- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
（8分）（1）钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，该原电池的负极是 ，负极反应式为 ；正极是 ，正极反应式为 。
（2）下列装置中，能对Fe片腐蚀起防护作用的有（用序号表示）
正确答案
（8分）⑴ Fe 2Fe －4e－＝ 2Fe2+ C O2 + 2H2O+4e－＝ 4OH－ (2) (3)(4)
考查金属的腐蚀与防护。
（1）钢铁腐蚀电化学腐蚀时，铁总是负极失去电子。如果水膜的酸性较弱时，则发生吸氧腐蚀。所以此时电极反应式是负极2Fe －4e－＝ 2Fe2+，正极是O2 + 2H2O+4e－＝ 4OH－。
（2）装置（1）中铁直接发生化学腐蚀；（2）中构成原电池，铁是负极失去电子；（3）中也是原电池，铁是正极，被保护；（4）中是电解池，铁是阴极，被保护；（5）中也是电解池，但铁是阳极，加快腐蚀，因此正确的答案选（3）（4）。
某学生用电解纯净的CuSO4溶液的方法，并根据电极上析出Cu的质量（m g）以及
（1）该装置中B电极为电解池的 极（填“阴”或“阳”）；
（2）A电极上的电极反应式为 ；
电解池总反应的离子方程式为 ；
（3）电解过程中，电解质溶液的酸性 （填“增强”、“减弱”或“不变”）；
（4）下列实验操作中必要的是 （填写字母）；
（E）在有空气存在的情况下，烘干电极必须用低温烘干的方法。
（5）铜的相对原子质量为 （用带有m、V的计算式表示）。
正确答案
略
如图所示，试管内放一铁钉，溶液为氯化钠溶液，数天后观察到的现象有
。说明铁钉发生了 腐蚀，其中正极的电极反应式为 ，溶液中发生的化学方程式为
。
正确答案
U形管的左边a导管水柱上升，右边b导管水柱下降，试管内有红褐色物质产生 电化学（吸氧） O2 + 2H2O + 4
4Fe（OH）2＋O2 ＋2H2O＝4Fe（OH）3。
铁钉、氯化钠溶液、空气组合在一起发生了铁的吸氧腐蚀，由于空气中氧气的减少，左边a导管水柱上升。
（1）下图各烧杯中盛有海水，铁在其中腐蚀。铁的腐蚀速率由快到慢的顺序为_________________
（2）已知：N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)；△H＝＋67．7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g)；△H＝－534kJ/mol
发射卫星用肼（即N2H4）的气体为原料，以NO2为氧化剂，两种物质反应生成氮气和水蒸气，试写出该反应的热化学方程式________________________。
正确答案
（1）④>②>①>③
（2）2N2H4(g)+2NO2(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；△H＝－1135.7kJ/mol
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下列相关说法正确的是________。
A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料
D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收
(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：
2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是___。
A．以上反应是可逆反应
B．反应环境为碱性
C．电池放电时Cd作负极
D．该电池是一种二次电池
(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。
①a电极是电源的________极；
②若该电池为飞行员提供了360kg的水，则电路中通过了________mol电子。
正确答案
(1)A (2)B、C、D (3)负40000
(1)B：二次电池可以多次但不可能无限次重复使用。C：氧气可用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料。D：废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。
(2)两个方向的条件不同，不能称为可逆反应。
(3)电路中通过的电子的物质的量为：360000 g÷18 g/mol×2＝40000 mol。
(10分)电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。某兴趣小组做如下探究实验：
Ⅰ．（1）如图为某实验小组依据氧化还原反应：(用离子方程式表示)_______________________________设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________mol电子。
（2）其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因____________________________________________。
（3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置中石墨（1）为________极(填正、负、阴、阳)，乙装置中与铜线相连石墨电极上发生的反应式为_________________________________。
Ⅱ．如右图所示装置，通电5 min后，第③极增重2．16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL。
请完成下列问题：
①第②极上生成的物质为________mol。
②写出第①极上发生反应的电极反应式_________________________。
③设A池中原混合液的体积为200 mL，则通电前A池原混合液中Cu2＋的浓度为________ mol/L。
正确答案
Ⅰ．（1）Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu 0．2
（2）2H＋＋2e－=H2↑ 酸性 NH4+＋H2O
（3） 阴 2Cl－－2e－=Cl2↑
Ⅱ．（1）①0．005 ②Cu2＋＋2e－=Cu 2H＋＋2e－=H2↑（共1分） ③0．025
试题分析：Ⅰ．由图可知该装置为原电池，Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，
则Fe+Cu2+═Fe2++Cu 两极质量差△m 转移电子
56g 64g 56g+64g=120g 2mol
12g n
n=0．2mol
（2）若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，溶液呈酸性，发生：NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+，负极发生2H++2e-═H2↑，负极发生Fe-2e-=Fe2-。
