- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
A.金属是一种重要的材料,人类的生活和生产都离不开金属,从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平.如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限:
(1)每年世界上钢铁的产量很高,但钢铁的腐蚀也给人类带来了巨大的损失,铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于______腐蚀.铝的活动性比铁强,但铝在空气中却比铁表现出良好的抗腐蚀性,其原因是______.
(2)除金属材料外,人类还研发了如塑料、合成橡胶、合成纤维等多种材料,它们属于______材料.
正确答案
(1)钢铁中含有Fe、C,Fe、C和潮湿的空气构成原电池,铁易失电子作负极,碳作正极,电子从负极流向正极而形成电流,所以铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于电化学腐蚀;
铝属于亲氧元素,在空气中易被氧气氧化生成致密的氧化物薄膜氧化铝,而阻止铝进一步被氧化,铁不易形成致密的氧化物薄膜,所以铝比铁在空气中抗腐蚀性,
故答案为:电化学;铝表面形成了一层致密的氧化膜;
(2)塑料、合成橡胶、合成纤维等多种材料其相对分子质量都在10000以上,且这几种物质都属于有机物,所以属于有机高分子材料,故答案为:有机高分子材料.
(共14分)Ⅰ.用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,用酚酞作指示剂,下列操作中会导致实验结果偏低的是 (填序号 )
①碱式滴定管用蒸馏水洗净后没有用标准液润洗
②用酸式滴定管加待测液时,刚用蒸馏水洗净后的滴定管未用待测液润洗
③锥形瓶用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗
④滴定前滴定管尖端有气泡,滴定后气泡消失
⑤终点读数时俯视,其他读数方法正确
Ⅱ.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀,两极材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料为 ,该电极反应式
(2)若白色沉淀在电极上生成,则电解液d是 ,若白色沉淀在两极之间的溶液中生成,则电解液d是________(填字母代号)
A、纯水 B、NaCl溶液 C、NaOH溶液 D、CuCl2溶液
(3)液体c为苯,其作用是
(4)若在两极之间的溶液中能短时间内看到白色沉淀,可以采取的措施是________________。
A、改用稀硫酸做电解液 B、适当增大电源电压 C、适当降低电解液温度
正确答案
Ⅰ.②⑤
Ⅱ.(1)Fe Fe -2e— = Fe2+
(2)C;B
(3)隔绝空气,防止白色沉淀被氧化
(4)B
I 只要能引起标准溶液体积偏小的操作就会导致实验结果偏低。
①碱式滴定管用蒸馏水洗净后导致偏小,致使
偏大,待测浓度偏大。
②用酸式滴定管加待测液时,刚用蒸馏水洗净后的滴定管未用待测液润洗,导致待测液用量偏小,偏小,待测浓度偏小
③锥形瓶是否用蒸馏水洗涤并不影响酸碱的用量,对结果没有影响
④气泡占用了,使其偏大,待测浓度偏大
⑤终点读数时俯视,其他读数方法正确,导致偏小,待测浓度偏小
II Fe(OH)2的关键是隔绝空气,防止氧气的氧化;
(1)为了得到Fe2+,铁必须做阳极:Fe—2e—= Fe2+,即电源正极a必须连接铁
(2)首先排除水,它导电性差,一般不做电解质液;再排除CuCl2溶液,电解时,不能产生OH—;当电解液为NaCl时,阴极上氢离子放电,促进水的电离产生产OH—,与阳极上产生的H+可在电极之间相遇产生沉淀;不然还可以使用NaOH溶液,直接在阳极就可以产生沉淀。
(3)上层液体直到隔绝空气的作用,可用一些密度小于水的有机液体,例如苯等;
(4)若在两极之间的溶液中能短时间内看到白色沉淀,则必须增大电解的速率,比如适当增大电源电压、适当升高电解液温度等,但加稀硫酸绝对不可,否则不可能得到碱性的沉淀;
(8分)X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知:①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物;②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。
请回答:
(1)Z2Y的化学式是________________________。(1分)
(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是_______________________________________(2分)
(3)如图所示装置,两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液,C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。接通S1后,C(Ⅰ)附近溶液变红,两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极),断开S1,接通S2,电流表的指针发生偏转。此时:
C(Ⅰ)的电极名称是________(填写“正极”或“负极”);(1分)
C(Ⅱ)的电极反应式是________________________________。(2分)
(4)铜屑放入稀硫酸不发生反应,若在稀硫酸中加入X2Y2,铜屑可逐渐溶解,该反应的离子方程式是____________________________________。(2分)
正确答案
(1)Na2O (2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(3)负极;Cl2+2e-===2Cl- (4)Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
X、Y、Z、W四元素分别为:H、O、Na、Cl。
(3)接通S1,形成了电解池。由C(Ⅰ)附近溶液变红,说明是H+放电,溶液呈碱性,为阴极,产生氢气。而C(Ⅱ)则是氯离子放电产生氯气。
