- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
(1)金属腐蚀会造成巨大的经济损失,钢铁在潮湿的空气中更容易被腐蚀,主要原因是钢铁里的铁和碳与钢铁表面吸附的一层水膜构成许多微小的______发生电化学腐蚀,该腐蚀中负极发生的电极反应式为______.
(2)某综合实践活动小组到自来水厂进行参观,了解到源水处理成自来水的工艺流程示意图如下:
①源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入CaO,再通入CO2可以降低水中Ca2+、Mg2+等离子的浓度,从而将硬水转化为______水.
②该水厂加入的A物质常为氯气,其作用是______.
③加入凝聚剂可以除去其中的悬浮固体颗粒,以下物质中不能作为凝聚剂的是(填写编号)______.
A.KAl(SO4)2•12H2O B.Fe2(SO4)3 C.CuSO4 D.FeSO4•7H2O.
正确答案
(1)碳、铁和水构成原电池,所以能发生电化学腐蚀,该原电池中,铁作负极,碳作正极,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,
故答案为:原电池,Fe-2e-=Fe2+;
(2)①钙镁离子较少或没有的水是软水,源水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入CaO,再通入CO2可以降低水中Ca2+、Mg2+等离子的浓度,从而将硬水转化为软水,故答案为:软;
②氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸具有强氧化性,所以能杀菌消毒,故答案为:杀菌消毒;
③凝聚剂能发生水解而生成胶体,胶体具有吸附性而净水,所以只要能水解生成胶体的就属于凝聚剂,明矾能水解生成氢氧化铝胶体、铁离子能水解生成氢氧化铁胶体、亚铁离子被氧化生成的铁离子易水解生成胶体,所以ABD能作凝聚剂,铜离子水解不能生成胶体,所以不能作凝聚剂,故选C.
Ⅰ.合理饮食和正确用药,是人体健康的重要保证。
现有下列五种物质A食盐;B小苏打;C苹果汁;D葡萄糖;E青霉素,请按下列要求填空(填序号)。
富含维生素C的是 ,可直接进入血液,补充能量的是 ,应用最广泛的抗生素之一的是 ,既可作为疏松剂,又可治疗胃酸过多的是 ,食用过多会引起血压升高、肾脏受损的 。
Ⅱ.钢铁的生产与使用是人类文明和生活进步的一个重要标志。
(1)写出工业上用赤铁矿炼铁的主要化学反应方程式: 。
(2)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。试回答:
①铁锅的腐蚀主要是由 (填化学或电化学)腐蚀造成的。形成的铁锈的主要成分是 。
②为防止轮船的船体在海水中腐蚀,一般在船身连接 (填“锌块”或“铜块”)。
Ⅲ.材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础,合理使用材料可以改善我们的生活。
(1)体育场馆建设需大量建筑材料。下列材料不属于硅酸盐材料的是 (填字母)。
A.石灰石 B.水泥 C.玻璃
(2)在下列材料中,属于无机非金属材料的是 (填字母)。属于塑料制品的是 。
A.涤纶 B.聚氯乙烯塑料 C.氮化硅陶瓷 D.玻璃钢
(3)下列有关合金性质的说法正确的是 (填字母)。
A.合金的熔点一般比它的成分金属高
B.合金的硬度一般比它的成分金属低
C.组成合金的元素种类相同,合金的性能就一定相同
D.合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械性能
(4)合成塑料、合成橡胶和 是常说的三大合成材料。
正确答案
Ⅰ.C D E B A
Ⅱ.(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(反应物、生成物对,不配平给1分)
(只要写上述反应就给分,如多写炭与氧气、二氧化碳与炭的反应不扣分)
(2) ①电化学 Fe2O3或 Fe2O3•nH2O ②锌块
Ⅲ. (1)A (2)C B (3)D (4)合成纤维
试题分析:Ⅰ. 富含维生素C的是苹果汁,可直接进入血液,补充能量的是葡萄糖,应用最广泛的抗生素之一的是青霉素,既可作为疏松剂,又可治疗胃酸过多的是小苏打,食用过多会引起血压升高、肾脏受损的食盐。Ⅱ. (1)工业上用赤铁矿主要成份是三氧化二铁,炼铁的主要化学反应方程式:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。(2)①铁锅的腐蚀主要是由 ①电化学腐蚀造成的。形成的铁锈的主要成分是Fe2O3或 Fe2O3•nH2O。②通过构成原电池装置可以保护轮船的船体在海水中腐蚀,一般在船身连接锌块,由于锌比铁活泼,形成原电池中锌做负极。Ⅲ. (1)不属于硅酸盐材料的是A.石灰石。(2)在下列材料中,属于无机非金属材料的是C.氮化硅陶瓷。属于塑料制品的是B.聚氯乙烯塑料。(3)合金性质有:合金的熔点一般比它的成分金属低,合金的硬度一般比它的成分金属高,组成合金的元素种类相同,由于内部结构不同合金的性能也可能不相同。合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械性能。(4)合成塑料、合成橡胶和合成纤维是常说的三大合成材料。