（3）将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置为原电池，铁做负极，铜为正极。乙装置为电解池，石墨（1）为阴极，乙装置中与铜线相连石墨电极为阳极。发生的反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑
Ⅱ．由图可知，B装置为电解池，第③极增重2．16g，发生Ag++e-=Ag，n（Ag）=0．02mol，则转移电子为0．02mol，
A池中收集到标准状况下的气体224mL，所以气体的物质的量为0．224L/22．4L/mol=0．01mol，
A装置中阳极发生4OH--4e-=O2↑+2H2O，转移0．02mol电子。第②极生成气体为0．005mol，
所以第①极上发生反应的电极反应式为
2H++2e-=H2↑，
0．01 0．005
Cu2++2e-=Cu
0．005 0．01
即Cu2+的物质的量为(0．02−0．005×2)/ 2=0．005mol，
c（Cu2+）=0．005mo/l0．2L=0．025mol/L。
（10分）如右图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，填空：
（1）电源A上的a为________极
（2）滤纸B上发生的总化学方程式为：________ __________
（3）欲在电镀槽中实现铁上镀铜，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应式为：__________ _____，电极f上发生的反应式为：_________ _____ 。若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为3.84 g，则电镀时电路中通过的电子为_____ _____mol。
正确答案
（每空2分）（1）正
（2）2NaCl+2H2O
（3）Cu -2e–=Cu2+ Cu2++ 2e– =Cu 0.06
考查电化学的综合应用。
（1）接通电路后，发现B上的c点显红色，说明该处溶液显碱性，因此c是阴极，所以b是电源的负极，a是正极。
（2）惰性电极电解饱和食盐水使，阳极使氯离子放电生成氯气，阴极使氢离子放电生成氢气，所以总反应式是2NaCl+2H2O
（3）电镀时待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，失去电子。含有镀层金属离子的物质作电解质。所以要实现铁上镀铜，则e是铜，作阳极，电极反应式是Cu -2e–=Cu2+。F是铁，作阳极，溶液中的铜离子得到电子，电极反应式是Cu2++ 2e– =Cu。根据电子的得失守恒可知，阳极消耗铜的质量就是阳极析出的铜的质量，所以根据质量差可知，阳极消耗铜3.84g÷2＝1.92g，物质的量是1.92g÷64g/mol＝0.03mol，因此转移电子是0.03mol×2＝0.06mol。
（每空2分，共12分）
（Ⅰ）钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。在空气酸度不大的环境中，其负极是 ，负极反应式为 ；正极是 ，正极反应式为 。受空气的影响还会发生相应的颜色变化，其相应的化学方程式为 。
（Ⅱ）下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（用序号表示）
正确答案
（每空2分，共12分）（Ⅰ）铁 Fe－2 e- = Fe2+ ；碳
O2 +4 e- + 2H2O =" 4" OH- 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 （Ⅱ） (5)(2)(1)(3)(4)
（1）考查钢铁的电化学腐蚀。钢铁发生电化学腐蚀时，铁是负极，失去电子，电极反应式是Fe－2 e- = Fe2+；如果在空气酸度不大的环境中，发生的是吸氧腐蚀，正极反应式是O2 +4 e- + 2H2O =" 4" OH- ；生成的亚铁离子和OH－离子结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，极易被氧气氧化生成红褐色氢氧化铁，反应的方程式是
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
（Ⅱ）装置（1）是铁的化学腐蚀。装置（2）、（3）中都是原电池，由于金属性强弱顺序是锌、铁、锡，所以在装置（2）中铁是负极，失去电子，而在装置（3）中铁是正极被保护；装置（4）、（5）中都是电解池，其中装置（4）中铁是阴极，被保护，装置（5）中铁是阳极，被腐蚀，所以正确的答案是(5)(2)(1)(3)(4) 。
（12分）依据氧化还原反应：2Fe3+(aq)＋Fe(s)＝3Fe2+(aq)，设计原电池并完成如图所示实验。请回答下列问题：
⑴电极X的材料是 ；石墨电极为电池的 极。
⑵B装置中发生的电极反应方程式为 ；表面皿中溶质Na2SO4的作用是 。
⑶铜丝b与滤纸接触处的现象为 ；此处电极反应方程式为： 。
正确答案
（1）铁 正 （2）Fe3++e－=Fe2+ 增强溶液的导电性
（3）滤纸变为红色 2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑
（1）根据反应式可知，铁离子得到电子，是氧化剂。铁失去电子，是还原剂。由于A中溶液是氯化亚铁，所以X电极是铁，石墨电极是正极。
（2）原电池中正极得到电子，所以B中正极反应式是Fe3++e－=Fe2+；硫酸钠是强电解质，所以其作用是增强溶液的导电性。
（3）铜丝b和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑；由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，所以阴极周围溶液显碱性，则滤纸变为红色。
如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）铁钉在逐渐生绣。
（2）若试管内液面上升，发生 腐蚀，电极反应：
负极： ，正极： 。
（3）若试管内液面下降，则原溶液呈 性，发生的电极反应：
正极： 。
正确答案
（2）吸氧；2Fe-4e- = 2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH-
（3）较强的酸性2H+ + 2e - = H2↑
（2）若试管内液面上升，说明试管内压强降低，所以发生的是吸氧腐蚀。负极是铁失去电子，正极是氧气得到电子，所以电极反应式分别是2Fe-4e- = 2Fe2+、O2+2H2O+4e=4OH-。
（3）若试管内液面下降，说明试管内氧气增大，有气体生成，所以发生的是析氢腐蚀，因此溶液的首先较强。正极反应式为2H+ + 2e - = H2↑。
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