高中化学金属的电化学腐蚀与防护.docx

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高中化学金属的电化学腐蚀与防护

高中化学金属的电化学腐蚀与防护2019年4月4日

（考试总分：

152分考试时长：

120分钟）

一、填空题（本题共计13小题，共计52分）

1、（4分）Ⅰ．用惰性电极电解200mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图①所示，电解过程中的实验数据如图②所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）。

（1）下列说法正确的是______（填序号）。

A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生

B．a电极上发生的反应为2H+＋2e-==H2↑和4OH-－4e-==2H2O＋O2↑

C．从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12g·mol-1

D．OP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化

（2）如果向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。

（3）如果向所得的溶液中加入0.1molCu2（OH）2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO2的溶解），电解过程中转移的电子为________mol。

Ⅱ.金属腐蚀是我们日常生活的常见现象（如图所示）。

（1）如图铜板上铁铆钉处的腐蚀属于____腐蚀。

（2）分析此腐蚀过程，下列有关说法中，不正确的是____。

A．正极电极反应式为：

2H＋＋2e－=H2↑

B．此过程中还涉及到反应：

4Fe（OH）2＋2H2O＋O2=4Fe（OH）3

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe移向Cu

2、（4分）能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学反应中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务．

（1）从能量的角度看，断开化学键要（填“放出”或“吸收”）能量．已知拆开1molH﹣H键、1molI﹣I、1molH﹣I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、300kJ．则由H2和I2反应生成1molHI需要（填“放出”或“吸收”）kJ的热量．

（2）某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图1装置：

①a和b用导线连接，Zn发生（填“氧化”或“还原”）反应．其电极反应式为．溶液H+移向（填“Cu”或“Zn”）极．

②无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀．若转移了0.4mol电子，则理论上Zn片质量减轻g．

（3）①目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池其电池总反应式可以表示为：

Cd+2NiO（OH）+2H2O

2Ni（OH）2+Cd（OH）2，已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是（填序号）．

a．以上反应是可逆反应

b．充电时化学能转变为电能

c．放电时化学能转变为电能

②图2为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，则X极为电池的（填“正”或“负”）极，Y极的电极反应方程式为．

3、（4分）人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。

（1）氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大最的热。

 氢气燃烧生成水蒸气的能最变化如下图所示:

根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着______变化，1molH2完全燃烧生成1molH2O（气态）时,释放的能量是_______kJ。

（2）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。

A．Fe+2FeCl3=3FeCl2B．SO3+H2O=H2SO4

C．CH4+2O2

CO2+2H2OD．Ba（OH）2+H2SO4=BaSO4+2H2O

（3）下图是某兴趣小组设计的原电池示意图，实验结束后，在实验报告上记录信息如下:

a.电流计指针偏转

b.Cu极有H2产生

c.H+向负极移动

d.电流由Zn经导线流向Cu

①实验报告中记录合理的是_______（填序号）。

②请写出该电池的负极反应式_________。

③若有1mol电子流过导线，则理论上产生H2的质量为______g.

④将稀H2SO4换成CuSO4溶液,电极质量增加的是______ （填“锌极”或“铜极”，下同），溶液中SO42-移向_______。

4、（4分）Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是________。

电池工作时，电子流向________（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是_________。

欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的________（填代号）。

A．NaOHB．ZnC．FeD．NH3·H2O

（3）此废旧电池的处理方法是回收，目的是为了____________________。

（4）该电池的负极反应式为_________________________________。

5、（4分）按要求完成下列问题：

（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇（液体，分子式为CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。

则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为____________________；将该反应设计成碱性燃料电池，写出该电池的负极电极反应方程式。