(16分)如图所示,A、F为石墨电极,B、E为铁片电极。按要求回答下列问题:
(1)打开K2,闭合K1,B为__________极,A的电极反应为______________,最终可观察到的现象是 。
(2)打开K1,闭合K2,E为________极,检验F极产生气体的方法是 。
(3)若往U型管中滴加酚酞,进行(1)、(2)操作时, 极周围能变红(填A、B、E、或F,下同)。若滴加K3[Fe(CN)6]溶液,在 极周围溶液变为 色。
(4)若电源选用燃料电池,结构如图,以熔融碳酸盐为电解质(能够传导CO32-),电池工作时电解质组成保持稳定,请写出正极反应的方程式 ,若在标况下消耗11.2L的甲烷,电解NaCl溶液产生的H2的物质的量为 mol(假设燃料电池能量转化率为75%)。
xk
正确答案
(1)负;(1分)O2+2H2O+4e-===4OH-;(2分)溶液中有红褐色沉淀生成(2分)(2)阴;(1分)用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极,试纸变蓝,证明是氯气(2分)(3)A、E;(2分)B;(1分)蓝(1分)(4)2CO2+O2+4e-=2CO32-(2分);1.5(2分)
(1)打开K2,闭合K1后,构成原电池,B是铁片,作负极,A是正极,由于溶液是氯化钠溶液,因此相当于铁的吸氧腐蚀,正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。铁失去电子生成亚铁离子,然后结合OH-生成Fe(OH)2沉淀,最终被氧化生成氢氧化铁沉淀。
(2))打开K1,闭合K2,装置是电解池F是阳极,E是阴极,阳极氯离子放电,生成氯气,可利用氯气的氧化性来检验。
(3)在(1)中A是正极,有OH-生成,在(2)中阴极有OH-生成,即这两极溶液显红色。因为B极附近生成铁离子,所以溶液会变成蓝色。而在操作(2)铁作阴极不溶解,过不可能变蓝色。
(4)正极氧气得到电子,而电解质是熔融碳酸盐,导电离子是CO32-,所以正极反应的方程式为2CO2+O2+4e-=2CO32-。在反应中甲烷失去8个电子,因为电池能量转化率为75%,所以11.2L的甲烷实际失去电子为4mol×0.75=3.0mol,依据电子得失守恒可知生成氢气1.5mol。
如图所示,烧杯中都盛有稀硫酸。
(1)(1)中反应的离子方程式为_____________________。
(2)(2)中反应的电极反应:Fe:_____________________,Sn:_____________________,Sn极附近溶液的pH___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)(3)中被腐蚀的金属是___________,其电极反应式为_____________________。比较图(1)(2)(3)中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是_____________________。
正确答案
(1)Fe+2H+==Fe2++H2↑
(2)Fe-2e-==Fe2+;2H++2e-==H2↑;增大
(3)Zn;Zn-2e-==Zn2+;(2)>(1)>(3)
下面是常见的电化学装置图:
图1 图2 图3
请回答以下问题:(1)图1中铜板上铁铆钉处容易生锈,称为 腐蚀,被腐蚀的金属是 ,原电池的总反应方程式是 。
(2)图2中a、b是多孔石墨电极,断开K2,闭合K1一段时间,观察到两只玻璃管内都有气泡将电极包围,b极上的电极反应式为 ,OH-向 (填a或b)极移动。然后断开K1,闭合K2,观察到电流计A的指针有偏转。b极上的电极反应式为 ,OH-向 (填a或b)极移动。
(3)图3中,X、Y都为石墨电极,在U型管两侧分别加入一滴紫色石蕊试液,则通电后X附近显______色,Y附近显_______色。
正确答案
(1)吸氧 Fe 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
(2) 2H++2e-=H2 a H2+2OH—+2e-=2H2O b (3)蓝 红
(1)根据铁所处的环境分析,溶液的酸性很弱,发生吸氧腐蚀。铁比铜活泼,铁失去电子被腐蚀。在正极上溶解在水中的氧气得到电子,发生还原反应。
