- 金属的腐蚀和防护
- 共3685题
(9分)按要求对下图中两极进行必要的联接并填空:
(1)在A图中,使铜片上冒H2气泡。请加以必要联接,则联接后的装置叫 。电极反应式:
锌板: ;铜板: 。
(2)在B图中,a和 b都是石墨电极,使a极析出铜,则b析出: 。加以必要的联接后,电极反应式,a极: b极: 。经过一段时间后,停止反应后加入一定量的 ,溶液能恢复至与电解前完全一致。
正确答案
(1) 原电池 ,锌板:Zn-2e- =Zn2+铜板:2H++2e-=H2↑
(2)O2,电解池,a极:Cu2++2e- =Cu,b极:4OH――4e-=O2↑+2H2O,CuO(每空1分,未连线或连线错误酌情扣分)
(1)要使铜片上产生气泡,则应该构成原电池,锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,电极反应式为锌板:Zn-2e- =Zn2+铜板:2H++2e-=H2↑。
(2)使a极析出铜,应该构成电解池,其中a极是阴极,所以b极是阳极,b极OH-放电,生成氧气。电极反应式分别是a极:Cu2++2e- =Cu,b极:4OH――4e-=O2↑+2H2O。由于从溶液中减少的是铜和氧气,所以应该加如氧化铜才能恢复到电解前到状态。
(12分)有右图装置:回答下列问题:
(1)装置A是_______池,B是_______池。
(2)装置A中的Zn极是_______极,
Cu极上的电极反应方程式为:__________________。
(3)装置B中是浓度均为1.0mol/L的NaCl、CuSO混合溶液,溶液体积为500mL,M、N均为石墨电极,当装置A中Zn棒质量减少32.5g时,N上质量增加____________g;
(4)欲用装置B给用来给餐具镀银,N应该是 (填“银” 或“餐具”), 电镀液的主要成分是(填化学式) 。
正确答案
((1)小题每格1分,其余2分)(1)原电池; 电解池;
(2)负;Cu极上的电极反应式;H2-2e-=H2↑;
(3) 32 g; (4)餐具; AgNO 3 ;
(1)根据装置图中电解材料的性质及电解质溶液可知,A是铜锌原电池,B是电解池。
(2)原电池中较活泼的金属作负极,所以锌是负极,铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气,反应式为H2-2e-=H2↑。
(3)A中Zn棒质量减少32.5g时,转移电子是32.5g÷65g/mol×2=1.0mol。N和电源的负极相连,是阴极,溶液中的铜离子放电。溶液中铜离子的物质的量是1mol/L×0.5L=0.5mol,恰好需要1mol电子,生成0.5mol铜,质量是32g。
(4)电镀时待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,含有镀层金属离子的溶液作电镀液,N是阴极,连接餐具,可以用硝酸银作电镀液。
(1)金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和 腐蚀。
(2)炒过菜的铁锅未及时洗净容易发生腐蚀。
①若铁锅内残液呈弱酸性,则腐蚀属于 (填“吸氧”或“析氢”,下同)腐蚀;若残液中主要含有NaCl,腐蚀应属于 腐蚀。
②吸氧腐蚀中,负极的电极反应式为 。
铁锈中铁的化合价为 。
正确答案
(1)电化学(1分)
(2)①析氢 (1分);吸氧 (1分)
② Fe- 2e-=Fe2+ (2分) +3 (1分)
试题解析:(1)金属腐蚀一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
(2)①在酸性条件下会发生析氢腐蚀,在中性或碱性条件下会发生吸氧腐蚀,
②吸氧腐蚀中,负极发生氧化反应,铁失去电子而成为Fe2+,与正极产生的OH-结合生成Fe(OH)2,在空气中继续被氧化最终生成Fe2O3,所以铁锈中铁的化合价为+3价。
(1)[2013·四川理综,11(4)]以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是______________________________。
(2)[2013·重庆理综,11(2)]化学在环境保护中起着十分重要的作用,催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3—的原理如图所示。
①电源正极为__________(填A或B),阴极反应式为__________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为__________克。
(3)[2013·新课Ⅱ,36(1)]锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图所示。
回答下列问题:
普通锌锰电池放电时发生的主要反应为
Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH
①该电池中,负极材料主要是________,电解质的主要成分是________,正极发生的主要反应是_____________________________________________。
②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是________________。
正确答案
(1)Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O===NaAlO2+3Ni(OH)2
(2)①A 2NO3—+6H2O+10e-===N2↑+12OH-
②14.4
(3)①Zn NH4Cl MnO2+NH4++e-===MnOOH+NH3 ②碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可,其他合理答案也可)
(1)该新型电池放电时,关键判断Al的氧化产物。由于NaOH溶液的存在,Al被氧化生成NaAlO2而不是Al(OH)3,故电池反应的化学方程式为:Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O===NaAlO2+3Ni(OH)2。
(2)阴极:2NO3—+6H2O+10e-===N2↑+12OH-
阳极:10OH--10e-===5H2O+5/2O2↑
在阳极区生成的H+通过质子交换膜到达阴极区,所以,当电子过程中转移10 mol e-时,
Δm左=5/2mol×32 g·mol-1+10 g=90 g
Δm右=28 g-10 g=18 g
所以当转移2 mol e-时,膜两侧电解液的质量变化差为(90-18)/5=14.4 g。
(3)①该电池中,负极材料是较活泼的金属Zn,电解质的主要成分是NH4Cl,正极发生还原反应,电极反应为:MnO2+NH4++e-===MnOOH+NH3。②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极改装在电池内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高。
现有以下物质:①NaCl晶体, ②液态HCl, ③ CaCO3固体, ④熔融KCl, ⑤蔗糖, ⑥铜, ⑦CO2,⑧浓H2SO4,⑨KOH固体。以上物质中属于电解质的是 ,属于非电解质的是 ,在该状态下能导电的是 。
正确答案
(共6分,每空2分)①②③④⑨;⑤⑦;④⑥⑧
试题分析:溶于水或在熔融状态下能够导电的化合物是电解质,则①②③④⑨都是电解质;溶于水和在熔融状态下都不能够导电的化合物是非电解质,则⑤⑦非电解质;在该状态下能导电的是④⑥⑧。
点评:该题是基础性试题的考查,试题注重基础,主要是巩固学生的基础性知识,有利于培养学生的学习效率,以及灵活运用基础知识解决实际问题的能力的。该题学生需要明确的是判断电解质的依据是看化合物能否自身电离出阴阳离子,而不能仅凭是否可以导电,导电只是一种现象,不能作为判断的依据。
(15分)对下图中两极加以必要的连接并填空:
(1)在图A中,使铜片上产生氢气。
①若加以导线连接,则连接后的装置叫 (填“原电池”或“电解池”)。锌片发生 (填“氧化”或“还原”);铜片上的电极反应式: 。
②若外加电源,则连接后的装置叫 (填“原电池”或“电解池”),其中铜片作为该装置的 极,连接电源的 极;锌片上发生的电极反应式为 。
(2)在图B中,使a极析出铜。
①若a、b电极均为石墨电极并加以必要的连接,则连接后的装置应为 (填“原电池”或“电解池”);该装置工作时,溶液中阴离子向 极作定向移动(填“a”或“b”);经过一段时间后,停止反应并搅匀溶液,溶液的酸性 (填“增强”、“降低”或“不变”)。
②若a、b电极加以导线连接,且a极为铜电极,则b极可以为 电极(填序号)。
该装置工作时,溶液中阴离子向 极作定向移动(填“a”或“b”)。
正确答案
(1) ①原电池(1分);氧化(1分);2H+ + 2e-= H2↑(2分)
②电解池(1分);阴极(1分);负极(1分);Zn- 2e-= Zn2+(2分)
(2) ①电解池(1分); b(1分);增强(1分)
②B、E (2分); b(1分)。
(1)①由于铜不能和稀硫酸反应生成氢气,所以要使铜片上产生氢气,则必须通过原电池或电解池实现;如果是原电池,由于锌比铜活泼,锌是负极失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子得到电子,电极反应式是2H+ + 2e-= H2↑。
②外加电源,则连接后的装置叫电解池。此时铜应该和电源的负极相连,作阴极氢离子放电。锌和电源的正极相连,作阳极,失去电子,电极反应式是Zn- 2e-= Zn2+。
(2)①由于a、b电极均为石墨电极,所以是利用电解池实现的。要使a极析出铜,则a电极必须是阴极,和电源的负极相连。则b电极就是阳极,电解池中阴离子向阳极移动。所以溶液中阴离子向b极作定向移动;阳极是OH-放电生成氧气,阴极是铜离子放电析出铜,所以还有硝酸生成,溶液的酸性是增强的。