（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）△H＝+206.2kJ·mol－1

CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）△H＝-247.4kJ·mol－1

以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为。

（3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为

P4（s,白磷）+5O2=P4O10（s）；ΔH＝–2986kJ·mol－1

4P（s,红磷）+5O2=P4O10（s）；ΔH＝–2956kJ·mol－1

则白磷比红磷（填“稳定”或“不稳定”）

（4）已知一定条件下A2与B2自发反应生成AB3，则反应

A2（g）+3B2（g）=2AB3（g）的ΔS=0，ΔH0（填“<”、“>”、“=”）

（5）右图为电解精炼银的示意图，（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为

6、（4分）石墨在材料领域有重要应用。

某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质。

设计的提纯与综合利用工艺如下：

（注：

SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）

（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_________________。

（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。

气体Ⅰ中的碳氧化物主要为_______。

由气体Ⅱ中某物得到水玻璃的化学反应方程式为________________。

（3）步骤①为：

搅拌、__________。

所得溶液Ⅳ中的阴离子有__________。

（4）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为_________________________，100kg初级石墨最多可能获得Ⅴ的质量为____________kg。

（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成下图中铜棒的防腐示意图。

____

7、（4分）人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。

（1）氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大最的热。

 氢气燃烧生成水蒸气的能最变化如下图所示:

根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随着______变化，1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O（气态）时,释放的能量是_______kJ。

（2）下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。

A． Fe+2FeCl3 =3FeCl2  B．SO3 +H2O=H2SO4

C． CH4+2O2

 CO2+2H2O  D． Ba（OH）2+H2SO4=BaSO4+2H2O

（3）下图是某兴趣小组设计的原电池示意图，实验结束后，在实验报告上记录信息如下:

a.电流计指针偏转

b.Cu极有H2产生

c. H+向负极移动

d.电流由Zn经导线流向Cu

①实验报告中记录合理的是_______（填序号）。

②请写出该电池的负极反应式_________。

③若有1 mol电子流过导线，则理论上产生H2的质量为______g.

④将稀H2SO4换成CuSO4溶液,电极质量增加的是______ （填“锌极”或“铜极”，下同），溶液中SO42-移向_______。

8、（4分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）己知在常温常压下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g），△H=-1275.6kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g），△H=-566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l），△H=-44.0kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式______________________。

（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的装置。

①甲池负极的电极反应为_________________________________________。

②工作一段时间后，测得甲中溶液的pH减小，该电池总反应的离子方程式为______。

③乙池中A（石墨）电极的名称为__________________（填“正极”、“负极”或“阴极”、“阳极”），乙池中总反应式为_________。

④当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为__mL（标准状况），假设乙池、丙池中的溶液均为足量，丙池中____（填“C”或“D”）极析出______g铜。

9、（4分）铅蓄电池是典型的可充电电池，正负极是惰性材料，电池总反应式为：

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O，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________________。

当外电路通过2mol电子时，理论上负极板的质量增加______，电池中消耗硫酸物质的量为______。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按下图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成____________，此时铅蓄电池的正负极的极性将___________。

（填“不变”或“对换”）

（3）若用铅蓄电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=0.3mol·L-1，取该混合液100mL，用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L（标准状况）气体，则铅蓄电池中转移电子的物质的量为_______mol。

10、（4分）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。

请回答下列问题：

（1）FeCl3净水的原理是__________________________________________________。

FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H＋作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）______________________________。

（2）为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。

①若酸性FeCl2废液中c（Fe2＋）＝2.0×10－2mol·L－1,c（Fe3＋）＝1.0×10－3mol·L－1，c（Cl－）＝5.3×10－2mol·L－1，则该溶液的pH约为________。

②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：

ClO3－＋

Fe2＋＋________===

Cl－＋

Fe3＋＋

________；

（3）FeCl3在溶液中分三步水解：

Fe3＋＋H2O

Fe（OH）2＋＋H＋　K1

Fe（OH）2＋＋H2O

Fe（OH）2＋＋H＋　K2

Fe（OH）2＋＋H2O

Fe（OH）3＋H＋　K3

以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是________________。

通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氯化铁，离子方程式为xFe3＋＋yH2O

Fex（OH）

＋yH＋，欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）________。

a．降温b．加水稀释

c．加入NH4Cld．加入NaHCO3

（4）天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如图所示。

由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe（mg·L－1）表示]的最佳范围约为________mg·L－1。