(2)断开K2,闭合K1则构成电解池,电极均是石墨,电解氢氧化钠溶液,相当于电解水。b与电源的负极相连,作阴极,氢离子放电生成氢气。溶液中的OH-在阳极上放电,产生氧气,所以向a极移动。断开K1,闭合K2,观察到电流计A的指针有偏转,说明此时构成原电池,在b周围有氢气存在,因此作负极。溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
(3)石墨电极电解硫酸钠溶液,相当于电解水。Y与电源的正极相连,作阳极,溶液中的OH-放电,产生氧气。X是阴极,溶液中的氢离子放电产生氢气。所以X周围溶液显碱性,Y周围溶液显酸性。
钢铁工业是国家工业的基础,钢铁生锈现象却随处可见,为此每年国家损失大 量 资金.请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题.
(1)钢铁的电化学腐蚀原理,在酸性环境中发生析氢腐蚀,在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。
①分别写出图1中铁电极和石墨电极的电极反应式:
, 。
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图1虚线框内所示
位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动方向。
③写出修改后石墨电极的电极反应式 。
(2)工业上常用盐酸除去铁锈.现将一生锈的铁片放入盐酸中,溶液中可能发生的化学反应的化学方程式有 。
(3)在实际生产中,可在铁制品的表面镀铜防止铁被腐蚀.装置示意如图2:
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若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12g,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 。
正确答案
(1)①Fe-2e- =Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- (2分)
② (2分)③2Cl--2e-=Cl2↑(1分)
(2)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 2FeCl3+Fe=3FeCl2(3分)
(3)①铜 Cu2++2e-═Cu (2分)② 0.08mol(2分)
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(2分)
试题分析:(1)①图1为原电池,Fe作负极,发生Fe-2e- =Fe2+石墨作正极,发生O2+4e-+2H2O=4OH;②利用阴极保护法,在虚线框内添加外电源,使铁作阴极,电子流动方向与电流相反,
③修改后石墨为阳极,氯离子放电,2Cl--2e-=Cl2↑
(2)铁锈成分为Fe2O3,可与盐酸反应:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,铁与盐酸反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,FeCl3与Fe反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2
(3)①铁制品表面镀铜,则铁做阴极铜作阳极,A电极是阳极,应为铜,B电极是铜离子的电子还原为铜,反应式为Cu2++2e-═Cu;
②二者质量差为5.12g,说明有2.56g铜被氧化,转移电子物质的量2.56g/64g/mol×2=0.08mol③镀铜铁中铁比铜活泼,镀层破换后在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀
Ⅰ.用导线将A、B两装置的四个电极进行连接,使a极析出铜。回答有关问题。
(1)导线将容器A和B连接时,Zn接 ,Cu接 (填“a”或“b”)
(2)容器A中Cu极发生的电极反应为 。
(3)B装置叫 ,溶液中的NO3-向_____极移动(填“a”或“b”)。
(4)若b极观察到有无色无味气泡产生, 经过一段时间后,停止反应并搅拌均匀,溶液的pH值将 (填“升高”、“降低”或“不变”),加入一定量的 后(填化学式),溶液能恢复至与反应前完全一致。若反应一段时间后,测得溶液中Cu2+浓度没有明显下降,可能的原因是: 。
Ⅱ.炒菜的铁锅没有洗干净容易生锈。用必要的文字和有关化学方程式说明铁锈是如何形成的
。
正确答案
Ⅰ.(1)a,b (2)2H+ + 2e- = H2↑(3)电解池,b(或阳)
(4)降低,CuO b极材料为Cu
Ⅱ.铁锅是生铁制造的,生铁中的Fe、C和炒菜未洗净的食盐水构成原电池(1分),使铁发生电化学腐蚀生成Fe(OH)2, Fe(OH)2再被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3部分失水得到铁锈。负极:2Fe - 4e- = 2Fe2+;正极:O2 + 2H2O +4e- = 4OH-;
