- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
某反应中反应物与生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu。
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题：
①图中X溶液是_____________________________；
②石墨电极上发生的电极反应式为__________________________________________；
③原电池工作时，盐桥中的____________(填“K＋”或“Cl－”)不断进入X溶液中。
（2）将上述反应设计成的电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是__________极；
②图丙中的②线是______________的变化。
③当电子转移为2 mol时，向乙烧杯中加入________ L 5 mol·L－1 NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。
（3）铁的重要化合物高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点。
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe＋2NaOH＋2H2O=Na2FeO4＋3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是__________________________________。
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为_______________________________________。
正确答案
（1） ①FeCl3、FeCl2 ②Fe3++e-=Fe2+ K＋ （1分）
（2）①负（1分） ②Fe2＋ ③2.8
（3）
试题分析：（1）①参照反应的自发性，Cu只能和FeCl3反应。②为正极，Fe3++e-=Fe2+③阳离子向正极移动。（2）参照图像中与电子的关系，可以发现③时铜的变化量，所以Cu作阳极。则石墨作阴极。②线与 电子关系是1:1，可以推出是Fe2+。当电子为2mol时，阳离子有Cu2+ 1mol,Fe3+ 2mol Fe2+ 3mol.共需要OH- 14mol,溶液体积为2.8L。（3）①Fe＋8OH－－6e－=FeO42-＋4H2O②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2=FeO42-＋3Cl－＋5H2O
按如图所示装置连接，X、Y均为惰性电极。请回答下列问题：
（1）Zn为________极。
（2）连接好装置后，烧杯中的溶液发生反应的离子方程式是___________。
（3）图中通过隔膜的SO42-向________（填“左”“右”或“不”）迁移，Y极及其附近出现的现象是________。
（4）常温下，当Zn极质量减少32.5 g时，X极生成气体8.4 L（标准状况），若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的pH＝________（不考虑生成的气体溶于水）。
正确答案
（1）负
（2）2H2O＋2Cl－
（3）左 有气泡产生，溶液呈红色
（4）14
经分析可知，左侧为原电池，右侧为电解池。（1）Zn为负极。（2）烧杯中是电解氯化钠溶液，离子方程式为2H2O＋2Cl－
A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间的转化关系如下图（部分产物已略去）：
试回答：
（1）若D是金属，C溶液在储存时应加入少量D；D在潮湿的空气中易被腐蚀，写出常见腐蚀形式的正极反应式： 。
（2）若A、B、C为含同一种金属元素的无机物，在溶液中A和C反应生成B，请写出在溶液中A和C反应生成B 可能的离子方程式（写出两个即可）：
、 。
正确答案
（1） O2+4e-+2H2O=4OH- （2分） 。
（2） HCO3-+ OH-= CO32-+H2O 、 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 、
Al3++3AlO-+6H2O=4Al(OH)3↓ （答对任意两个给2分） 。
略
（10分）铝和氢氧化钠都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是 ________________ 。
(2)可用阳离子交换膜法电解饱和食盐水制NaOH，其工作原理如左下图所示。
①请写出A、B两处物质的名称：A___________________、
②请写出电解食盐水的离子方程式__________________________________________
(3)以镁条、铝片为电极，以NaOH溶液为电解质溶液设计的原电池如上中图。
①负极材料为________(填Mg或Al)。
②该原电池的总反应式为____________________________________________
(要求用单线桥标出电子转移的方向和数目)
(4)铝—空气燃料电池可用于电动汽车，通常以NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，通入空气的极为正极(如右上图)，则
负极的电极反应式为 ______________________ ；
正极的电极反应式为_______________
正确答案
略
钢铁工业是国家工业的基础，请回答：钢铁冶炼、腐蚀与防护过程中的有关问题。
（1）工业用热还原法冶炼生铁的主要原料有_____________________，设备的名称是___________写出用还原剂CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式________________________。
（2）写出钢铁在潮湿空气中发生锈蚀时的正极反应方程式_________________生成铁锈（Fe2O3·XH2O）的化学方程式为________________________．
（3）生铁的用途远远不及钢材广泛，人们把较多的高炉生铁直接冶炼成钢，由生铁直接在纯氧顶吹转炉中转化成钢时，是把有害杂质除掉而保留有益元素，可以概括为_______________。为了防止钢铁制品发生锈蚀，可以在钢铁零件的表面进行电镀铜等措施，电镀铜时的阳极反应为_____________________。
