- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
切过咸菜的钢刀未及时清洗,第二天刀上便出现锈斑,试用有关电极反应式、化学方程式表示Fe(OH)3的生成过程。
(1)负极______________________;正极______________________。
(2)化学方程式______________________、______________________。
正确答案
(1)2Fe-4e-==2Fe2+;O2+2H2O+4e-==4OH-
(2)2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2;4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
某兴趣小组采用如下方法制作氢氧燃料电池。
(1)如图A所示:a、b均为多孔石墨棒(多孔石墨棒,可吸附并储存生成的气体),其中a与直流电源正极相连,b与直流电源负极相连,电解质溶液为NaOH溶液,则a电极上发生的电极反应式为_________________,电解后溶液的pH____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)然后如图B所示,移走直流电源,在a、b极间连接一个发光二极管,可以看到二极管发光。此时的电流方向是______________(填“a→b”或“b→a”),b极的电极反应式为______________________________ _。
(3)假设a极吸收22.4L(标准状况)气体,能量转化率为60%,则通过二极管的电子的物质的量为______________。
正确答案
(1)4OH--4e-=2H2O + O2↑(3分) 增大(2分)
(2)a→b (2分) H2+2OH--2e-=2H2O(3分) (3)2.4mol(2分)
试题分析:(1)a与直流电源正极相连,则a电极是阳极,所以溶液中的OH-放电生成氧气,电极反应式是4OH--4e-=2H2O + O2↑。惰性电极电解氢氧化钠溶液,相当于是电解水,所以氢氧化钠溶液的浓度增大,pH升高。
(2)由于a电极生成氧气,b电极生成氢气,所以此时是氢氧燃料电池,其中a是正极,b是负极,因此电流的方向是a→b;电解质是氢氧化钠溶液,所以负极电极反应式是 H2+2OH--2e-=2H2O。
(3)氧气的物质的量是1mol,在反应中得到4mol电子,由于能量的转化率是60%,因此通过二极管的电子的物质的量是4mol×60%=2.4mol。
点评: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。而在电解池中阳极失去,阴极得到电子,如果是惰性电极,则阳极是溶液中的阴离子失去电子,阴极是溶液中的阳离子得到电子,据此可以判断。
在A、B、C三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸,如下图所示:
(1)A中反应的离子方程式为_________________________。
(2)B中Sn极的电极反应式为_________________________,Sn极附近溶液的pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)C中被腐蚀的金属是___,总反应式为__________________________(写离子方程式)。
(4)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是_______________。
正确答案
(1)Fe+2H+ = Fe2++H2↑
(2)2H++2e- = H2↑;增大
(3)Zn;Zn+2H+ = Zn2++H2↑
(4)B >A>C
如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素,某同学做了如下探究实验:
回答以下问题:
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是________(填实验序号) ;在电化学腐蚀中,负极反应是_____________;正极反应是______________;
(2)由该实验可知,可以影响铁锈蚀速率的因素是_____________;
(3)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是_______________ (答两种方法)。
正确答案
(1)3、4、5、6 ;2Fe-4e-=2Fe2+ ;2H2O+ O2+4e-=4OH-
(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层法,牺牲阳极的阴极保护法等
(1)炒过菜的铁锅未及时洗净,不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答:
①铁锅的锈蚀是____腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。
②写出铁锅腐蚀正极的电极反应式:____。
(2)①某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料,实现了在通常条件下不能发生的反应:
Cu+H2SO4(稀)==CuSO4+H2↑。请画出能够实现这一反应的装置示意图。
②某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时,看到碳棒上有气泡产生,但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因:____。
正确答案
(1)①吸氧;②2H2O+O2+4e-==4OH- (2)“略”;两电极棒与电源的正负极接反了(或铜棒接电源的负极了等)
金属腐蚀的本质是____________________。切完咸菜的刀生锈时,发生的是___________腐蚀,此时为
______负极,电极反应为______________,__________为正极,电极反应为_______________。
正确答案
金属原子失电子被氧化;吸氧;Fe;Fe-2e-=Fe2+;C;2H2O+O2+ 4e-=4OH-
(1)用食用油炒咸菜的铁锅如果没有洗净,不久会出现红褐色锈斑。则铁锅的锈蚀属于 腐蚀(填“析氢”或“吸氧”);该腐蚀正极的电极反应式为 ;
此反应每转移2mol电子消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