11、（4分）材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。

①有机高分子材料的出现是材料发展史上的一次重大突破。

下列物质中含有有机高分子材料的是__________；

A．普通水泥B．普通玻璃C．汽车轮胎

②生产和生活中，合金几乎无处不在。

我国最早使用的合金是___________（填“铜合金”或“铝合金”）；

③钢铁是目前用量最大、用途最广的金属材料，在潮湿空气中容易发生腐蚀。

请写出钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式__________。

12、（4分）材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。

（1）塑料属于_____________（填“天然”或“合成”）有机高分子材料。

（2）制造玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、和____________

（3）金属的腐蚀在工业生产和生活中很普遍，请列举防治金属腐蚀的措施是______________、____________（至少列举两种）

13、（4分）锌及其化合物用途广泛。

火法炼锌以闪锌矿（主要成分是ZnS）为主要原料，涉及的主要反应有：

2ZnS（s）+3O2（g）=2ZnO（s）+2SO2（g）

H1=－930kJ·mol－1

2C（s）+O2（g）=2CO（g）

H2=－221kJ·mol－1

ZnO（s）+CO（g）=Zn（g）+CO2（g）

H3=198kJ·mol－1

（1）反应ZnS（s）+C（s）+2O2（g）=Zn（g）+CO2（g）+SO2（g）的

H4=________kJ·mol－1。

反应中生成的CO2与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素：

该反应在一定条件下能自发进行的原因是_______；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是________。

