- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
(12分)研究钢铁的腐蚀与防护具有非常重要的意义。
(1)铁的电化学腐蚀包括两种,这两种腐蚀的负极反应均为 ,而正极反应由铁表面的水膜酸碱性决定,当水膜酸度较高时,正极反应式为 ,这种腐蚀称为 腐蚀,而水膜酸性不强时,正极反应式为 ,这种腐蚀称为 腐蚀。
(2)防止钢铁腐蚀的电化学方法有两种,下图中液体为海水,请在图中添加必要的导线、电源,注明另一电极的电极材料名称,使其符合图下所注的保护方法:
正确答案
(1)(电极反应式每个2分,其他每个1分)
Fe -2e– =Fe2+ 2H++ 2e– = H2↑ 析氢 O2+2H2O+ 4e– =4OH– 吸氧
(2)(毎图2分)
考查金属的腐蚀与防护
(1)金属发生电化学腐蚀,金属均是失去电子,作负极,反应式是Fe -2e– =Fe2+ 。当水膜酸度较高时,发生析氢腐蚀,正极反应式为2H++ 2e– = H2↑;而水膜酸性不强时,则发生吸氧腐蚀,正极反应式为O2+2H2O+ 4e– =4OH–。
(2)电化学防止金属腐蚀的方法有两种,分别是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。因此左图中需要一种金属性强于铁的,例如锌;而右图中铁应该作阴极,和电源的负极相连,所以正确的图示是
(12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:
首先检查制取氧气装置的气密性,然后按上图所示连接好装置,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直形导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直形导管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。
试回答以下问题:
(1)由于与金属接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属于____________。
(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)电化学腐蚀
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2
(3)跟氧气和水接触 O2浓度
实验现象①说明铁丝生锈需同时具备接触水和O2两个条件;实验现象②说明铁丝只接触O2,不接触水时不会生锈;实验现象③说明空气中O2浓度低,不易使铁丝生锈,因此决定铁丝生锈快慢的一个重要因素是O2的浓度;本实验中铁丝在潮湿氧气中发生锈蚀,而在干燥氧气中不锈蚀,表示铁丝锈蚀需电解质溶液 (水)参与,因此铁丝发生了电化学腐蚀。
(12分).铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应式为:
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:正极的电极反应式是______________________ ;电解液中H2SO4的浓度将变 ______ ;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加 _______ g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成 _____ ___ ,电极反应:__________________ ,B电极反应_______________。
正确答案
(12分,每空2分)
(1)PbO2+2e-+4H++ SO42- = PbSO4 + 2H2O 、小 、 48
(2)Pb A极反应: PbSO4+2e- =" Pb" + SO42-
B极反应: PbSO4+2H2O-2e- = PbO2+4H++ SO42-
试题分析:(1)原电池中正极得到电子,发生还原反应。所以根据放电时的方程式可知,正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++ SO42- = PbSO4 + 2H2O。放电是消耗硫酸的,所以硫酸的浓度变小。负极失去电子,发生氧化反应,所以负极电极反应式是Pb-2e-+ SO42- = PbSO4,所以当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加96g/mol×0.5mol=48g。
(2)根据装置图可知,A电极和电源的负极相连,作阴极,得到电子,所以是二氧化铅得到电子生成单质铅,电极反应式是bSO4+2e- =" Pb" + SO42-。B电极和电源的正极相连,作阳极,硫酸铅失去电子,得到二氧化铅,电极反应式是PbSO4+2H2O-2e- = PbO2+4H++ SO42-。
点评:书写电极反应式的关键是准确判断出原电池的正负极、电解池的阴阳极等。而在电化学的有关计算时,往往常用电子得失守恒。
金属的腐蚀是指____________________________________。
由于与金属接触的介质不同,发生腐蚀的化学原理也不同,一般可分为________________________和________________________,其中________________________更为普遍。
正确答案
金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 ;
化学腐蚀 ;电化学腐蚀 ;电化学腐蚀;