正确答案
（1）铁矿石、焦炭、石灰石；高炉；Fe2O3+3CO
（2）O2+2H2O+4e-=4OH-；4Fe+3O2+2XH2O==2Fe2O3·XH2O
（3）降碳、除硫、磷，脱氧，调硅锰；Cu-2e-==Cu2+
如图所示3套实验装置，分别回答下列问题。
（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，溶液略显浅绿色，表明铁被 （填“氧化”或“还原”）；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为 。
（2）装置2中的石墨是 极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程为 。
（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红。
①电源的M端为 极；甲烧杯中铁电极的电极反应为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为 mL。
正确答案
（1）氧化（2分） O2+ 4e- +2H2O=4OH-（2分）
（2）正（2分） 2Fe3++Cu =2Fe2++Cu2+（2分）
（3）①正（2分） Fe-2e-=Fe2+（2分）
②2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+（3分）
③224（2分）
试题分析：（1）装置1为铁的电化学腐蚀，铁钉附近的溶液有蓝色沉淀，表明铁被氧化，铁为负极，碳为正极。观察到碳棒附近的溶液变红，说明在碳极上氧气得电子生成OH-离子，反应的电极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－。
（2）装置2为原电池，负极为Cu，铜失去电子，生成铜离子而溶解。石墨是正极，溶液中的铁离子得到电子生成亚铁离子，所以总的离子方程式是2Fe3＋+Cu=2Fe2＋+Cu2＋。
（3）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH-离子，即石墨是阴极，所以铁是阳极，M是电源的正极，则铁电极的方程式是Fe-2e－=Fe2＋。
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，铜是阴极，所以电解的总方程式是2CuSO4＋2H2O
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为0.64g÷64g/mol ＝0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2＝0.02mol
根据甲烧杯产生气体的电极反应可知
2H＋+2e－＝H2↑
2mol 22.4L
0.02mol V
所以V＝0.224L。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，难易适中，侧重考查学生分析问题、解决问题的能力。做题时要注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算即可。
电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，可向污水中加入适量的 。
a．Na2SO4 b．H2SO4 c．NaOH d．CH3COOH e．NaCl
（2）除污过程中污水池中阳离子将移向 极（填：“正”或“负”或“阴”或“阳”）。
（3）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式是
Ⅰ. Fe－2e－＝Fe2＋ Ⅱ. 。
（4）以上电解过程是以上图右侧的燃料电池为电源，该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。
①负极的电极反应是 ；
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的电子式为 。
（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况） L。
正确答案
（1）ae （2分） （2）阴（2分）（2）4OH－- 4 e－＝ 2H2O＋O2↑ （3分）
（3）①O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－ （3分）②
试题分析：（1）为了增强溶液的导电性，且要保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，所以答案选ae。
（2）电解池中阳离子得到电子，向阴极移动。
（3）电解池中阳极失去电子，则另一个电极反应式应该是溶液中的OH－放电，即4OH－- 4 e－＝ 2H2O＋O2↑。
（4）①料电池中，正极反应一定是氧气得到的电子的过程，该电池的电解质是熔融碳酸盐，所以电极反应为O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－。
②电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳。CO2是含有共价键的共价化合物，电子式是
（5）阴极的电极反应为2H+＋2e－＝H2↑，阴极产生了44.8L（标准状况）即2mol的氢气产生，所以转移电子的物质的量为4mol。根据电池的负极电极反应是CH4＋4CO32－－8e－＝5CO2＋2H2O可知，当转移4mol电子时，消耗CH4的物质的量是0.5mol，则在标准状况下的体积V＝nVm＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L。
点评：该题是高考中的常见题型，属于综合性试题的考查，对学生的思维能力提出了较高的要求，本题贴近高考，综合性强，在注重对学生基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养，意在培养学生的逻辑推理能力和创新思维能力。该题的关键是明确原电池和电解池的工作原理，做题时注意利用守恒的思考去解答，同时注意电极反应式的书写。
烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。铁锅的锈蚀主要属于 （填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。
（1）请你表示此时Fe被腐蚀的电极反应式：负极 ，正极 .
