- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物．平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质）．某课题以此粉末为原料，资源回收的工艺流程如下：
（1）写出第①步反应的离子方程式______．
（2）洗涤滤渣B的目的是为了除去______（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是______．
（3）写出第③步反应的化学方程式______．
（4）制备绿矾（FeSO4•7H2O）时，向Fe2（SO4）3溶液中加入过量铁屑，充分反应后，经过滤得到FeSO4溶液，再经______、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到绿矾．
（5）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品（质量分数为97%）1.0g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点（铈被还原成Ce3+），则需准确滴加标准溶液的体积为______mL．（保留小数点后两位Ce-140）
（6）写出第⑤步反应的化学方程式______．
正确答案
（1）根据废玻璃粉末的成分（含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质），可知能与氢氧化钠反应的是二氧化硅，其离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（2）经分析滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2；第②步反应Fe2O3与稀硫酸作用生成Fe2（SO4）3，洗涤滤渣B的目的显然是为了除去 Fe3+，检验铁离子是否洗净的方法是取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；否则未洗净，
故答案为：Fe3+；取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；否则未洗净；
（3）第③步反应CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+，Ce元素由+4价变为+3价，被还原；则H2O2应被氧化生成O2，然后配平得出第③步反应的化学方程式 2CeO2+H2O2+3H2SO4═2Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O，
故答案为：2CeO2+H2O2+3H2SO4═2Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O；
（4）绿矾（FeSO4•7H2O）是结晶水合物，固体加热易分解；故由FeSO4溶液制备绿矾（FeSO4•7H2O）时，应经 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作步骤得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）由已知条件：取上述流程中得到的Ce（OH）4产品（质量分数为97%）1.0g，加硫酸溶解后得Ce4+，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点，铈被还原成Ce3+，则Fe2+被氧化为Fe3+，根据守恒列式n（Ce（OH）4）=n（FeSO4）=
故答案为：46.63；
（6）第⑤步反应Ce（OH）3悬浊液被空气中的氧气氧化生成Ce（OH）4，反应的化学方程式为：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4，
故答案为：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4．
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
①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）。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的___________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_______________。取少量废电解液，加入NaHCO3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因（用离子方程式表示）___________________________。
（2）利用如图装置，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
（1）①2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑；b
②2Al+3H2O－6e-==Al2O3+6H+；Al3++3HCO3-==Al(OH)3↓+3CO2↑
（2）N；牺牲阳极的阴极保护法
如图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分（含有Cu、Fe、Si三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物．
已知：298K时，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Mn（OH）2]=1.9×10-13，根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是______．
（2）加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式：______．
（3）过量的还原剂应是______．
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为______．
②若用Xmol/LKMnO4溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液Y mL，则最后所得红棕色固体C的质量为______g（用含X、Y的代数式表示）．
（5）常温下，若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：______．（填金属阳离子）
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Zg，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为______L（用含Z的代数式表示）；该电极的反应式为______．
正确答案
（1）通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液，所用该操作是过滤，过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作，
故答案为：过滤；
（2）FeCl3具有氧化性，会把铁、铜氧化，反应方程式为：2FeCl3+Fe=3FeCl2、2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，
故答案为：FeCl3+Fe=3FeCl2、2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；
（3）根据流程最后滤液中含铜，加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁，故应加铜，故答案为：铜粉；
