- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
(8分)钢铁很容易生锈而被腐蚀。
（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，吸氧腐蚀过程中的电极反应为：
负极_______________ _______________；
正极_______________________________ 。
（2）为了降低某水库的铁闸门的腐蚀速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 _________(填序号)。
（3）图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的___________极上。
正确答案
（1）2Fe—4e—＝2Fe2+ O2+4e—+2H2O＝4OH— （2）C; （3）负（每空2分）
考查钢铁的腐蚀与防护。
（1）钢铁腐蚀电化学腐蚀时，铁是负极，失去电子，发生氧化反应。如果发生吸氧腐蚀，则氧气在正极得到电子，电极反应式分别是负极：2Fe—4e—＝2Fe2+、正极：O2+4e—+2H2O＝4OH—。
（2）装置甲是通过原电池原理防止腐蚀的，因此铁应该是正极，所以R是负极，则金属性要强于铁的，所以答案选C。
（3）装置乙是通过电解池原理保护铁的，所以铁是阴极和电源的负极相连。
（11分）按下图装置进行实验，并回答下列问题
⑴判断装置的名称：A池为__________池，B池为___________池。
⑵铜极为__________极，电极反应式为 ，
石墨棒C1为______极，电极反应式为________________________ ，
石墨棒C2附近发生的实验现象为______________________________ 。
⑶当C2极析出224mL气体（标准状态）时，左侧烧杯中溶液的质量_________（增加、不变或减少）_________g。
正确答案
（11分）（电极反应每个2分，其余每空1分）
⑴原电， 电解。
⑵正，Cu2+ + 2e—=Cu； 阳，2Cl—+2e—= Cl2↑； 溶液变红色。
⑶增加 0.01
（1）由图示可知A池是锌铜原电池，做为电源电解B池，连接Zn负极的C2电极为阴极，连接Cu正极的C1电极为阳极。
（2）
A池为原电池：Zn + Cu2＋==Zn2＋ + Cu
负极：Zn－2e－=Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－=Cu
B池为原电池：2KCl＋2H2O =2KOH＋H2↑＋Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－=H2↑ 阳极：2Cl—+2e—= Cl2↑
在阴极由于氢离子的放电，导致溶液呈碱性，酚酞呈红色。
（3）原电池中每进入1 molZn而析出1 molCu，故溶液的质量增加65-64 =" 1" g
H2 ~ 2e－ ~ △m
1mol 1 g
0.01mol 0.01g
蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2 + Fe + 2H2O
（1）若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是 （填序号）。
（2）用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0.02 mole-，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。
①电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了
②电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100mL，阳极产生的气体在标准状况下的体积是 ；将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的PH= 。
正确答案
（1）A （2）①50
试题分析：分析蓄电池的反应可知发生还原反应的物质是NiO2,（2）Mx++xe-=M，当增加agM时其相对原子质量为50ax；电解混合溶液时阳极2Cl- -2e-=Cl2↑0.01molCl-失去0.01mole-，而电路中转移0.02mole-，所以溶液中的OH-放电，4OH- -4e-=2H2O+O2↑且失去0.01mole-，生成0.0025mol氧气，所以阳极生成气体的总量为0.0075mol，体积为0.168L.同时溶液中消耗0.01molOH-,H+的物质的量为0.01mol，1L溶液中的c（H+）=0.01mol/L.pH=2.
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
X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知：① X可分别与Y、W形成X2Y，X2Y2、XW等共价化合物；② Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。
请回答：
（1）Z2Y的化学式是 。
（2）Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是 。
（3）如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。
接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。 一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：
C（I）的电极名称是 （填写正极或负极）；
C（II）的电极反应式是 。
（4）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是 。
正确答案
（1）Na2O (2)2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ (3)负极，Cl2+2e-＝2Cl- (4)Cu + H2O2 + 2H+＝ Cu2++2H2O
试题分析：中学阶段A2B2型的化合物主要指Na2O2和 H2O2，共价化合物是H2O2，离子化合物是Na2O2，所以根据X、Y、Z、W的原子序数大小顺序课判断X是H，Y是O，Z是Na，W是Cl。
（1）Z2Y的化学式是Na2O。
（2）Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑。
（3）根据装置图可知，接通S1后该装置是电解池，即相当于是惰性电极电解饱和氯化钠溶液。C（Ⅰ）附近溶液变红，说明该电极是阴极，生成的气体是氢气，另外一电极生成的是氯气。断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，说明此时形成原电池，其中氢气所在的电极是负极，即C（I）的电极名称是负极。C（II）的电极是正极，氯气得到电子，电极反应式是Cl2+2e-＝2Cl- 。
（4）双氧水具有氧化性，钠氧化单质铜，则反应的离子方程式是Cu + H2O2 + 2H+＝ Cu2++2H2O。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，主要是考查学生对常见化合物以及电化学原理的熟悉了解程度，有利于调动学生的逻辑推理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。该题的关键是记住常见的化合物，明确原电池和电解池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。
（14分）某研究小组对铁生锈进行研究：
（1）经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：上图中的铁钉最容易生锈的是 （填字母）；
（2）根据实验条件判断，在铁钉的锈蚀过程中，正极的电极反应为： ；
（3）若为了防止铁钉生锈，该小组同学想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是
A. 锡 B. 铜 C. 锌
（4）钢铁容易腐蚀，工业生产中常需对钢铁进行“发蓝”处理，以有效避免或减缓钢铁的腐蚀。所谓“发蓝”，就是在钢铁零件等进行氧化处理，使其表面形成一层致密的蓝黑色氧化膜。发蓝处理过程可表示如下：
为检验经过步骤Ⅳ处理的铁件是否合格，常往成品表面滴上5%的硫酸铜溶液，如果成品不合格（即铁件表面有微小松孔，未形成致密的氧化膜），一段时间将观察到的现象为__________________________。
正确答案
（1）A （3分） （2）O2＋2 H2O＋4e－＝ 4 OH－（3分）