试题分析:金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;由于与金属接触的介质不同,发生腐蚀的化学原理也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,其中电化学腐蚀最为普遍。
(12分)“生物质"是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。“生物质能”是人类解决能源危机的一种重要的能源。“生物质”在一定条件下可气化为CO、H2等原料气,进而合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3),相关反应为:
请根据图示回答问题:
(1) 由H2和CO合成二甲醚的热化学方程式是 。
(2) 在T1、T2温度下,向两个容积相同的密闭容器中分别通入1molCO和2molH2合成甲醇,则T1、T2温度下对应反应的平衡常数K1_______K2(选填“<”、“>”或“=”)。
(3) 在一定条件下,向一个容积可变的密闭容器中充入4molH2、2molCO、1molCH3OCH3(g)和1molH20(g),经一定时间反应②达到平衡状态,此时测得混合气体密度是相同条件下起始时的1.6倍。反应开始时正、逆反应速率的大小关系为V(正)_______V(逆)(选填“ >”、“< ”或“=”),平衡时=_________mol。
(4) 右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。(a、b均为多孔性Pt电极)
b电极是_______极:(填“正”或“负”)
a电极上的电极反应为___ ____。
正确答案
(12分)(1) 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-186.1 kJ/mol
(2) ﹥ (3) ﹥ ; 1.75(4)正 CH3OCH3 – 12e- +3H2O = 2CO2 + 12H+
试题分析:(1)根据图像可知,该反应的反应热△H=-162.6kJ/mol-23.5 kJ/mol=-186.1 kJ/mol,所以该反应的热化学方程式是4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-186.1 kJ/mol。
(2)根据图像可知T2曲线首先达到平衡状态,说明T2>T1。但温度越高,甲醇的物质的量越少,这说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应是放热反应,所以K1>K2。
(3)根据方程式可知,该反应是体积减小的。由于气体的质量不变,所以如果平衡时混合气体密度是相同条件下起始时的1.6倍,就说明反应是向正反应方向进行的,因此反应开始时正、逆反应速率的大小关系为V(正) >V(逆)。 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量(mol) 4 2 1 1
转化量(mol) 4x 2x x x
平衡量(mol)4-4x 2-2x 1+x 1+x
则
解得x=0.75mol
所以平衡时二甲醚的物质的量是1.75mol
(4)氧气得到电子,在正极通入,所以b电极是正极;a电极是负极,二甲醚失去电子,由于存在质子交换膜,所以负极电极反应式是CH3OCH3-12e-+3H2O =2CO2+12H+。
点评:该题是高考中的常见题型,试题综合性强,难度较大。试题注重基础和能力的双向考查,有利于培养学生分析问题、解决问题的能力,也有助于培养学生的应试能力,提高学生的学习效率。
(8分)钢铁的生产与使用是人类文明和生活进步的一个重要标志。
(1)工业铝热法炼铁的主要化学反应方程式 。
(2)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。试回答:①铁锅的腐蚀主要是由 腐蚀造成的。
②铁锅锈蚀的负极反应式为 。
(3)通常使用钢铁是铁和__________的合金;当马口铁(表层镀锡)镀层被损坏后,这时被腐蚀速度比普通铁_______(填“快”或“慢”)。为防止轮船的船体在海水中腐蚀,一般在船身连接 (填“锌块”或“铜块”)
正确答案
(1)2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
(2)①电化学腐蚀或吸氧腐蚀 ②Fe - 2e →Fe2+
(3)碳 快 锌块
试题分析:(1)铝热法炼铁的化学反应方程式:2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
(2)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),因此属于吸氧腐蚀。负极反应为:Fe - 2e =Fe2+。
(3)钢铁是铁和碳的合金,马口铁破损后由于锡的活泼性比铁差,因此铁的腐蚀速度比普通铁快,要防止轮船的船体腐蚀,应用锌块来保护铁。
点评:本题比较综合,但是比较基础,难度适中。
(1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。(填字母)
A.C(s)+CO2(g)="2CO(g)" △H>0
B.NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0
C.2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)△H<0
(2)以KOH溶液为电解质溶液,依据(1)中所选反应设计一个原电池, 其正极的电极反应式为: 。
(3)利用下图装置,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应该置于 (填M或者N)处,此时溶液中的阴离子向 极(填X或铁)移动。若X为锌,开光K置于M处,该电化学防护法称为: 。
