- 金属的电化学腐蚀与防护
- 共1146题
材料是人类生存和发展的基础，合理使用材料可改善人类的生活．
（1）钢铁在酸雨中会发生电化学腐蚀，其负极电极反应式是______；为防止轮船的船体在海水中腐蚀，一般在轮船身上装有一定数量的______．
（2）居室装修所使的人造板材会释放出一种挥发性物质，长期接触会引起过敏性皮炎，免疫功能异常，该挥发性物质是______（填名称）．
（3）铁是人们生活中常用的金属材料，请列举两种常用的防止铁制品被腐蚀的方法：______，______．
（4）石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特种玻璃，石英玻璃的主要成分是______；有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）实际上不是硅酸盐材料，而是一种______．（选填“橡胶”或“纤维”或“塑料”）
（5）玻璃是重要的硅酸盐产品．生产玻璃时，石灰石与石英反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）碳、铁和酸雨构成的原电池中，铁失电子作负极，所以负极上电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，为防止金属被腐蚀，如果利用牺牲阳极的阴极保护法保护金属，则被保护的金属作原电池正极，应该选取比铁活泼的金属作原电池负极，一般在轮船身上装有一定数量的锌，故答案为：Fe-2e-=Fe2+，锌；
（2）甲醛是来自人造地板、家具以及装修粘合剂，长期接触低剂量的该物质，可引起过敏性皮炎、免疫功能异常，故答案为：甲醛；
（3）铁生锈是铁和氧气、水 等物质相互作用的结果，在生产生活中常用的防止铁制品生锈的方法有涂油、刷漆等，故答案为：涂油、刷漆；
（4）石英玻璃的主要成分是二氧化硅，有机玻璃的单体是甲基丙烯酸甲酯（化学式为C5H8O2），所以有机玻璃实际上是一种塑料，故答案为：二氧化硅，塑料；
（5）高温下，碳酸钙和二氧化硅反应生成硅酸钙和二氧化碳，反应方程式为：SiO2+CaCO3
故答案为：SiO2+CaCO3
中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一．
①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态，说明合金的熔点比其成分金属的熔点______．
②铜锌合金外观和金（Au）相似，常被误认为黄金．试写出一种鉴别黄铜与黄金的化学方法______．
铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成份是Cu2（OH）2CO3]，请写出铜在潮湿的空气发生电化学腐蚀时的负极反应式______；用盐酸可以除去铜器表面的铜绿，该反应的化学方程式为______．
③下列对金属制品采取的防护方法不正确的是______（填序号）．
A．在电线的外面包上一层塑料层
B．在自行车钢圈上镀上一层金属铬
C．在海轮的铁制外壳上焊上铜块．
正确答案
①合金的熔点比各成分金属的低，故答案为：低；
②取少许合金加入少量盐酸（或稀硫酸、醋酸等），若有气泡产生，则可证明是假黄金；铜腐蚀时做负极时失去电子：Cu-2e-=Cu2+；铜绿是碱式碳酸铜可与盐酸反应：Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O，故答案为：取少许合金加入少量盐酸（或稀硫酸、醋酸等），若有气泡产生，则可证明是假黄金（或往少许合金中加入Hg（NO3）2溶液、AgNO3溶液等，观察有无Hg、Ag等金属析出；高温灼烧合金，观察是否变黑等）；Cu-2e-=Cu2+； Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O；
③A．外面包上一层塑料层可减少与空气中氧气的接触，故A正确；
B．镀上一层金属铬可以隔绝空气，使金属不受腐蚀，故B正确；
C．原电池能加快化学反应速率，铁铜海水构成原电池，加快铁的腐蚀，故C错误．
故选C．
钢铁制品发生电化学腐蚀的类型：
（1）酸性环境：负极，铁失去电子被氧化．写出电极反应式：______正极，溶液中的H+得到电子而被还原．写出电极反应式：______
（2）中性（或弱酸性）环境：负极，铁失去电子被氧化．正极，溶液中的O2得到电子被还原，写出电极反应式：______．
正确答案
（1）酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
故答案为：Fe-2e-=Fe2+，2H++2e-=H2↑；
（2）中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物．平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质）．某课题以此粉末为原料，资源回收的工艺流程如下：
（1）写出第①步反应的离子方程式______．
（2）洗涤滤渣B的目的是为了除去______（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是______．
（3）写出第③步反应的化学方程式______．
（4）制备绿矾（FeSO4•7H2O）时，向Fe2（SO4）3溶液中加入过量铁屑，充分反应后，经过滤得到FeSO4溶液，再经______、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到绿矾．
（5）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品（质量分数为97%）1.0g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点（铈被还原成Ce3+），则需准确滴加标准溶液的体积为______mL．（保留小数点后两位Ce-140）
（6）写出第⑤步反应的化学方程式______．
正确答案
（1）根据废玻璃粉末的成分（含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质），可知能与氢氧化钠反应的是二氧化硅，其离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（2）经分析滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2；第②步反应Fe2O3与稀硫酸作用生成Fe2（SO4）3，洗涤滤渣B的目的显然是为了除去 Fe3+，检验铁离子是否洗净的方法是取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；否则未洗净，
故答案为：Fe3+；取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；否则未洗净；
（3）第③步反应CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+，Ce元素由+4价变为+3价，被还原；则H2O2应被氧化生成O2，然后配平得出第③步反应的化学方程式 2CeO2+H2O2+3H2SO4═2Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O，
故答案为：2CeO2+H2O2+3H2SO4═2Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O；
