- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
（16分）如下图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。
（1）A、B、C三个装置中属于电解池的是_____________。
（2）A池中Cu是 ___ 极，A池中总反应的离子方程式为_________________ ___。
（3） B池中C电极上发生__ ______ _反应（填“氧化”或“还原”），
B池中总反应的化学方程式为_ 。
（4 C池中Cu是__________极，电极反应为 。
反应过程溶液中c(Cu2+)_____________（填“变大”“变小”或“不变”）。
正确答案
(16分，每空各2分)（1）BC（2）正，Zn+Cu2+====Zn2++Cu
（3）还原 CuCl2
（1）有外接电源的是电解池，所以BC是电解池，A是原电池。
（2）锌比铜活泼，所以锌是负极，失去电子。铜是正极，溶液中的铜离子得到电子，总反应式是Zn+Cu2+====Zn2++Cu。
（3）碳棒和电源的负极相连，作阴极，溶液中的铜离子得到电子，发生还原反应。阳极是氯离子失去电子，所以总反应式是CuCl2
（4）铜和电源的正极相连，作阳极，失去电子，反应式是Cu-2e-====Cu2+；锌是阴极，溶液中的铜离子在阴极得到电子而析出铜，所以溶液中铜离子浓度不变。
中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一．
①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态，说明合金的熔点比其成分金属的熔点______．
②铜锌合金外观和金（Au）相似，常被误认为黄金．试写出一种鉴别黄铜与黄金的化学方法______．
铜器表面容易生成一层薄薄的铜绿[主要成份是Cu2（OH）2CO3]，请写出铜在潮湿的空气发生电化学腐蚀时的负极反应式______；用盐酸可以除去铜器表面的铜绿，该反应的化学方程式为______．
③下列对金属制品采取的防护方法不正确的是______（填序号）．
A．在电线的外面包上一层塑料层
B．在自行车钢圈上镀上一层金属铬
C．在海轮的铁制外壳上焊上铜块．
正确答案
①合金的熔点比各成分金属的低，故答案为：低；
②取少许合金加入少量盐酸（或稀硫酸、醋酸等），若有气泡产生，则可证明是假黄金；铜腐蚀时做负极时失去电子：Cu-2e-=Cu2+；铜绿是碱式碳酸铜可与盐酸反应：Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O，故答案为：取少许合金加入少量盐酸（或稀硫酸、醋酸等），若有气泡产生，则可证明是假黄金（或往少许合金中加入Hg（NO3）2溶液、AgNO3溶液等，观察有无Hg、Ag等金属析出；高温灼烧合金，观察是否变黑等）；Cu-2e-=Cu2+； Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O；
③A．外面包上一层塑料层可减少与空气中氧气的接触，故A正确；
B．镀上一层金属铬可以隔绝空气，使金属不受腐蚀，故B正确；
C．原电池能加快化学反应速率，铁铜海水构成原电池，加快铁的腐蚀，故C错误．
故选C．
A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、 B、 C三种溶液，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27g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间（t）的关系如图。据此回答下列问题：
（1）M为电源的 极（填“正”或“负”），甲电解质为 （填化学式）。
（2）写出丙烧杯中反应的化学方程式 。
（3）有人设想用图一所示原电池为直流电源完成上述电解。则锌电极相当于直流电源的 （填“M”或“N”）极。
（4）有人设想用图二所示装置做直流电源，不仅可以完成电解也能将气体SO2转化
为重要化工原料。该设想中负极的电极反应式为 。
正确答案
（1）负 NaCl；（2）2H2O
试题分析：（1）因为Ag+会与SO42-、Cl-发生离子反应产生沉淀，所以只能是AgNO3溶液。则另外的两种电解质溶液分别是Na2SO4、NaCl溶液。由于乙烧杯C电极增重，则乙烧杯的溶液为AgNO3溶液。C电极增重说明C为阴极，直流电源电极M为负极，N为正极。AgNO3溶液电解的方程式为：4AgNO3+2H2O
(6分)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 。
正确答案
(6分) 铁(或Fe)；2Fe ＝ 2Fe2++4e－；碳(或C)；O2 + 2H2O+ 4e－＝ 4OH－
考查钢铁的电化学腐蚀。
在钢铁的电化学腐蚀中，钢铁中的碳是正极，铁是负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式是2Fe ＝ 2Fe2++4e－；如果空气的酸度不大，则发生的是吸氧腐蚀，正极电极反应式是O2 + 2H2O+ 4e－＝ 4OH－。
钢铁制品发生电化学腐蚀的类型：
（1）酸性环境：负极，铁失去电子被氧化．写出电极反应式：______正极，溶液中的H+得到电子而被还原．写出电极反应式：______
（2）中性（或弱酸性）环境：负极，铁失去电子被氧化．正极，溶液中的O2得到电子被还原，写出电极反应式：______．
正确答案
（1）酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
故答案为：Fe-2e-=Fe2+，2H++2e-=H2↑；
（2）中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