正确答案
(1)C;(2)O2+2H2O+4e- = 4OH-;(3)N;X ;牺牲阳极的阴极保护法
试题分析:(1)根据原电池原理和题给信息知,能设计成原电池的反应必须是放热的氧化还原反应,A为吸热反应,B为复分解反应,C为放热的氧化还原反应,所以C符合原电池设计原理的要求,选C;
(2)将反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(l)△H<0,设计成原电池,该电池为燃料电池。依据原电池原理:负极区发生氧化反应,正极区发生还原反应知,燃料CO在负极区反应,助燃剂O2在正极区参加反应,结合以KOH溶液为电解质溶液,其正极电极反应式为:O2+2H2O+4e- = 4OH-;
(3)装置图X为碳棒,若减缓铁的腐蚀,在原电池中铁做正极,电解池中铁做阴极;若置于M处形成原电池,铁做原电池负极被腐蚀,所以K应放置N处,形成电解池,铁做阴极被保护,溶液中阴离子移向阳极碳棒X;若X为锌,开光K置于M处,形成原电池,铁做原电池的正极被保护,该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
钢铁的生产和使用是人类文明和生活进步的一个重要标志。
(1)金属制品中的镀锡铁皮(马口铁)和镀锌铁皮(白铁皮)镀层部分破坏后,在潮湿的环境中, (填“马口铁”或“白铁皮”)更易锈蚀。
(2)人们常用氧化铁进行铝热反应来焊接钢轨,写出该铝热反应的化学方程式:
。
(3)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。
①铁锅所发生的腐蚀主要是 腐蚀。
②铁锅锈蚀的正极反应式为 。
(4)为防止轮船的船体在海水中腐蚀,一般在轮船身上装有一定数量的 (填“锌”或“铜”)块。
(5)工业炼铁原理的主要化学反应方程式(即赤铁矿生成铁)为 。
正确答案
(1)马口铁
(2)
(3)吸氧
(4)锌
(5)
试题分析:(1)马口铁中铁活泼,白铁皮中锌活泼,故在潮湿的环境中,马口铁更易锈蚀。
(2)铝和氧化铁在加热条件下反应的方程式为。
(3)①铁在中性环境下主要发生的是吸氧腐蚀。
②正极得到电子,化合价降低,反应式为。
(4)锌比铁活泼,铜比铁不活泼,故选用锌块。
(5)工业炼铁原理是用CO高温还原氧化铁,方程式为。
点评:本题重在重在考查身边化学,更加贴近生活和生产,可以使学生感受到“生活处处有化学”.这也是中考的题型之一。
合理使用材料,改善人类生活。
① 钢铁是人类生产和生活中非常重要的材料,但每年因锈蚀而损失的数量十分惊人。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀,两者的微观本质都是发生 的过程。为防止轮船船体在海水中被腐蚀,一般在船身连接 (选填“锌块”或“铜块”)。
② 在普通玻璃制造过程中,碳酸钙与二氧化硅在高温下发生反应的化学方程式是
。橡胶是制造轮胎的重要原料,天然橡胶通过硫化措施,使它的分子转化为 结构,从而增大橡胶的强度。
正确答案
① 金属原子失去电子 锌块
② CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2↑
网状(或体型或体型网状 )
试题分析:①金属腐蚀的本质是金属失电子,被氧化的过程;为防止轮船船体在海水中被腐蚀,一般在船身连接比铁活泼的锌块,锌被腐蚀,从而保护铁;
②碳酸钙与二氧化硅在高温下发生反应生成硅酸钙和二氧化碳,化学方程式为CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2↑;天然橡胶通过硫化处理,使它的分子转化为体型网状结构,从而增大橡胶的强度。
铅蓄电池是最常用的化学电源,它在放电、充电时的电池反应为:
试回答:
(1)铅蓄电池负极的电极材料是_______。
(2)工作时铅蓄电池正极的电极反应是___________。
(3)铅蓄电池工作过程中,电解质溶液的密度会_______(填“减小”“增大”或“不变”,下同),pH________。
(4)该铅蓄电池在充电时阳极的电极反应是___________。
(5)如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.8L,电解前硫酸溶液浓度为4.5mol.L-1,当制得26.88LCl2时(指在标准状况下),求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为(假设电解前后硫酸溶液的体积不变)________ mol.L-1。
正确答案
(1)Pb (或铅)
(2)PbO2+4H++SO42-+2e-= PbSO4+2H2O
(3)减小、增大
(4)PbSO4+2H2O—2e-= PbO2+4H++SO42-
(5)1.5mol.L-1
试题分析:(1)铅蓄电池负极是失电子的一极,正极是得电子的一极,根据原电池总反应可判断其电极材料是Pb (或铅)。
(2)电池正极的电极反应是PbO2+4H++SO42-+2e-= PbSO4+2H2O 。
(3)根据总电极反应,由于硫酸溶液浓度减小,故电解质溶液的密度会减小。pH_增大。
(4)该铅蓄电池在充电时外界电源与原电池的正极相连,阳极的电极发生的反应氧化反应即失电子,电极反应为PbSO4+2H2O—2e-= PbO2+4H++SO42- 。
(5)电解前铅蓄电池中硫酸溶液的物质的量为3.6mol.,26.88LCl2时(指在标准状况下)物质的量为1.2mol,转移电子的物质的量是2.4mol。根据电子守恒,消耗硫酸2.4mol,硫酸还剩下1.2mol,因此电解后电池中硫酸溶液的浓度为1.2/0.8="1.5" mol.L-1。
扫码查看完整答案与解析