a．CO2与H2O（g）浓度相等b．容器中气体的压强不再改变

c．2v（NH3）正=v（H2O）逆d．容器中混合气体的密度不再改变

（2）硫酸锌可广泛用作印染媒染剂和木材防腐剂。

ZnSO4受热分解过程中各物质物质的量随温度变化关系如图所示。

①写出700℃~980℃时发生反应的化学方程式：

______________________________________________，物质B的化学式是________________。

②硫酸锌分解生成的SO2经下图中的两个循环可分别得到S和H2SO4。

写出循环I中反应2的化学方程式：

_____________________________________________；循环II中电解过程阳极反应式是_________________________________________。

二、单选题（本题共计20小题，共计100分）

14、（5分）为了防止铁制品锈蚀，下列措施或者做法不当的是（）

A．将使用后的菜刀洗净擦干B．铁制品表面的铁锈应当保留

C．在铁制水管表面镀一层锌D．在铁制门窗表面喷涂防护漆

15、（5分）用下列装置能达到预期目的的是（　　）

A．甲图装置可用于电解精炼铝

B．乙图装置可得到持续、稳定的电流

C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的

D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的

16、（5分）利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。

下列说法不正确的是

A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B．一段时间后，a管液面高于b管液面

C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：

Fe－2e－===Fe2＋

17、（5分）各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）

A．②①③④B．④③①②C．④②①③D．③②④①

18、（5分）ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。

用氯化钠电解法生成ClO2的工艺原理示意图如下图,发生器内电解生成ClO2。

下列说法正确的是（）

A．a气体是氯气，b气体是氢气

B．氯化钠电解槽内每生成2mola气体，转移2mole-

C．ClO2发生器中阴极的电极反应式为：

ClO3-+2H++e-

ClO2↑+H2O

D．为使a、b气体恰好完全反应，理论上每生产1molClO2需要补充44.8Lb气体（标况下）

19、（5分）宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。

研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。

下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是（）

A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化

B．正极发生的电极反应为O2+4e－+2H2O=4OH－

C．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2（OH）3Cl↓

D．若生成0.2molCu2（OH）3Cl，则理论上消耗的O2体积为4.48L

20、（5分）下列图示与对应的叙述不相符合的是（）

A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化

B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化

C．图丙表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程

D．图丁表示强碱滴定强酸的滴定曲线

21、（5分）下列有关原电池的说法中，正确的是

A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极

B．铁片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极

C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀

D．将反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质

22、（5分）下列说法正确的是（）

①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率；

②电冶铝工业中用电解熔融状态氧化铝，用冰晶石作助熔剂的方法进行冶炼

③电解法精炼铜时，电路中每转移2mol电子，阳极质量就减少64g

④镀锌铁镀层破坏后锌仍能减缓铁腐蚀，其原理为牺牲阳极的阴极保护法

⑤第五套人民币的一元硬币材质为铜芯镀银，在电镀过程中，铜芯应做阳极

⑥外加电流的金属保护中，被保护的金属与电源的正极相连，发生氧化反应

A．①②④B．①②③④C．①③⑤⑥D．③④⑥

23、（5分）（题文）（题文）在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。

铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：

2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2，Fe（OH）2进一步被氧气氧化为Fe（OH）3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。

下列说法正确的是

A．铁片发生还原反应而被腐蚀

B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域

C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：

2H2O+O2+4e―==4OH―

D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀

24、（5分）江苏正在建设世界最大的海上风电场，防腐蚀是海上风电的突出问题，下列说法正确的是

A．海水的pH一般在8.0～8.5，对风电钢铁支架的腐蚀主要是析氢腐蚀

B．腐蚀总反应为4Fe+3O2+2xH2O＝2[Fe2O3·xH2O]（铁锈）的ΔH＜0，ΔS>0

C．钢部件镀锌前，可用碱液洗去表面的铁锈

D．热喷涂锌铝合金，可以减缓管道的腐蚀

25、（5分）化学与科学、技术、社会和环境密切相关。

下列说法正确的是（）

A．化学平衡常数是指一定条件下的可逆反应，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值。

B．已知4HCl（g）＋O2（g）=2H2O（g）＋2Cl2（g）能自发进行，则该反应ΔH＜0，ΔS>0

C．其他条件不变，增大压强，平衡可能移动，但平衡常数一定不变

D．铁制品表面镶锌块和铁制品表面镀锡，都能起到防腐的作用且防腐原理是相同的

26、（5分）相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是（）

A．

B．

C．

D．

27、（5分）镁一空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为：

2Mg+O2+2H2O=2Mg（OH）2。

有关该电池的说法不正确的是（）

A．通入氧气的电极为正极

B．放电时，溶液中的OH-由正极移向负极

C．负极的电极反应为Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）2

D．当电路中转移0.04mol电子时，参加反应的O2为0.02mol

28、（5分）下列说法不正确的是（）

A．元素周期表中ⅠA族的锂（Li）是最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。

B．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新型能源是践行低碳生活的有效途径

C．水库里钢闸门与电源负极相连的方法叫作外加电流的阴极保护法

D．插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

29、（5分）如图装置中,在U形管底部盛有CCl4,分别在U形管两端小心倒入饱和食盐水和稀硫酸溶液,并使a、b两处液面相平,然后分别塞上插有生铁丝的塞子,密封好,放置一段时间后,下列有关叙述中错误的是

A．铁丝在两处的腐蚀速率:

a

B．a、b两处相同的电极反应式为Fe-2e-==Fe2+

C．一段时间后,a处液面高于b处液面

D．生铁丝中的碳在a、b两处分别作原电池的负极和正极

30、（5分）某研究小组对铁生锈过行研究。

（1）甲同学设计了A、B、C组实验（如上图），探究铁生锈的条件。

经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：

A中铁钉生锈；B中铁打不生锈；C中铁钉不生锈。

①通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是____________；

②铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为_____________；

③实验B所用的水要经过____处理；植物油的作用是____________；

④实验C中碱石灰的作用是___________。

（2）乙同学为了达到同样目的，设计了实验D（如图），发现一段时间后，试管中的表面升高，其原因是_________________。

31、（5分）下列说法正确的是（）

A.由H原子形成1molH—H键要吸收能量B.所有的燃烧反应都是放热反应

C.NaOH溶于水是放热反应D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应

32、（5分）碱性硼化钒（VB2）—空气电池工作时反应为：

4VB2 +11O2 =4B2O3 +2V2O5。

用该电池为电源，选用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图所示。

当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标准状况），则