OH)；
C．向紫色石蕊试液中通入SO2，溶液只能变红，不会褪色，无法证明SO2具有漂白性，C错误；
D．在一块除去铁锈的铁片上面滴1滴含有酚酞的食盐水，静置2～3min，溶液边缘出现红色，说明O2得到电子与水反应生成了OH－，证明铁片发生了吸氧腐蚀，故D正确。
答案选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
铁生锈过程中是铁失去电子变为亚铁离子，氧气得到电子变为氢氧根，亚铁离子和氢氧根反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解变为氧化铁和水，故D正确。
综上所述，答案为D。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A.生铁块在电解质溶液中形成了原电池，铁活泼，作原电池的负极，碳不活泼作原电池的正极，A正确；
B. a试管中盛饱和食盐水，发生吸氧腐蚀，氧气消耗，气压变低，b试管中放氯化铵溶液，发生析氢腐蚀，产生氢气，气压增大红墨水柱两边的液面变为左高右低，B错误；
【分析】
【详解】
A、根据压强与时间关系图可知，pH＝2的溶液和pH＝4的溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者使用时间长，这说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，A错误；
B、pH＝4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀。pH＝4的醋酸溶液呈酸性，所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀，B正确；
【详解】
将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中，装置中的铁屑在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，电池反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，最终Fe（OH）3失水生成铁锈，反应消耗氧气，使试管内气压减小，试管内液面上升，
答案选C。
10．A
【解析】
A．2Fe+3O2→Fe2O3B．O2+2H2O－4e→4OH-
C．Fe－3e→Fe3+D．2Fe（OH）3→Fe2O3+3H2O
3．图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
故合理选项是A。
5．C
【解析】
【详解】
A.铜与浓硝酸反应生成的二氧化氮能够与水反应生成一氧化氮，试管c中的气体呈无色，A错误；
B.木条与浓硫酸作用，木条下端变黑，说明浓硫酸具有脱水性，B错误；
C.NaCl溶液呈中性，生铁发生吸氧腐蚀，试管b中气体的压强减小，导管处发生水倒吸，C正确；
D.铁能够与盐酸反应放出氢气，氢气也是无色气体，D错误；
B．锥形瓶中金属发生吸氧腐蚀，生成的氢氧根离子遇到酚酞会显示红色，故B正确；
C．锥形瓶中金属发生吸氧腐蚀，瓶中气体压强减小，导气管里形成一段水柱，故C正确；
D．原电池形成后没有气体生成，发生吸氧腐蚀，瓶中气体压强减小，所以B中导气管不会产生气泡，故D错误；
故选D。
9．C
【解析】
【分析】
铁在有水和氧气并存时易生锈，铁生锈消耗氧气，能使试管内的压强变小。
B.生铁中的Fe、C及醋酸溶液构成原电池，发生析氢腐蚀，反应产生氢气，使试管中气体增大，红墨水会不断向右移动，看到U形管内红墨水左降右升，B错误；
C.由于是敞口容器，反应产生H2不断逸出，U形管内红墨水左右两侧高度都不变，C错误；
D.发生的是吸氧腐蚀，小试管中气体压强减小，红墨水会不断向左移动，看到U形管内红墨水应该是左升右降，D错误；
C．在pH＞14溶液中，碳钢发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气浓度减小，生成氢氧根离子速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确；
故选C。
7．D
【解析】
【分析】
从图中可以看出，反应刚开始时压强大，到t1时压强达最大值，然后压强开始减小，最后不变。
C．两试管中相同的电极反应式是：
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
4．将小块生铁分别置于少量的饱和食盐水或稀醋酸溶液中，一定时间后可观察到的现象是
A． B． C． D．
5．用如图装置进行实验,下列预期实验现象及相应结论均正确的是（ ）
a
b
预期实验现象
结论
A
铜丝
浓硝酸
试管c中有大量红
棕色气体
C、根据pH＝2的溶液中压强与时间的关系知，压强随着反应的进行而逐渐增大，说明发生的是金属的析氢腐蚀，这说明溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，C正确；
D、根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式为Fe-2e-＝Fe2+，D正确；
答案选A。
11．铁 不导电，阻碍电子转移本实验条件下， 不能直接还原 ；在Fe和 共同作用下能提高 的去除率 ， 将不导电的 转化为可导电的 ，利于电子转移初始pH低时，产生的 充足；初始pH高时，产生的 不足
时， 的去除率低．其原因是______．
实验发现：在初始 的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的 可以明显提高 的去除率．对 的作用提出两种假设：
Ⅰ 直接还原 ；
Ⅱ 破坏 氧化层．
①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是______．
②同位素示踪法证实 能与 反应生成 结合该反应的离子方程式，解释加入 提高 去除率的原因：______．