一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极),断开S1,接通S2,则形成了原电池。电池反应为:H2+Cl2=2HCl,其中氢气在负极失电子,电子经导线流向正极,氯气在正极得电子发生还原反应。
(10分)电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池,装有电解液a,X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X电极上的电极反应式为________。在X极附近观察到的现象是________。
②Y电极上的电极反应式为________,检验该电极反应产物的方法是________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
①X电极的材料是________,电极反应式为________________。
②Y电极的材料是________,电极反应式为________________(说明:杂质发生的电极反应不必写出)。
正确答案
(1)①2H++2e-====H2↑ 放出气体,溶液变红 ②2Cl--2e-====Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2++2e-="===Cu " ②粗铜 Cu-2e-====Cu2+
X与电源负极相连作阴极(2H++2e-====H2↑),放出H2,剩余OH-,使酚酞试液变红。Y与电源正极相连作阳极(2Cl--2e-====Cl2↑),放出Cl2,使湿润的KI淀粉试纸变蓝。电解精炼铜,粗铜作阳极(Cu-2e-====Cu2+),纯铜作阴极(Cu2++2e-====Cu)。
如图甲、乙是电化学实验装置。
(1)若甲、乙两烧杯中均盛有饱和NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式为__________________________________;
②乙中总反应的离子方程式为____________________________________;
③将湿润的淀粉-KI试纸放在乙烧杯上方,发现试纸先变蓝后褪色,这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。
若反应中Cl2和I2的物质的量之比为5:1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为________________________________。
(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为____________________________________;
②如果起始时乙中盛有200 mL pH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入___________(填写物质的化学式)________g。
正确答案
(1)①O2+2H2O+4e-=4OH-
②2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
③5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3
(2)①Fe-2e-=Fe2+
②CuO(或CuCO3) 0.8(或1.24)
(1)若两烧杯中均盛有饱和NaCl溶液,则:①甲装置为原电池,石墨棒作正极,O2放电,电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-。②乙装置为电解池,石墨棒上发生氧化反应,Fe电极不参与反应,其实质与用惰性电极电解食盐水相同,离子方程式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。③Cl2和I2的物质的量之比为5:1,生成HCl和HIO3。(2)若两烧杯中均盛有CuSO4溶液,则:①甲装置为原电池,铁作负极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+。②乙装置为电解池,电解反应为:2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑,根据电解方程式,从电解质溶液中析出Cu,放出O2,因此只需加入CuO(或CuCO3)即可恢复到电解前的状态。由电解反应式可知,2H+~CuO~CuCO3,电解后n(H+)=0.1×0.2=0.02(mol),故m(CuO)=0.02×
×80=0.8(g),m(CuCO3)=0.02×
×124=1.24(g)。
如图所示,甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒,请回答下列问题:
(1)把化学能转化为电能的装置是 (填“甲”或“乙”)。
(2)①若两池中均盛有CuSO4溶液,反应一段时间后,有红色物质析出的是甲池中的 棒,乙池中的 棒。
②乙池中碳极上电极反应式是 。
(3)若两池中均盛有饱和NaCl溶液,
①写出乙池中总反应的化学方程式为 ,
②若将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近,发现试纸变 ,发生此现象的离子方程式为 ;若往乙池中滴入酚酞试液, (填铁或碳)棒附近呈现红色。
③若乙池中通过0.02mol 电子后停止实验,反应后池中溶液体积是200mL,溶液混匀后的c(OH-)为 。
正确答案
(1)甲(2)①C Fe ②4OH--4e-=2H2O+O2↑(3)①2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH;②蓝 2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH- 铁 ③0.1mol/L
