- 金属的腐蚀和防护
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如图A 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，请填空：
（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）欲在电槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为________________，电极f上发生的反应为_____________________，
(4) 槽中放的镀液可以是________或________（只要求填两种电解质溶液）。
正确答案
1）正 （2）2NaCl+2H2O
（3）Zn—2e-===Zn2+ Zn2++2e-="==Zn" (4) ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
试题分析：B上的c点显红色，说明有碱性物质生成，所以c为阴极，d为阳极，所以b为负极，a为正极，（2）滤纸B上发生的总化学方程式为2NaCl+2H2O
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，有一定的难度。
（12分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电流流动方向为(用a、b表示) ，
(2)负极的电极反应式为 ，
(3)关于该电池的说法错误的是
(4)在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是
(5)下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a附近滴加一滴石蕊试液，现象是
。
正确答案
(1)化学能转变为电能；由b到a (2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O
(3) D (4) BDE （5.） a电极附近呈蓝色
（1）氢氧燃料电池的原理还是原电池原理，所以是把化学能转化为电能的装置。在氢氧燃料电池中氢气失去电子，氧气得到电子，所以负极通入氢气，正极通入氧气。氢气所失去的电子，经导线传递到正极。
（2）负极氢气失去电子，由于溶液显碱性，所以反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
（3）燃料电池的能量转化率不可能是100％的，所以选项D是错误的，其余选项都是正确的。答案选D。
（4）构成原电池的条件是活泼性不同的金属，或金属和非金属，导线相连并插入到电解质溶液中，据此判断BDE可用构成原电池。A中电极相同，C中不是电解质溶液，F中没有形成完整的闭合后回路。所以答案选BDE。
（5）a电极和电源的负极相连，所以是阴极，因此溶液中的氢离子放电，生成氢气。从而导致a电极周围溶液显碱性，所以滴入石蕊试液后，溶液显蓝色。
钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
（1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式：
。
（2）下列可防止铁棒被腐蚀装置是 。
（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：
请回答：A电极对应的金属是______(写元素名称)，B电极的电极反应式是 。
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）3CO＋Fe2O3
试题分析：（1）CO具有还原性，则还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式是3CO＋Fe2O3
（2）在B原电池装置中，正极金属铁被保护，在电解池装置D中，阴极铁金属被保护，A装置中，金属铁做原电池的负极，更易被腐蚀，在C装置中，金属铁和水以及少量的氧气接触，也会被腐蚀，故答案为BD。
（3）在铁件的表面镀铜的电镀池中，作阳极的是镀层金属铜，所以根据装置图可知，A电极和电源的正极相连，做阳极，则A是铜。B电极和电源的负极相连，做阴极，则做阴极的是待镀金属铁，该极上金属阳离子铜离子发生得电子的还原反应，即Cu2++2e-＝Cu。镀铜铁破损后，金属铁为负极，镀锌铁破损后，金属铁是正极，在原电池中，负极金属更易被腐蚀，所以镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀。
点评：本题是一道有关金属的腐蚀和防护知识的考查题，侧重对学生基础知识的巩固和训练。旨在培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。本题注意知识的积累和教材知识的灵活应用是解题的关键，难度不大。
（7分）甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒（如下图）．请回答下列问题：
（1）若两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是：甲池中的________棒；乙池中的________棒．
②在乙池中阴极的电极反应式是________________．
（2）若两池中均盛放饱和NaCl溶液，反应一段时间后：
①写出乙池中发生的总反应的离子方程式____________________．
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化．若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为____________________．
③若乙池转移0．02 mol电子后停止实验，池中溶液的体积是200 mL，则溶液混匀后的pH＝________．
正确答案
（1）①碳（C） 铁（Fe） ②Cu2＋＋2e－===Cu
（2）①2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ ②5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3 ③13
甲池为原电池，乙池为电解池，且甲池中Fe为负极，乙中Fe为阴极，C为阳极。
（1）均盛放CuSO4溶液时，甲池中发生的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，乙池中发生的反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。
（2）①均盛放NaCl溶液时，甲池中发生吸氧腐蚀，乙池中发生的反应为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，②Cl2再氧化I2，结合物质的量之比为5∶1，利用电子守恒即得出方程式为5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3．③2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，因此每生成2 mol OH－，即转移2 mol e－，所以n（OH－）＝n（e－）＝0．02 mol, c（OH－）＝
按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：
（1）判断装置的名称：A池为__________________，B池为________________________。
（2）铁极为_________极，电极反应式为________________________；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________，反应结束后，B池溶液的pH值________。(增大、减小、不变，忽略气体溶于水)
（3）当C2极析出224 mL气体（标准状况下），铁的质量________（增加或减少）__________g
正确答案
（1）原电池(1分) 电解池(1分)
（2）负极（1分） Fe-2e-=Fe2+ （2分）
正极（1分）Cu2++2e-="Cu" （2分）
阳极（1分） 2Cl--2e-=Cl2，（2分） 有气体生成，溶液变红（2分） 增大（1分）
（3）减少 0.56（各1分）
试题分析：（1）A池可发生自发的氧化还原反应，为原电池。B池为电解池。（2）A池中铁比铜活泼，铁作负极，Fe-2e-=Fe2+ 铜作正极，Cu2++2e-=Cu，在B池中石墨棒C1与电源正极相连，作阳极，2Cl--2e-=Cl2，石墨棒C2作阴极，2H2O -2e-=H2 + 2OH- （3）C2产生H2224mL,物质的量为0.01mol，转移0.02mol电子，应反应0.01mol铁，质量为0.56g.