（4）绿矾（FeSO4•7H2O）是结晶水合物，固体加热易分解；故由FeSO4溶液制备绿矾（FeSO4•7H2O）时，应经 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）由已知条件：取上述流程中得到的Ce（OH）4产品（质量分数为97%）1.0g，加硫酸溶解后得Ce4+，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点，铈被还原成Ce3+，则Fe2+被氧化为Fe3+，根据守恒列式n（Ce（OH）4）=n（FeSO4）=
故答案为：46.63；
（6）第⑤步反应Ce（OH）3悬浊液被空气中的氧气氧化生成Ce（OH）4，反应的化学方程式为：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4，
故答案为：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4．
如图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分（含有Cu、Fe、Si三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物．
已知：298K时，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Mn（OH）2]=1.9×10-13，根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是______．
（2）加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式：______．
（3）过量的还原剂应是______．
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为______．
②若用Xmol/LKMnO4溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液Y mL，则最后所得红棕色固体C的质量为______g（用含X、Y的代数式表示）．
（5）常温下，若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：______．（填金属阳离子）
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Zg，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为______L（用含Z的代数式表示）；该电极的反应式为______．
正确答案
（1）通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液，所用该操作是过滤，过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作，
故答案为：过滤；
（2）FeCl3具有氧化性，会把铁、铜氧化，反应方程式为：2FeCl3+Fe=3FeCl2、2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，
故答案为：FeCl3+Fe=3FeCl2、2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；
（3）根据流程最后滤液中含铜，加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁，故应加铜，故答案为：铜粉；
（4）①溶液b中含亚铁离子，会被酸性高锰酸钾氧化成铁离子，高锰酸钾被还原为锰离子，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，
故答案为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；
②根据关系式计算：
2 MnO4-～10Fe2+～5Fe2O3
2105×160g
0.001XYm
m=
故答案为：0.4XY；
（5）因Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Mn（OH）2]=1.9×10-13，
溶度积常数越小，对应离子越易沉淀，故沉淀顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+，
故答案为：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+；
（6）由流程可知，电解氯化铜得到铜和氯气，生成Zg 铜转移电子数为：
故答案为：
Ⅰ污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．下列物质不能作为沉淀剂的是______
A．氨水 B．硫化氢气体
C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
Ⅱ合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是______，______；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式______，______；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称______，其中发生的化学反应方程式为______；
（3）设备B的名称______，其中m和n是两个通水口，入水口是______（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因______；
（4）设备C的作用______；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2 （g）
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于______．
正确答案
ⅠA．加入氨水，易形成络离子，不能生成沉淀，故A错误；
B．加入硫化氢气体，生成硫化铜、硫化汞、硫化铅等沉淀，故B正确；
C．不能使Cu2+生成沉淀，故C错误；
D．均能通过双水解调节pH转化为沉淀，故D正确．
故答案为：AC；
Ⅱ（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2O
故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O
（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 
故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 
（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；
（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；
（5）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始 x y 0 0
变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x，
根据平衡常数列式：
解得：
故答案为：13.8．
炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑．请回答：
（1）铁锅的锈蚀是______腐蚀（填“析氢”或“吸氧”）．
（2）写出铁锅腐蚀正极的电极反应式：______．
正确答案
（1）弱酸或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧；
