- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
（l）铝与某些金属氧化物在高温下的反应称为铝热反应，可用于冶炼高熔点金属．
已知：4Al（s）+3O2（g）═2Al2O3（s）△H=-2830kJ•mol-1Fe2O3(s)+
铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式是______．
（2）如图1所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是______；
装置②中Cu电极上的电极反应式为______．
（3）钒（V）及其化合物广泛应用于新能源领域．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图2所示．
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为______．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由______色变为______色．
正确答案
（1）①4Al（s）+3O2（g）═2Al2O3（s）△H=-2830kJ•mol-1，
②Fe2O3（s）+
③C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-390kJ•mol-1，
由盖斯定律可知，①×
则△H=（-2830kJ•mol-1）×
故答案为：2Al（s）+Fe2O3（s）=Al2O3（s）+2Fe（s）△H=-600kJ/mol；
（2）①发生化学腐蚀，②中构成原电池，且Fe为负极，③构成原电池，但Fe为正极，所以铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是②＞①＞③；
装置②中Cu电极上氧气得电子，发生吸氧腐蚀的电极反应，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：②＞①＞③；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）①溶液逐渐由黄变蓝，则VO2+得电子生成VO2+，电极反应为VO2++2H++e-=VO2++H2O，故答案为：VO2++2H++e-=VO2++H2O；
②原电池中左边为正极，右边为负极，则充电时，右槽为阴极，发生还原反应，则V3+得到电子生成V2+，观察到充电时右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色，
故答案为：绿；紫．
某研究性学习小组设计了一个环保型消毒液发生器，如图所示装置，用一石墨作电极电解饱和NaCl溶液，请你完成以下实验探究过程：
已知25℃H2CO3K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11、HClO K=2.9×10-8
（1）推断电源电极名称：a为______极，电解过程中，与电源正极相连的电极反应式为______．与电源负极相连的电极附近溶液pH______．（填“不变，“升高”或“降低”）
（2）产生消毒液过程的有关反应化学方程式：______．
（3）若要保存消毒液必须密封，原因是（用化学方程式表示）______．
（4）有人认为该消毒液和“洁厕液”（含盐酸）混合使用能增强清洁效果，你认为可行吗？
为什么？______
（5）对该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用进行探究．
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；光亮的铁钉、
消毒液、酚酞试液、2mol/L盐酸、lmol/L硫酸、2mol/L硝酸、20%KSCN溶液．
正确答案
（1）电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子的电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，所以一定要让氯气在b电极产生，所以b电极是阳极，与电源正极相连，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，a电极是阴极，发生电极反应：2H++2e-=H2↑，该极消耗氢离子，电极附近溶液pH升高，故答案为：负；2Cl--2e-=Cl2↑；升高；
（2）电解饱和食盐水的原理方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
（3）次氯酸酸性弱于碳酸，次氯酸钠可以和空气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和次氯酸，
即NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO，而导致漂白粉失效，故答案为：NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO；
（4）次氯酸酸性弱于盐酸，所以次氯酸钠可以和盐酸发生归中反应生成氯气，所以消毒液和“洁厕液”（含盐酸）混合使用没有清洁效果，故答案为：不行，因为二者混合后2HCl+NaClO=Cl2↑+NaCl+H2O；
（5）消毒液具有氧化性，可以将铁钉氧化，但被氧化后会发现铁钉生锈，生成的三价铁离子能使KSCN显红色，可以根据铁定是否生锈以及是否出现使得KSCN鲜红色的溶液这一现象来判断，故答案为：
．
铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：__________________________________。
（2）若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极原电池_______________反应式为：__________________；负极反应式为：__________________。
（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤______________________________________。
（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢腐蚀。有关反应的化学方程式____________，____________；劣质不锈钢腐蚀的实验现象__________________________________。
正确答案
（1）2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+
（2）
（3）①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+；②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7；③过滤除去Fe(OH)3（4）CuO+H2SO4==CuSO4+H2O；CuSO4+Fe==FeSO4+Cu；不锈钢表面有紫红色物质生成
(1)将铜棒与锌棒用导线连接，分别插入盛有：①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时，铜棒上发生的主要反应是： ①____ ②____， ③____。
(2)铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式：正极____，负极________。
(3)将表面去掉氧化膜的镁片和铝片用带电流表的导线相连，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流计指针偏转，判断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应式。正极____，电极反应式___；负极____，电极反应式____；总反应式____。
正确答案
(1)①2H++2e-=H2↑ ；②Cu2+ +2e-=Cu ；③O2+2H2O+4e-=4OH-
(2)O2+2H2O+4e-=4OH- ；Cu-2e-=Cu2+
(3)Mg ；2H2O+2e-=H2↑+2OH- ；Al ；Al+4OH-- 3e-=AlO2-+2H2O ；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2↑
节约能源、保护资源等已成为实现人类可持续发展的重要课题。