（3）C （3分） （4）铁制品表面有红色固体析出（3分）
（1）植物油能阻止空气，碱石灰能吸收CO2和水，实验最容易发生腐蚀的是A。
（2）水是中性的，所以铁发生的是吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2 H2O＋4e－＝ 4 OH－。
（3）镀层就是最好式金属性强于的铁，这样即使镀层破损，发生电化学腐蚀，铁也是正极，被保护，因此答案选C。
（4）如果不合格，则铁就能和硫酸铜发生置换反应，生成红色的铜，因此现象是铁制品表面有红色固体析出。
电解原理在工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若X、Y是惰性电极，a是200mLNaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则电解池中X极上的电极反应为_____，在X极附近观察到的现象是 ：_______。Y电极上的电极反应式是_________，检验该电极反应产物的方法是 ：________________。当外电路通过0.02 mol电子时，充分混合电解后的溶液，忽略溶液体积变化，理论上溶液的PH值为_______。
（2）如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是_________，Y电极的材料是______，Y电极反应式是_______________。
正确答案
（每空1分，共8分）（1）2H++2e-＝H2↑ 有气泡，溶液变红 2Cl-—2e-==Cl2↑
把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl2 13
（2）纯铜 粗铜 Cu-2e-==Cu2+
试题分析：（1）根据装置图可知，和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-＝H2↑。由于氢离子放电，破坏了阴极周围水的电离平衡，则阴极周围溶液显碱性，即在X极附近观察到的现象是有气泡，溶液变红；和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl-—2e-==Cl2↑。氯气具有强氧化性，据此可以鉴别，即把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近，试纸变蓝，说明Y极产物为Cl2 。当外电路通过0.02 mol电子时有0.02mol氢离子放电，则生成OH－的物质的量就是0.02mol，所以溶液中中OH－的浓度是0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L，则pH＝13。
（2）电解方法精炼粗铜，电解池的阴极材料是纯铜，电极反应为：Cu2++2e-＝Cu；电解池的阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu-2e-＝Cu2+。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题难易适中，基础性强。该题需要注意的是明确图中电源的正负极确定电解池的阴阳极是解答的关键，并熟悉电极反应及离子的放电顺序来解答，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范答题能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
（8分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放NaOH溶液、CuSO4溶液和K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g。据此回答下列问题：
（1）电极b上发生的电极反应为 ；
（2）计算电极e上生成的气体在标准状态下的体积： ；
（3）电解后甲溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”），简述其原因： ；
（4）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
。
正确答案
（1）4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）
（2）5.6 L （2分）
（3）增大（1分）因为相当于电解水（1分）
（4）能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应变为电解水的反应（2分）
（1）乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2++2e－=Cu，即c处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－=2H2O + O2↑。
(2)当乙中有16gCu析出时，转移的电子为0.5mol。而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。丙中为K2SO4，相当于电解水，由方程式2H2O
(3)甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。
(4)铜全部析出后，电解质变为H2SO4，所以电解反应仍能进行。
如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁的锈蚀，如下图所示，铁处于①、②、③三种不同的环境中。请回答：
（1）金属腐蚀主要分为 腐蚀和 腐蚀两种。
（2）铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 （填序号）。
（3）②中正极的电极反应式为 ，
负极的电极反应式为 ，
③中负极的电极反应式为 。
正确答案
（1）化学；电化学 （2）①>③>②
（3）2H2O + O2 + 4e-=4OH-； Zn - 2e-=Zn2+ 。 Fe - 2e-=Fe2+
试题分析：金属腐蚀有金属与接触到的物质直接发生化学反应引起的化学腐蚀和金属与接触到得电解质溶液因发生电化学反应而引起的电化学腐蚀这两类。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两类。①②是电化学腐蚀；③是化学腐蚀。在①中铁作负极，失去电子。在②中锌作负极，失去电子，对铁来说起到了保护作用。所以铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是①>③>②。其中的电极式是②中正极为2H2O + O2 + 4e-=4OH-；负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+③中负极Fe-2e-=Fe2+
某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，
A电极的电极反应式为 。
(2)丙池中F电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，该池的总反应方程式为 。
(3)当乙池中C极质量减轻5.4g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为 ml(标准状况)。
(4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是 (填选项字母)。
正确答案
（1）原电池、 CH4 + 10OH－ －8e－= CO32－+ 7H2O
（2）阴极、 2CuSO4+ 2H2O ="=" 2H2SO4 + 2Cu + O2↑
（3）280 （4）A
试题分析：有图可以知道，甲为原电池，乙和丙为电解池，(1)中A电极的电极反应式为
CH4 + 10OH－ －8e－= CO32－+ 7H2O ，(2)甲电池为原电池，通入甲醇的一极为负极，通入氧气的一极为正极，所以丙池中F电极为阴极，该池的总反应方程式为 2CuSO4+ 2H2O ="=" 2H2SO4 + 2Cu + O2↑；(3)有图可以知道该装置是一个串联电路，串联电路中电流处处相等，乙池中C极质量减轻5.4g时，即转移的电子数为5.4/108=0.05mol，所以B电极理论上消耗O2的体积为为0.05/4*22.4*1000ml=280ml；(4)一段时间后，断开电键K。能使乙池恢复到反应前浓度的是Cu，应该在刚开始点解的时候，有一部分铜在石墨上析出来，之后就就有Ag析出来，所以加入铜可以弥补这部分铜，同时将溶液中的银离子置换出来。
点评：本题考查了原电池、电解池的综合知识，该命题方式是高考命题的热点，本题有一定的综合性，难度较大。
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