（10分）（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，16.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ（25℃时），写出表示N2H4燃烧热的热化学方程式 。
（2）甲烷----氧气燃料电池以20%~30%的KOH溶液为电解质溶液。
正极的电极反应式是 。
负极的电极反应式是 。
（3）右图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应是 。
②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气 L（假设空气中氧气体积含量为20%）
正确答案
（1）N2H4（l）+O2(g) ="=" N2(g)+2H2O(g) ;△H="-624" kJ/mol
（2）2O2+4H2O+8e==8OH- CH4+10OH-—8e==CO32-+7H2O
（3）Cu2++2e="Cu " 112L
略
．(8分)某铅蓄电池的正、负极标记被磨损。试用下图装置设计实验，识别出此铅蓄电池的正负极。
(1)若A接E，B接F，而B电极出现 ，反应式为 ，则说明F为正极；
(2)某学生试图用上述装置，根据电极上析出的物质的质量来测定阿伏加德常数的值。通电时间t s，测定通过电路的电流强度为I。精确测得A电极析出铜的质量的操作包括以下几步：
①低温烘干电极后称量
②用蒸馏水清洗电解后的电极
③称量电解前的电极质量
④再次低温烘干后称量
正确的操作顺序是 ；
(3)若经过上述操作测定生成铜的质量为mg，试列出计算阿伏加德罗常数的表达式(已知一个电子电量为
正确答案
(1)气泡 
(2) ③②①④
(3)
电解CuCl2溶液的电极反应是
阳极：
阴极：
(1) 如果F为正极，则B为阳极，现象为产生黄绿色气体（或气泡）。
（2）正确的操作顺序是③②①④
（3）
依据
由公式
∴NA=
（12分）浸出－萃取－电积法已成为铜湿法冶金的主要工艺过程。以黄铜铜为原料，采用电积法生产阴极铜生产线，主要生产工艺为：
黄铜铜→硫酸浸出→过滤→萃取→反萃→电积→阴极铜。
（1）浸出是用浸矿剂将铜矿石中的铜进入溶液中。据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐，写出用硫酸浸出黄铜矿发生反应的离子方程式： 。
（2）萃取是利用特效铜萃取剂在含铜、铁及其碱性金属离子的低浓度含杂浸出液中有选择性地使铜离子萃入有机相，将铜离子与其它金属离子有效地分离，并通过反萃取使低浓度铜离子的原液富集成适宜电积要求的硫酸铜溶液。萃取过程的化学平衡为：2RH＋Cu2＋
（3）电积是将萃取富集后的铜溶液电解沉积出阴极铜。右图为用惰性阳极电积阴极铜的装置图：
①在图示方框中标出电源的正负极。
②写出电积阴极铜的总反应 。
（4）金属铜长期露置于空气中容易生锈，铜锈的主要成分为 ，请利用电化学原理画出防止铜腐蚀的装置图。
正确答案
⑴4CuFeS2＋4H＋＋17O2＝4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO42＋2H2O(2分)
⑵浸出液的pH(1分) 反萃取剂的酸度(1分)
⑶①
②2CuSO4＋2H2O
⑴根据提供信息，该反应为黄铜矿、氧气、硫酸发生氧化还原反应，生成硫酸铜、硫酸铁和水。
⑵根据萃取和反萃取的化学平衡，进行的程度受萃取液的pH和反萃取剂的酸度的影响。
⑶电解硫酸铜溶液的反应为2CuSO4＋2H2O
⑶铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3，要保护铜不受腐蚀，装入可以让铜作原电池的正极或电解池的阴极，即可分别利用牺牲阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法防止金属铜腐蚀。
(12分)烧过菜的铁锅未及时洗净，第二天便出现红棕色锈斑（该锈斑为Fe(OH)3失
（1）负极______ ；
（2）正极_____ ；
（3）离子方程式______ ；
（4）化学方程式______ ．
正确答案
（12分，每空3分）
(1) 2Fe－4e－＝2Fe2＋
（2）O2+2H2O+ 4e－=4OH-
(3) Fe2＋+2OH-=Fe（OH)2
(4)4 Fe（OH)2＋O2+2H2O= 4Fe（OH)3
略
“辽宁号”航母的服役举世瞩目．钢铁是制造航母的主要材料，钢铁在潮湿空气中易发生______（填“化学”或“电化学”）腐蚀．请列举两种防止钢铁腐蚀的方法：______、______．人类最早使用的合金材料是______（填字母）．
A．铁合金B．铝合金C．铜合金．
正确答案
钢铁在潮湿的空气中形成原电池，发生电化学腐蚀，电化腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，而析氢腐蚀只在较强酸性条件下才发生；所以钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀；
金属腐蚀的防护主要方法有：①改变金属的内部结构．例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢．②在金属表面覆盖保护层．例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等．③电化学保护法．a．外加电流的阴极保护法．利用电解装置，使被保护的金属与电源负极相连．b．牺牲阳极的阴极保护法．利用原电池装置，使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池；
铜的活泼性较弱，比较容易冶炼，所以人类最早使用的合金材料是铜合金；
故答案为：电化学；电镀、涂油漆；C．
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