4Fe(OH) +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3
试题分析:I.A可形成原电池,Zn作负极,Cu作正极,使a极析出铜,a极为阴极,所以a与Zn连接,b与Cu连接。A中Cu极发生的反应为2H++2e-=H2↑、Zn极发生的反应为Zn-2e-=Zn2+。B装置叫电解池,溶液中NO3-向阳极移动。电解硝酸铜溶液生成铜、硝酸和氧气,溶液酸性增强,pH减小,阳极析出氧气、阴极析出铜,加入氧化铜能使溶液浓度恢复到反应前浓度,若反应一段时间后Cu2+浓度没有明显下降,说明阳极溶解Cu生成Cu2+。II.铁生锈的机理是铁、炭、食盐水形成原电池,Fe为负极,Fe-2e-=Fe2+。炭为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3、Fe(OH)3失水生成Fe2O3·xH2O。
点评:钢铁电化腐蚀分两种:吸氧腐蚀和析氢腐蚀,当电解质溶液酸性较强时,发生析氢腐蚀;当电解质溶液呈中性或碱性时发生吸氧腐蚀,
电工操作中规定,不能把铜线和铝线拧在一起连接线路,这是因为____________________________。
正确答案
在潮湿的空气中,铜与铝接触形成原电池,铝做负极,很快被腐蚀
钢铁是现代工业不可缺少的材料,是工业的粮食;铁也是人体必需的微量元素,二价铁是血红蛋白输送氧的必需载体,是生命的保护神。请回答下面几道有关铁的问题
(1)家中常用铁锅炒菜,我们常看到刷完的锅若未及时烤干,第二天会在锅中产生了一些铁锈,这是由于发生了原电池反应造成的,请写出___________作正极,正极反应式是______________________,
___________作负极,负极反应式是______________________。
(2)制印刷电路时常用三氯化铁溶液作“腐蚀液”,发生反应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,分别在下述情况下,哪些金属阳离子(不考虑阴离子)或金属单质能同时存在。
①反应后铁有剩余,则容器里还可能有______________________。
②反应后容器里含有相当量的Cu2+,则还可能有______________________。
正确答案
(1)C(或碳);O2+2H2O+4e-=4OH-;Fe(或铁);2Fe-4e-=2Fe2+
(2)①Cu、Fe2+;②Cu、Fe2+或Fe3+、Fe2+
(12分)如图所示,组成一种原电池。试回答下列问题(灯泡功率合适):
(1)电解质溶液为稀H2SO4时,灯泡 (填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮,则Mg为原电池的 极;若灯泡不亮,其理由为 。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时,灯泡 (填“亮”或“不亮”)。若灯泡亮,则Al做原电池的 极。若灯泡不亮,其理由为 。
(3) 铝的阳极氧化,是一种常用的金属表面处理技术,它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜,该氧化膜不溶于稀硫酸。某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟该生产过程。
按图取两片质量相当的铝片组装好仪器,接通开关K,通电约25 min。在阳极生成氧化铝,阴极产生气体。写出该过程中的阳极反应式:______________________________。
如果此时取出两极,用蒸馏水洗净,晾干后称重发现两个电极质量差为0.8克,计算阴极产物在标准状态下的体积并写出计算过程。
正确答案
(12分) (1)亮 负极 硫酸太稀,没有足够的阴、阳离子
(2)亮 负极 电解质中没有足够的阴、阳离子
(3)负极:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+
阴极产物为氢气。标准状况下体积为1.12升
(1)形成原电池的条件:活性不同的两个电极、电解质溶液形成闭合回路。
(2)虽然镁的活泼相对铝较强,但它不能和碱液反应,而铝却可与其反应,失电子作负极;
(3)由题意知,铝极失电子形成氧化膜。即:
阳极:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+
阴极为:H++2e+=H2↑
可得关系式: 3 H2↑ ~ 3O(两极质量差)
_ 22.4:L 16g
即: 1.12L 0.8g
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