试题分析:(1)甲池为原电池,将化学能转化为电能;(2)①甲池为原电池,原电池中活泼金属做负极,发生氧化反应,碳棒做正极,有Cu析出,乙池为电解池,外电路电子流向电源正极,所以碳棒为阳极,放出氯气,阴极铁电极上发生还原反应有Cu析出。②乙池中,惰性电极为阳极,电解硫酸铜溶液,阳极氢氧根离子放电生成氧气,电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑;(2)①若电解质溶液为饱和氯化钠溶液,则乙池就是用惰性电极为阳极电解氯化钠溶液,方程式为:2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH;②因为乙池附近有碘生成,故若将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近,发现试纸变蓝,离子方程式为:2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-;因为酚酞遇见变红,故往乙池中滴入酚酞试液,铁棒附近呈现红色;③电解氯化钠溶液的方程式为:2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH,乙池转移0.02mole-后,会生成0.02mol的氢氧化钠,所以所得NaOH溶液的物质的量浓度c=n/V=0.02mol/0.2L=0.1mol/L。
将同样形状与大小的熟铁片(含碳量低)、生铁片(含碳量高)、不锈钢片同时浸泡于同浓度盐水中,相同时间后取出,它们的锈蚀程序为___________。
正确答案
生铁>熟铁>不锈钢
如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天后观察:
(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈________性,发生________腐蚀,电极反应式为:负极:____________________,正极:____________________。
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈________性,发生________腐蚀。电极反应式为,负极:____________________,正极:____________________。
正确答案
(1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)较强的酸 析氢 Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑
根据原电池的构成条件:有两种不同的材料(Fe为负极,碳为正极),有电解质溶液,形成闭合回路;可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件原理及结果可知:试管内液面上升,说明是试管内压强减小,试管内气体被吸收所致,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明是试管内气体压强变大,试管内产生了新气体所致,是铁钉析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应式。
按要求填空:
A B
(1)在A图中,稀硫酸为电解质溶液,用导线连接后,铜片电极反应式 。
(2)在B图中外接直流电源,若要在a极镀铜,加以必要的连接后,该装置叫 ,b极电极反应式 。
(3)在B图中外接直流电源,若电极为惰性电极,电解质溶液是CuSO4溶液(足量),电解总反应离子方程式为 ,阴极增重3.2 g,则阳极上放出的气体在标准状况下的体积是_____L,加入一定量的 后(填化学式),溶液能恢复至与电解前完全一致。
正确答案
(1)2H+ +2e=H2↑
(2)电镀池或电镀,Cu - 2e- = Cu2+。
(3)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 0.56 CuO 。
试题分析:(1)A反应为锌铜原电池,锌被氧化成Zn2+进入溶液,电子由锌片通过导线流向铜片,溶液中的H+从铜片获得电子,被还原成氢原子。氢原子结合成氢分子从铜片上放出。两极发生如下反应:负极:Zn-2e-=Zn2+ 正极: 2H+ +2e=H2↑ 铜片上的反应为:2H+ +2e=H2↑
(2)电镀的条件为:电源、电极、电解质、闭合回路,,而且题中指出要在a极镀铜,所以此装置为电镀池。要在a极镀铜,那么a极发生的是还原反应,b极发生的是氧化反应,电极反应方程式为:Cu - 2e- = Cu2+.
(3) 在B图中外接直流电源,若电极为惰性电极,电解质溶液是CuSO4溶液(足量),则此反应的离子反应方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+,阴极反应方程式为:Cu2++2e-= Cu,又阴极增重3.2g,则增加铜的物质的量为0.05mol,则生成氧气的物质的量为0.05 mol/2="0.025" mol, 生成氧气的体积为0.025 mol×22.4L/ mol=0.56L。该反应析出了单质铜和氧气,根据元素守恒,应向其添加一定量的CuO,溶液能恢复至与电解前完全一致。
某电工在排装电路是将铜线和铝线缠绕接好后,用胶布将接头包住,一段时间后,发现线路断了,经检查发现,铜线与铜线接头、铝线与铝线接头处均完好无损,只是在铝线与铜线接头处断了.接好后,过一段时间发现,电路又断了,检查后发现仍然是铜线与铝线接头处断了.你估计是什么原因导致铜线铝线接头处容易断开?______
你认为应该如何预防线路断开?______
据此请你选择,铁制器件铆接固定时,应选择铜铆钉还是铝铆钉?结合反应方程式说明.______.
正确答案
铝、铜和电解质溶液构成原电池,铝易失电子作负极而加速被腐蚀,所以发生了电化学腐蚀,可以采用密封接线盒预防线路断开;
在原电池中,作负极的金属加速被腐蚀,作正极的金属被保护,如果用铜铆钉,铁易失电子作负极,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,若用铝铆钉,铝易失电子作负极,铁作正极,则铁被保护,负极电极反应式为Al-3e-=Al3+,
故答案为:电化学腐蚀;密封接线盒;铝铆钉;若用铜铆钉这铁为负极,发生Fe-2e-=Fe2+,铁件被腐蚀,若用铝铆钉这铁为正极,发生Al-3e-=Al3+,铁件被保护.
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