（4）①溶液b中含亚铁离子，会被酸性高锰酸钾氧化成铁离子，高锰酸钾被还原为锰离子，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，
故答案为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；
②根据关系式计算：
2 MnO4-～10Fe2+～5Fe2O3
2105×160g
0.001XYm
m=
故答案为：0.4XY；
（5）因Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Mn（OH）2]=1.9×10-13，
溶度积常数越小，对应离子越易沉淀，故沉淀顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+，
故答案为：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+；
（6）由流程可知，电解氯化铜得到铜和氯气，生成Zg 铜转移电子数为：
故答案为：
Ⅰ污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．下列物质不能作为沉淀剂的是______
A．氨水 B．硫化氢气体
C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
Ⅱ合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是______，______；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式______，______；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称______，其中发生的化学反应方程式为______；
（3）设备B的名称______，其中m和n是两个通水口，入水口是______（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因______；
（4）设备C的作用______；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2 （g）
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于______．
正确答案
ⅠA．加入氨水，易形成络离子，不能生成沉淀，故A错误；
B．加入硫化氢气体，生成硫化铜、硫化汞、硫化铅等沉淀，故B正确；
C．不能使Cu2+生成沉淀，故C错误；
D．均能通过双水解调节pH转化为沉淀，故D正确．
故答案为：AC；
Ⅱ（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2O
故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O
（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 
故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 
（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；
（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；
（5）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始 x y 0 0
变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x，
根据平衡常数列式：
解得：
故答案为：13.8．
人类的生活离不开化学，生活中的化学无处不在．请回答：
（1）家用铁锅用水清洗后放置一段时间，出现红棕色的锈斑．此过程中不可能发生的变化有______（填序号）．
①铁元素被氧化②铁元素被还原③铁元素由+3价转化为+2价
为防止铁锅生锈，将其洗净后，可进一步采取的措施是______（填序号）．
①擦干②放在潮湿的地方
（2）抗酸药物的作用是中和胃里过多的盐酸．某抗酸药的主要成分是碳酸氢钠，写出碳酸氢钠与盐酸反应的离子方程式：______．若此抗酸药每片含碳酸氢钠0.40g，取此药一片研碎后与足量的盐酸反应，生成气体在标准状况下的体积为______L（精确到0.01）．
正确答案
（1）铁锅中含有碳、铁，碳、铁和合适的电解质溶液构成原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，铁失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定被氧气氧化生成氢氧化铁，所以不可能发生的变化是②③，为防止形成原电池，要擦干，故选①；
故答案为：②③，①；
（2）碳酸氢钠和盐酸反应的离子方程式为：HCO3-+H+=C02↑+H2O，
根据HCO3-+H+=C02↑+H2O知，生成二氧化碳的体积=
故答案为：HCO3-+H+=C02↑+H2O，0.11．
（8分）对照试验是化学研究中常用的一种方法。某研究小组对铁生锈进行如下研究。
（1）经过较长时间后发现：上述图中的铁钉最容易生锈的是 。
（2）在铁钉的锈蚀过程中，Fe发生了 （填“氧化”或“还原”）反应。
（3）铁生锈的外部条件是 。
（4）钢铁工业史国家工业的基础。下列措施能起到防腐作用的是 。
A．刷油漆 B．包上一层塑料层 C．连接一定数量镁块
正确答案
（8分）（1）A （2）氧化 （3）与空气、水充分接触 （4）ABC
试题分析：（1）植物油可以隔绝空气，减缓铁的腐蚀。碱石灰可以吸水，减缓铁的腐蚀，所以腐蚀最快的是A。
（2）铁失去电子被腐蚀，主要是发生了氧化反应。
（3）在潮湿的空气中铁容易生锈，所以铁生锈的外部条件是与空气、水充分接触。
（4）AB可以隔绝空气，防止腐蚀。C中镁的金属性强于铁，发生电化学腐蚀时镁是负极，铁是正极，被保护，所以答案选ABC。
点评：该题是中等难度的试题，试题贴近高考，难易适中。在注重对基础性知识巩固与训练的同时，侧重对学生能力的培养，有助于调动学生的学习兴趣和学习积极性，也有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力。
（10分）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分）
（2）生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式______________________。（2分）
（3）下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀_____________ 。（1分）
（4）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：
① A电极对应的金属是 (写元素名称)，（1分）B电极的电极反应式是 。（2分）
②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: 。（2分）
正确答案
（1）Fe2O3 + 3CO 
（4）①铜(写元素名称)，Cu2+ + 2e- ＝ Cu
②铁比铜活泼，镀层铜被破坏后形成的原电池铁做负极，腐蚀加快，而镀锌刚好相反
铁锈的主要成份为：Fe2O3 ·2H2O；
（2）加入盐酸：Fe2O3 +6HCl="2" FeCl3 +3H2O ；
当铁锈被除尽后，即可发生如下反应：2FeCl3＋Fe = 3FeCl2
（3）金属的防腐一般可通过牺牲阳极法、电镀法、电解池作阴极法。
(4)电镀时镀件为阴极、镀层金属为阳极。
金属的防腐常用方法有：A．覆盖机油B．覆盖油漆C．覆盖塑料D．电镀金属E．电化学保护法F．制成不锈钢．请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法（填写序号）：