防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失，根据下图回答：
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为________________________。
(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用__________。
(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
正确答案
(1)负极：2Fe－4e－=2Fe2＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－
(2)C (3)负
(1)发生吸氧腐蚀时，Fe为负极：Fe－2e－=Fe2＋而腐蚀；正极上：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。
(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把Fe保护起来。
(3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
按如图所示，两个烧杯中分别盛有足量的稀硫酸溶液和氯化铜溶液：
（1）A，B两个装置中，属于原电池的是 （填标号）
（2）A池中，铜极为 极，发生 反应，（填“氧化”“还原”）电极反应式为： 。
（3）B池中，左边C是 极，电极反应式为： ；
总反应式为 。
（4）B池中当阴极产生6.4g铜时，阳极放出 g气体。
正确答案
（1）A （2）正；还原；2H++2e-=H2↑（3）阳极；2Cl--2e-=Cl2↑；CuCl2
（4）7.1
（1）装置A中没有外接电源，是原电池，B是电解池。
（2）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。锌比铜活泼，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，发生还原反应产生氢气。
（3）左侧电极和电源的负极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电，产生氯气。阳极阴极是铜离子放电，析出铜，所以总反应式为CuCl2
（4）生成6.4g铜转移的电子是6.4g÷64g/mol×2＝0.2mol。根据电子的得失守恒可知，阳极产生的氯气是0.2mol÷2＝0.1mol，质量是0.1mol×71g/mol＝7.1g。
（14分）铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速.易行的方法：
首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③中潮湿的铁丝依然光亮。
试回答以下问题：
(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于___________。
能表示其原理的反应方程式为_____________________________________
(2)仪器A的名称为______________，其中装的药品可以是_____ __________，其作用是___________________________________________
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_______________________________________。决定铁生锈快慢的一个重要因素是_____________________________________________
正确答案
(1)电化腐蚀 负极：Fe – 2e- = Fe2+，正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥O2(3)①与O2接触②与水接触 氧气浓度
钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化腐蚀。此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的必须前提，而没有潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素
（15分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是______（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝元素以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的______ 。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 ______ 。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______ 。
正确答案
⑴氧化膜去掉后，铝也与碱反应，2Al＋2OH―＋2H2O=2AlO2―＋3H2↑，AlO2―＋2H2O＋CO2=HCO3―＋Al (OH)3↓,选C；⑵阳极的铜可被氧化生成Cu2＋ ；⑶K应置于N处，用外加电流的阴极保护法防腐；X为锌比铁活泼，形成原电池，用牺牲阳极的阴极保护法防腐；
（8分）[化学—化学与技术]
粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法对粗铜提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。回答以下问题；
（1）步骤一：电解精制：电解过程中，硫酸铜的浓度会 （选填：变大、不变、变小）。
步骤二：电解完成后，对电解液进行处理。
（2）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请写出该步反应的离子方程式： 。
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比l：3的混合物）．请你简要解释金能够溶于王水的原因 。
（3）电解液含量的测定：下图是该小组探究电解液的一个实验流程：
则100mL滤液中Cu2+的浓度为 mol·L—1，Fe2+的浓度为 mol·L—1
正确答案
31．（8分）（1）变小（1分）（2）3Ag+4H++NO-3==3Ag++NO ↑+2H2O（1分）
（3）浓盐酸中含大量Cl-，Au3+与Cl-1形成稳定AuCl-4，使反应2平衡向右移动，促使反应1向右进行，则金溶于王水（2分）
（4）0.5 mol／L) 2分）0.6mol／L（2分）
分析：步骤一：根据电解精炼铜时，阳极和阴极所发生的反应来回答；
步骤二、（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水；根据化学平衡移动原理来分析金能够溶于王水的原因；
（2）根据化学反应原理来计算回答．
解答：解：步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，而此时阴极上是铜离子已经得电子，即铜离子已经减小了而还未在阳极上产生铜离子，故答案为：变小；
步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，即3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O，根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）=Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-=AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中，
故答案为：3Ag+4H++NO3-=3Ag++NO↑+2H2O；浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应2平衡向右移动，则金溶于王水中；
（2）100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度c=
=0.06mol，所以亚铁离子的浓度c=
点评：本题涉及有关电解精炼铜、化学平衡移动原理以及物质的含量的测定的综合知识，考查角度广，难度较大．
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