(2)某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料,实现了在通常条件下不能发生的反应:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑请在右边方框中画出能够实验这一反应的装置图(作必要的标注);某同学做该实验时,看到碳棒上有气泡产生,铜棒上气泡更多且没有被腐蚀,其原因是 。
正确答案
(1)吸氧 2H2O+O2+4e-=4OH- 11.2L
(2)如右图(图正确1分,标注1分)
两极与电源的正负极接反了(或铜棒接电源的负极等)
试题分析:(1)红褐色锈斑的主要成分是Fe(OH)3,其主要是由于铁发生吸氧腐蚀时产生的。其发生的过程为:①正极反应:2H2O+O2+4e-=4OH-,负极反应:Fe-2e-=Fe2+;②4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。由正极反应式可知,当转移2mol电子时,消耗的氧气的量为0.5mol,因此在标准状态下的体积为。
(2)由题可知,实现这一反应的装置应为电解池装置,且铜做为阳极。因此该装置图如下:
“某同学做该实验时,看到碳棒上有气泡产生,铜棒上气泡更多且没有被腐蚀”铜棒没被腐蚀,说明此时铜棒应作为了阴极。
点评:本题综合考查了“原电池”与“电解池”等内容,属于基础题,也是高考的重要考点。本题的难点在于第二问对装置的判断。对于此种题型,应充分利用化学方程式,判断反应进行的难易以及氧化反应、还原反应,即可得出结论。
下图是一个化学过程的示意图,回答下列问题:
(1)甲池是 装置,电极A的名称是 。
(2)甲装置中通入CH4的电极反应式为 ,乙装置中B(Ag)的电极反应式为 ,丙装置中D极的产物是 (写化学式),
(3)一段时间,当丙池中产生112mL(标准状况下)气体时,均匀搅拌丙池,所得溶液在25℃ 时的pH =__________。(已知:NaCl溶液足量,电解后溶液体积为500 mL)。
若要使丙池恢复电解前的状态,应向丙池中通入 (写化学式)。
正确答案
(1)原电池 阳极 (2)CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O Ag++e-=Ag H2和NaOH
(3)12 HCl
试题分析:(1)由图可看出甲图为燃料电池装置,是原电池,通入燃料的电极为负极。通入氧气的电极为正极。与电池的正极相连的电极A为阳极,与电池的负极相连的B电极为阴极。C为阳极,D为阴极。(2)甲装置中由于电解质为KOH溶液,是碱性的溶液。所以通入CH4的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,通入氧气的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-.乙装置为电解池,在乙装置中A为阳极,B为阴极。B(Ag)的电极反应式为Ag++e-=Ag。丙装置为电解池, C为阳极,D为阴极。由于氧化性H+>Na+,所以在D极上发生反应:2H++2e-=H2↑.由于消耗了H+,破坏了附近的水的电离平衡,水继续电离,最终在阴极附近产生大量的NaOH溶液。故D极的产物是H2和NaOH。(3)在丙中,阳极反应:2Cl-+2e-=Cl2↑;阴极反应:2H++2e-=H2↑,n(气体)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol.所以转移电子的物质的量为n(e-)="0.005mol." n(OH-)="0.005mol" , C(OH-)="0.005mol÷0.5L=0.01mol/L," C(H+)=10-14÷0.01 =10-12mol/l,PH=12.NaOH+HCl=NaCl+H2O,n(NaOH)=n(HCl)=0.005mol.所以若要使丙池恢复电解前的状态,应向丙池中通入HCl气体0.005mol.
(12分)新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极,以钠离子导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池,充电时为电解池。反应原理为:2Na+ xS = Na2Sx。
请回答下列问题:
(1)放电时S发生________反应,Na为______极。
(2)充电时Na所在电极与直流电源________极相连。
(3)充电时阳极反应为_________________;放电时负极反应为_______________。
(4)用此电池电解饱和NaCl溶液,当阳极产生11.2 L(标准状况下)气体时,消耗金属钠_____g。
正确答案
(1)还原;负 (2)负 (3)Sx2--2 e-=xS ; Na - e-= Na+ (4)23
原电池中负极失去电子,发生氧化反应。正极得到电子,发生还原反应。根据总反应式可判断,钠在负极失去电子,电极反应式为Na - e-= Na+。硫在正极得到电子,即钠是负极,硫是正极。当充电时负极和电源当负极相连,作阴极。正极和电源的正极相连,作阳极,因此阳极反应式为Sx2--2e-=xS。电解饱和氯化钠溶液时阳极氯离子放电,反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,即生成0.5mol氯气时,转移电子是1mol。因此根据得失电子守恒可知,消耗钠是1mol,质量是23g。
全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元,我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%.
(1)请你根据不同原理,提出防止钢铁锈蚀的两条合理措施:
①______;
②______.
(2)请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式:______.
正确答案
(1)铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀,为防止钢铁腐蚀,防止钢铁锈蚀关键是与氧气和水隔绝,可以进行表面防护处理(涂油、刷漆、表面镀金属等),还可以改变金属内部结构(制成不锈钢)等,
故答案为:改变金属内部结构(制成不锈钢);刷漆(涂油、表面镀金属);
(2)铁锈的主要成分是氧化铁,可以和酸反应生成盐和水,即Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O,
故答案为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O.
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