（2）铁、碳和电解质溶液构成原电池，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-，故答案为：2H2O+O2+4e-=4OH-．
“辽宁号”航母的服役举世瞩目．钢铁是制造航母的主要材料，钢铁在潮湿空气中易发生______（填“化学”或“电化学”）腐蚀．请列举两种防止钢铁腐蚀的方法：______、______．人类最早使用的合金材料是______（填字母）．
A．铁合金B．铝合金C．铜合金．
正确答案
钢铁在潮湿的空气中形成原电池，发生电化学腐蚀，电化腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，而析氢腐蚀只在较强酸性条件下才发生；所以钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；
金属腐蚀的防护主要方法有：①改变金属的内部结构．例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢．②在金属表面覆盖保护层．例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等．③电化学保护法．a．外加电流的阴极保护法．利用电解装置，使被保护的金属与电源负极相连．b．牺牲阳极的阴极保护法．利用原电池装置，使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池；
铜的活泼性较弱，比较容易冶炼，所以人类最早使用的合金材料是铜合金；
故答案为：电化学；电镀、涂油漆；C．
金属的防腐常用方法有：A．覆盖机油B．覆盖油漆C．覆盖塑料D．电镀金属E．电化学保护法F．制成不锈钢．请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法（填写序号）：
（1）邮筒______（2）手术刀______（3）海水中的钢闸门______
（4）电线______（5）铁钳的转动部位______（6）自行车的钢圈______．
正确答案
（1）邮筒暴露在阳光下，风吹日晒，邮筒外面涂油漆，即在金属表面喷漆，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到防腐作用，
故答案为：B；
（2）手术刀常采用制成不锈钢，不锈钢是在在普通钢中加入金属铬而形成的耐腐蚀合金，所以能起到防腐作用，故答案为：F；
（3）将海水中的钢闸门与外加电源负极相连，阴极上电解质溶液中阳离子得电子发生还原反应，此方法为外加电源的阴极保护法，可防止钢闸门腐蚀，属于电化学保护法，故答案为：E；
（4）电线外面裹一层塑料，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到既绝缘，又能防腐作用，故答案为：C；
（5）在铁钳的转动部位覆盖机油，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到既能润滑，又能防腐作用，故答案为：A；
（6）自行车的钢圈是在金属表面镀一层不活泼的金属，阻止了内层金属和其它物质的反应，所以能起到既美观，又能防腐的作用，故答案为：D．
废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．实验室利用废旧电池的铜帽（Cu、Zn总含量约为99%）回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：
（1）①铜帽溶解时加入H2O2的目的是______（用化学方程式表示）．②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去．除去H2O2的简便方法是______．
（2）为确定加入锌灰（主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物）的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量．实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点．上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为______，滴定终点观察到的现象为______．
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2+含量将会______（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（3）已知pH＞11时Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-．下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）．
实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1NaOH．由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：
①______；②______；③过滤；④______；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧．
正确答案
（1）①因为双氧水在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜，当然这是一个微弱的反应，形成一个平衡，但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解，平衡被打破，反应朝正方向进行，故而逐渐溶解，反应的化学方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
故答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
②过氧化氢性质比较稳定，若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气，将溶液中过量的H2O2除去可加热至沸，
故答案为：加热至沸；
（2）①淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点，故答案为：淀粉溶液，蓝色褪去；
②若留有H2O2，加入KI后，会有以下反应：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O误当成2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I2生成的碘，使测定结果偏高，
故答案为：偏高；
（3）①向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应，目的使Fe2+转化完全为Fe3+，滴加NaOH溶液，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全，向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全，900℃煅烧，制得氧化锌，
故答案为：向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应；滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全；
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