（2）Fe2+和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2的离子方程式
（3）发生原电池反应生成Fe(OH)2的总反应式为
（4）Fe(OH)2与O2和水反应转化为Fe(OH)3，然后进一步转化为铁锈的化学方程式：
。
正确答案
吸氧 (1) 2Fe→2Fe2++4e- 2H2O+O2+4e-→4OH-
（2）Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ （3）2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2
（4）4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3 2Fe(OH)3=Fe2O3.xH2O+（3-x）H2O
试题分析：金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。在电化学腐蚀中又以吸氧腐蚀为主。
（1）Fe被腐蚀时负极是铁失去电子，正极是氧气得到电子，电极反应式分别是负极：2Fe→2Fe2++4e-，正极：2H2O+O2+4e-→4OH-。
（2）Fe2+和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2的离子方程式是Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓。
（3）根据以上分析可知，发生原电池反应生成Fe(OH)2的总反应式为2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2。
（4）氢氧化亚铁不稳定，极易被氧化生成氢氧化铁。氢氧化铁失去水，即变成铁锈，即反应的方程式分别是4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3、2Fe(OH)3=Fe2O3.xH2O+（3-x）H2O
点评：该题是基础性试题的考查，难度不大。主要是考查学生对金属腐蚀的了解掌握程度，有利于调动学生的学习兴趣，提高学生应试能力和学习效率。
下图两个装置中用滴有酚酞的NaCl溶液做电解质溶液，进行化学能和电能相互转化的研究。请回答：
（1）写出两个铁电极上的电极反应式。
甲：
乙：
（2）甲装置中 电极附近的溶液先变红，乙装置中 电极附近的溶液先变红。
（3）检验乙中C电极反应产物的方法是 。
（4）电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式： 。所得消毒液中离子浓度的由大到小顺序 。
（5）如果起始时乙中盛有足量一定浓度的CuSO4溶液，反应一段时间后，要使溶液恢复到以前的状态，可向溶液中加入一定量的 (填化学式)。
正确答案
（14分）（1）Fe —2e－ = Fe2+ 2H+ + 2e－= H2↑ （2）C Fe （每空1分）
（3）用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近C电极所在一侧的支管口，试纸变蓝
（4）NaCl + H2O 
试题分析：（1）根据装置的特点可知，甲是原电池，铁是负极，发生吸氧腐蚀，负极电极反应式是Fe－2e－＝Fe2+。乙是电解池，铁电极和电源的负极相连，作阴极，电极反应式是2H+ + 2e－= H2↑。
（2）甲装置中碳棒是正极，氧气得到电子，生成OH－，所以碳棒电极附近的溶液先变红；乙装置中铁电极是阴极，溶液中的氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，所以铁电极附近的溶液先变红。
（3）乙中C电极反应产物是氯气，具有强氧化性，所以检验的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近C电极所在一侧的支管口，试纸变蓝。
（4）根据题意可知，氯气和氢氧化钠溶液反应生成物中只有一种溶质，所以该溶质是偏铝酸钠，则反应的化学方程式是NaCl + H2O
（5）如果起始时乙中盛有足量一定浓度的CuSO4溶液，则电解的生成物是氧气、铜和稀硫酸。所以反应一段时间后，要使溶液恢复到以前的状态，可向溶液中加入一定量的CuO（或CuCO3）。
点评：该题是中等难度的试题，试题综合性强，贴近高考。侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练。有助于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池和电解池的工作原理，特别是电解池中离子的放电顺序，然后结合题意灵活运用即可。
用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。
（1）E为电源的 极（填“正”或“负”）；
（2）A中发生反应的化学方程式为 ；
（3）在B中观察到的现象是 ；
（4）室温下，若从电解开始到结束，A、B装置中共
正确答案
略
略
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