二、综合题
11．用零价铁 去除水体中的硝酸盐 已成为环境修复研究的热点之一．
还原水体中 的反应原理如图1所示．
①作负极的物质是______．
②正极的电极反应式是______．
将足量铁粉投入水体中，经24小时测定 的去除率和pH，结果如下：
初始pH
的去除率
接近
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
（2）用废铁皮制取铁红（Fe2O3）的部分流程示意图如图：（图1）
步骤I若温度过高，将不利于反应的进行，用适当的文字和化学方程式进行解释：___。
步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O→2Fe2O3•nH2O+8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为___。上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是（任写一项）___。
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
FeO2﹣
A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．当pH＞14时，正极反应为O2+4H++4e→2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
7．用测量压强的仪器测定生铁在90%醋酸溶液中发生腐蚀的装置及容器内压强随时间变化如图所示，下列分析错误的是
A．0~t1，可能发生了析氢腐蚀压强增大
B．0~t1，可能反应放热温度升高压强增大
C．t2时压强小于起始压强，一定发生了吸氧腐蚀
D．整个过程中铁粉发生了还原反应生成Fe2+
8．某课外活动小组，为研究金属的腐蚀和防护的原理，做了以下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按如图所示的装置进行实验，过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是
其他条件与 相同，经1小时测定 的去除率和pH，结果如表：
初始pH
的去除率
约
约
1小时pH
接近中性
接近中性
与 中数据对比，解释 中初始pH不同时， 去除率和铁的最终物质形态不同的原因：______．
12．铁及其化合物与生产、生活关系密切。
（1）如图2是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图这一腐蚀过程中发生还原反应的物质是___（填化学式）。图2中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是___（填字母）。
故选D。
8．D
【解析】
【分析】
镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应：Zn-2e-=Zn2+，铁为正极，发生吸氧腐蚀，2H2O+O2+4e-=4OH-，据此分析解答。
【详解】
A．形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应：Zn-2e-=Zn2+，锌被腐蚀，故A正确；
答案选C。
6．C
【解析】
【分析】
在强酸性条件下，碳钢发生析氢腐蚀，在弱酸性、中性、碱性条件下，碳钢发生吸氧腐蚀，据此分析解答。
【详解】
A．当pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应式为：2H++2e-=H2↑，故A正确；
B．当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，因此主要得到铁的氧化物，故B正确；
高中化学复习知识点：探究铁的吸氧腐蚀
一、单选题
1．下列实验操作、现象和结论都正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向盛有硝酸的烧杯中加入铜粉
溶液上方产生红棕色气体
证明该硝酸为浓硝酸
B
取10mL 0.1mol/L FeCl3溶液，滴加10滴0.1mol/L KI溶液，继续加入2mL苯，振荡静置，取下层溶液，滴入AgNO3溶液
A．锌被腐蚀B．金属片剪口变红
C．B中导气管里形成一段水柱D．B中导气管产生气泡
9．铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中（如右图所示）。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
C.不管是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，作为原电池的负极，铁都失去电子变成亚铁离子，两试管中相同的电极反应式是： ，C正确；
D. a试管中饱和食盐水溶液呈中性发生了吸氧腐蚀，b试管中氯化铵溶液呈酸性，发生了析氢腐蚀，D正确；
答案选B。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
A.生铁中的Fe、C及食盐溶液构成原电池，由于电解质溶液为中性环境，发生吸氧腐蚀，溶解在食盐溶液中的O2得到电子，发生还原反应，由于O2不断消耗，使试管中气体压强减小，在外界大气压强作用下，红墨水会不断向左移动，看到U形管内红墨水左升右降，A正确；
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．在溶液上方产生红棕色气体，可能是在溶液上方发生NO和O2的反应，生成NO2呈现红棕色，不能证明该硝酸为浓硝酸，A错误；
B．发生反应为2KI+FeCl3=I2+2KCl+FeCl2，下层溶液滴入AgNO3溶液生成白色沉淀，无法证明反应后溶液中还存在碘离子，则无法判断FeCl3与KI反应有一定的限度，B错误；