②若a、b电极加以导线连接,则是通过原电池实现的。要使a极析出铜,则a电极必须是正极,所以b电极的金属性要强于a电极的,因此正确的答案选BE;原电池中溶液中阴离子向负极移动,即向b电极移动。
(1)爱迪生蓄电池在放电时的总反应方程式为:Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2
该电池的电解质溶液应为: (选“酸性”或“碱性”)溶液
正极反应式为: 负极反应式为:
(2)下面是中学化学实验中常见的几种定量仪器:
a、量筒 b、容量瓶 c、托盘天平 d、温度计
①其中标示出仪器使用温度的是_____________(填写编号);
②使用前要检查仪器是否漏液的是____________________(填写编号);
③称取10.5g固体样品(1g以下使用游码)时,将样品放在了天平的右盘,则所称样品的实际质量为_______________g。
正确答案
(1)碱性;正极: NiO2+2e-+2H2O = Ni(OH)2 +2OH-
负极:Fe-2e-+ 2OH-= Fe(OH)2
(2)① ab ② b ③9.5 (每空3分,共18分)
略
古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中,仍然锈蚀严重(电化腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌,能提供正极反应的催化剂,可将土壤中的SO42-还原为S2-,该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。
①写出该电化腐蚀的正极反应的电极反应式:
②文物出土前,铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式)
正确答案
①SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH-;②Fe (OH)2;FeS。
根据题意可知,正极:SO42-+8e-+ 4H2O=S2-+8OH- ,负极:Fe-2e-=Fe2+ ,两极产物相遇,生成Fe (OH)2 FeS。
如图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
⑴铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。
⑵若试管内液面上升,则原溶液是 性,发生 腐蚀,电极反应:负极: ,正极: 。
⑶若试管内液面下降,则原溶液是 性,发生 腐蚀,电极反应:负极: ,正极: 。
⑷若溶液甲为水,溶液乙为海水,则铁钉在 (填“甲”或“乙”)溶液中腐蚀的速度快。
正确答案
⑴电化学;⑵弱酸性或中性 吸氧 2Fe → 2Fe2++4e- O2 + 2H2O+4e-→4OH-;⑶较强的酸性 析氢 Fe → Fe2++2e- 2 H++ 2e-→ H2↑;⑷乙。
铁钉是铁合金,易发生电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理、结果及速度可知答案。铁钉是铁合金,主要由铁和炭组成,外加电解质溶液,可构成原电池,此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理及结果可知:试管内液面上升,说明试管压强减小,气体被吸收,是发生吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应。试管内液面下降,说明试管压强增大,产生气体所致,是发生析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应。对于同一金属来说,在强电解质溶液中腐蚀速度>在弱电解质溶液中腐蚀速度。
(8分)用铝制饭盒盛放醋酸,一段时间后,饭盒被腐蚀,该种腐蚀属 ,反应的电极反应式为 。若用铝制饭盒盛放食盐(含水时),一段时间后,饭盒被腐蚀,这种腐蚀叫做 ,反应原理是(写电极反应式) 。
正确答案
析氢腐蚀 负极:Al-3e-=Al3+ 正极: 2H++2e-=H2↑
吸氧腐蚀 负极:Al-3e-=Al3+ 正极:O2+2H2O+4e-=4OH-。
试题分析:铝制饭盒盛放醋酸,发生析氢腐蚀,负极反应为Al-3e-=Al3+,正极反应为2H++2e-=H2↑;若用铝制饭盒盛放食盐水,发生吸氧腐蚀,负极反应为Al-3e-=Al3+,正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-。
点评:金属发生电化腐蚀时,若溶液呈酸性,发生析氢腐蚀,若溶液呈中性或弱碱性,发生吸氧腐蚀。
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