(1)原电池是将化学能转化为____能的装置。人类有待于开发和利用的新能源有 ____（写出一种即可）。在25℃、101 kPa时，1 mol CH4 (g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出890. 31 kJ的热量，该反应的热化学方程式可表示为 ______________。
(2)下图是铁的吸氧腐蚀实验。若装置的气密性良好，且开始时U形管两端的红墨水液面相平，则一段时间后，能观察到铁钉生锈，U形管的液面变为____（填“左高右低”或“左低右高”），其正极的电极反应式为____。
(3)下列防止地下钢管锈蚀的措施中，不正确的是____。
A．使它与电源负极相连
B．使它与铜板相连
C．在钢管表面喷油漆
D．使它与锌板相连
正确答案
(1)电 ；太阳能、氢能、核能、风能等； CH4 (g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l) △H=-890. 31 kJ/mol
(2)左高右低； 2H2O+O2+4e-==4OH- (3)B
下列叙述中正确的是（ ）
①锌跟稀硫酸反应的制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率；②镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）铁更易被腐蚀；③电镀时，应把待镀件置于电解槽的阴极；④用电解法精炼精铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；⑤钢铁吸氧腐蚀时的正极反应式为2H2O+O2-4e-=4OH-．
正确答案
①锌跟稀硫酸反应的制取氢气，加入少量硫酸铜溶液后，金属锌可以置换金属铜，形成原电池，原电池能加速负极金属和电极质的反应速率，故①正确；
②白铁（镀锌的铁）中，镀层破损后，Zn为负极，被腐蚀的是Zn，Fe被保护，马口铁（镀锡的铁）中，Fe为负极，被腐蚀的是Fe，Zn被保护，所以镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）铁更耐腐蚀，故②错误；
③根据电镀原理中，镀件作阳极，待镀件置于电解槽的阴极，故③正确；
④用电解法精炼精铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故④正确；
⑤钢铁吸氧腐蚀时的正极发生氧气得电子的反应，即2H2O+O2+4e-=4OH-，故⑤正确．
故选B．
研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的．
（1）下列关于醋酸的叙述正确的是______（填写符号）．
a．醋酸俗名冰醋酸，是食醋的主要成分
b．向醋酸溶液中加入一定量NaOH固体，溶液的导电性增强
c．加水稀释醋酸溶液，溶液中的所有离子浓度均减小
d．常温下，醋酸溶液中水的电离程度减小
（2）牙釉质对牙齿起着保护作用，其主要成分为Ca5（PO4）3OH，该物质在水中存在沉淀溶解平衡，试写出该物质的溶度积常数表达式Kap=______．
（3）钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化腐蚀原理如图所示：
①写出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，请在右图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______．
正确答案
（1）a．醋酸俗名冰醋酸，食醋的主要成分就是醋酸，故正确；
b．醋酸是弱电解质，醋酸溶液中离子浓度较小，向醋酸溶液中加入一定量NaOH固体，醋酸和氢氧化钠反应生成强电解质醋酸钠，溶液中离子浓度增大，所以溶液的导电性增强，故正确；
c．加水稀释醋酸溶液，促进醋酸电离，但醋酸分子、氢离子和醋酸根离子浓度都减小，根据水的离子积常数知，溶液中氢氧根离子浓度增大，故错误；
d．常温下，醋酸能电离出氢离子，所以能抑制醋酸溶液中水的电离程度，从而使水的电离程度减小，故正确；
故选abd；
（2）Kap=c（Ca2+）5c（PO43-）3c（OH-），故答案为：Kap=c（Ca2+）5c（PO43-）3c（OH-）；
（3）①中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，铁作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，所以电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
②要保护钢铁不受腐蚀，可以把铁设计成电解池的阴极，与电源负极相连接，阴极上氢离子得电子生成氢气，
导线中电子中电子从负极沿导线流向阴极，从阳极沿导线流向正极，故答案为：如图所示
③设计成电解池后，石墨作阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl-2e-=Cl2↑，
故答案为：2Cl-2e-=Cl2↑．
锌锰废电池可回收锌、锰元素生产硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：
试回答下列问题：
（1）硫酸锌水溶液显酸性，用离子方程式说明______．
（2）原料锰粉粗品中主要成分为MnO2和碳，焙烧时反应的化学方程式为MnO2+C=MnO+CO↑，该反应的氧化产物是______．
（3）50-55℃向MnS04的母液中加入足量NH4HC03，反应的化学方程式为：
MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+______+______．
（4）已知三种离子沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．下表是上述过程②中除去Fe2+的模拟操作方法，请完成下表内容：
正确答案
（1）锌离子水解生成氢氧化锌和氢离子，溶液呈酸性，反应的离子方程式为：Zn2++2H2O⇌Zn（OH）2+2H+；故答案为：Zn2++2H2O⇌Zn（OH）2+2H+；
（2）化学方程式为MnO2+C=MnO+CO↑，碳元素化合价从0价变化为+2价，做还原剂被氧化为CO，该反应的氧化产物是CO；
故答案为：CO；
（3）50-55℃向MnS04的母液中加入足量NH4HC03，依据原子守恒得到：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2SO4+MnCO3↓+H2O+CO2↑；
故答案为：H2O，CO2；（4）三种离子沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．过程②是除去亚铁离子的方法，加入氧化剂过氧化氢盐亚铁离子为铁离子，调节溶液PH在3.7～8.6，铁离子完全沉淀，锰离子不沉淀，达到分离杂质的目的；过氧化氢氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe2++H2O+2H+=2Fe3++2H2O；
故答案为：2Fe2++H2O+2H+=2Fe3++2H2O；3.7～8.6；
原电池是一种______装置．电子的流动方向是从______极到______极；电流方向是从______极到______极．电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为在潮湿的空气中，铜与铝接触形成______，其中铝做______，很快被腐蚀．
正确答案
原电池是一种将化学能转化为电能的装置，在原电池中，电子的流动方向是从负极沿着导线流向正极，电流方向和电子流向相反，即从正极流向负极，铜、铝、潮湿的空气构成的原电池中，金属铝做负极，易被腐蚀．故答案为：将化学能转变为电能的；负；正；正；负；原电池；负极．
将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连结浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：
根据以上实验记录，完成以下填空：
(1)构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越___（填“大”或“小”）。
(2) Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是________。
(3)Cu与A组成的原电池___为负极，此电极反应式为___。
(4)A、B形成合金，露置在潮湿空气中，____先被腐蚀。
正确答案
(1)大
(2)Zn>B>A
(3)Cu； Cu-2e-==Cu2+ (4)B
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