（1）邮筒______（2）手术刀______（3）海水中的钢闸门______
（4）电线______（5）铁钳的转动部位______（6）自行车的钢圈______．
正确答案
（1）邮筒暴露在阳光下，风吹日晒，邮筒外面涂油漆，即在金属表面喷漆，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到防腐作用，
故答案为：B；
（2）手术刀常采用制成不锈钢，不锈钢是在在普通钢中加入金属铬而形成的耐腐蚀合金，所以能起到防腐作用，故答案为：F；
（3）将海水中的钢闸门与外加电源负极相连，阴极上电解质溶液中阳离子得电子发生还原反应，此方法为外加电源的阴极保护法，可防止钢闸门腐蚀，属于电化学保护法，故答案为：E；
（4）电线外面裹一层塑料，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到既绝缘，又能防腐作用，故答案为：C；
（5）在铁钳的转动部位覆盖机油，阻止了金属和电解质溶液接触，不能构成原电池，可以隔绝空气，所以能起到既能润滑，又能防腐作用，故答案为：A；
（6）自行车的钢圈是在金属表面镀一层不活泼的金属，阻止了内层金属和其它物质的反应，所以能起到既美观，又能防腐的作用，故答案为：D．
废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．实验室利用废旧电池的铜帽（Cu、Zn总含量约为99%）回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：
（1）①铜帽溶解时加入H2O2的目的是______（用化学方程式表示）．②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去．除去H2O2的简便方法是______．
（2）为确定加入锌灰（主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物）的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量．实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点．上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为______，滴定终点观察到的现象为______．
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2+含量将会______（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（3）已知pH＞11时Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-．下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）．
实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1NaOH．由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：
①______；②______；③过滤；④______；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧．
正确答案
（1）①因为双氧水在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜，当然这是一个微弱的反应，形成一个平衡，但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解，平衡被打破，反应朝正方向进行，故而逐渐溶解，反应的化学方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
故答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
②过氧化氢性质比较稳定，若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气，将溶液中过量的H2O2除去可加热至沸，
故答案为：加热至沸；
（2）①淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点，故答案为：淀粉溶液，蓝色褪去；
②若留有H2O2，加入KI后，会有以下反应：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O误当成2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I2生成的碘，使测定结果偏高，
故答案为：偏高；
（3）①向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应，目的使Fe2+转化完全为Fe3+，滴加NaOH溶液，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全，向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全，900℃煅烧，制得氧化锌，
故答案为：向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应；滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全；
银铜合金广泛用于航空工业．从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图：
（1）电解精练银时，阴极反应式为______；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该红棕色气体与水反应的化学方程式为______．
（2）固体混合物B的组成为______；在生成固体B的过程中，必须控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为______．
（3）煅烧过程中生成的氧化产物与NH3在催化剂条件下反应的化学方程式为______这个反应中会有白烟产生，该白烟为______．
（4）若银铜合金中铜的质量分数为64%，理论上3.0kg废料中的铜可完全转化为______mol CuAlO2，至少需要1.0mol•L-1的Al2（SO4）3溶液______L．
正确答案
（1）电镀法精炼银时，粗银为阳极，精银为阴极，阳极上失电子变成离子进入溶液了：Ag-e-=Ag+，阴极银离子得到电子形成单质银：Ag++e-=Ag；生成红棕色气体是N02，N02与水反应的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO↑，故答案为：Ag++e-=Ag；3NO2+H2O=2HNO3+NO↑；
（2）未煮沸之前是Cu（OH）2和Al（OH）3，Al（OH）3和Cu（OH）2，煮沸后Cu（OH）2分解产生氧化铜，可知B为Al（OH）3和CuO；氢氧化铝显两性能与碱反应：Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，故答案为：Al（OH）3和CuO；Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；
（3）Cu化合价由+2变为+1，Al化合价没变，因此O的化合价升高，得到氧化产物是氧气，NH3在催化剂条件下和氧气反应生成NO和水，化学方程式为：4NH3+5O2
故答案为：4NH3+5O2
（4）由关系式：Cu～CuAlO2得n（CuAlO2）=
故答案为：30；15．
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