第13講-高二化學學科素養(yǎng)能力競賽專題訓練-金屬的腐蝕與防護(解析版)

第13講高二化學學科素養(yǎng)能力競賽專題訓練——金屬的腐蝕與防護【題型目錄】模塊一：易錯試題精選模塊二：培優(yōu)試題精選模塊三：全國名校競賽試題精選【典例例題】模塊一：易錯試題精選1．下圖是青銅器發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖，下列說法正確的是A．腐蝕過程中，青銅基體是正極B．若有64gCu被腐蝕，理論上消耗氧氣的體積為22.4L(標準狀況)C．多孔催化層加速了青銅器的腐蝕，是因為改變了反應的焓變D．青銅器發(fā)生的是吸氧腐蝕【答案】D【分析】由圖可知，青銅基體失去電子，發(fā)生氧化反應，作負極，由氧氣參加反應的電極為正極，以此解題?！驹斀狻緼．根據(jù)圖示可知，青銅基體電極有Cu2+產生，Cu化合價升高，發(fā)生氧化反應，作負極，A錯誤；B．在該反應中，銅失去電子變成Cu2+，64gCu腐蝕轉移2mol電子，在標況下，理論上耗氧體積為，B錯誤；C．反應的焓變只與反應物、生成物的狀態(tài)有關，故反應焓變不變，C錯誤；D．由題圖可知，青銅器發(fā)生的是吸氧腐蝕，D正確；故選D。2．錐形瓶內壁用某溶液潤洗后，放入混合均勻的新制鐵粉和碳粉，塞緊瓶塞，同時測量錐形瓶內壓強的變化，如圖所示。下列說法不正確的是A．0~時，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕B．~時，鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕C．負極的電極反應式為D．用于潤洗錐形瓶的溶液可能是稀鹽酸【答案】C【詳解】A．由圖可知，0~t1時錐形瓶內壓強增大，說明氣體的物質的量增加，則鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕，故A不選；B．由圖可知，t1~t2時錐形瓶內壓強減少，說明氣體物質的量減少，則鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕，故B不選；C．負極反應為：Fe-2e-=Fe2+，故C選；D．錐形瓶內開始發(fā)生析氫腐蝕，則用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性，可能是稀鹽酸，故D不選；故選：C。3．錐形瓶內壁用某溶液潤洗后，放入混合均勻的新制鐵粉和碳粉，塞緊瓶塞，同時測量錐形瓶內壓強的變化，如圖所示。下列說法錯誤的是A．0~t1時，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕B．t1~t2時，鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕C．負極反應為：Fe-3e-=Fe3+D．用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性【答案】C【詳解】A．有圖可知，0~t1時錐形瓶內壓強增大，說明氣體的物質的量增加，則鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕，故A不選；B．有圖可知，t1~t2時錐形瓶內壓強減少，說明氣體物質的量減少，則鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕，故B不選；C．負極反應為：Fe-2e-=Fe2+，故C選；D．錐形瓶內開始發(fā)生析氫腐蝕，則用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性，故D不選；故選：C。4．以下現(xiàn)象和電化學腐蝕無關的是A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產生銅綠B．銀制物品久置表面變暗C．鐵質器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹D．生鐵比純鐵容易生銹【答案】B【詳解】A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼中，金屬鋅為負極，金屬銅做正極，Cu被保護，不易腐蝕，和電化學腐蝕有關，A項不選；B．銀制物品久置表面變暗，是金屬銀和空氣中的成分發(fā)生反應的結果，屬于化學腐蝕，與電化學腐蝕無關，B項選；C．鐵質器件附有銅質配件，在接觸處形成原電池裝置，其中金屬鐵為負極，易生鐵銹，和電化學腐蝕有關，C項不選；D．生鐵中金屬鐵、碳、潮濕的空氣能構成原電池，金屬鐵為負極，易被腐蝕而生銹，和電化學腐蝕有關，D項不選。答案選B。5．港珠澳大橋設計使用壽命為120年，對橋體鋼構件采用多種方法防腐。下列分析錯誤的是A．防腐原理主要是避免發(fā)生反應：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2B．鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層是為了隔絕空氣、水等，防止形成原電池C．采用外加電流的陰極保護法時需直接在鋼構件上綁上鋅塊D．鋼構件可采用不銹鋼材料以減緩腐蝕速率【答案】C【詳解】A．大橋在海水中發(fā)生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子：Fe-2e-=Fe2+，正極上氧氣得電子：O2+4e-+2H2O=4OH-，故總反應為2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，故防腐蝕即為了避免此反應的發(fā)生，故A正確；B．鋼鐵生銹的條件是有氧氣和水，而鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，能隔絕空氣和水，故能防止原電池的形成，故B正確；C．外加電流的陰極保護法中，鋼鐵做陰極被保護，陽極可以采用惰性陽極，而無需采用活性電極，故C錯誤；D．不銹鋼的耐腐蝕性比較好，故鋼構件可以采用不銹鋼，故D正確。故選C。6．利用小粒徑零價鐵()的電化學腐蝕處理三氯乙烯，進行水體修復的過程如圖所示。、、等共存物的存在會影響水體修復效果，已知單位時間內釋放電子的物質的量為，其中用于有效腐蝕的電子的物質的量為。下列說法正確的是A．反應①②在正極發(fā)生，反應③④在負極發(fā)生B．單位時間內，三氯乙烯()脫去時C．④的電極反應式為D．增大單位體積水體中小粒徑的投入量，不會使增大【答案】B【詳解】A．由修復過程示意圖中反應前后元素化合價變化可知，反應①②③④均為得電子的反應，所以應在正極發(fā)生，故A錯誤；B．三氯乙烯C2HCl3中C原子化合價為+1價，乙烯中C原子化合價為-2價，1molC2HCl3轉化為1molC2H4時，得到6mol電子，脫去3mol氯原子，所以脫去amolCl時ne=2amol，故B正確；C．由示意圖及N元素的化合價變化可寫出如下轉化NO3+8e-=NH，由于生成物中有NH，所以只能用H+和H2O來配平該反應，而不能用H2O和OH-來配平，所以④的電極反應式為NO+10H++8e-=NH+3H2O，故C錯誤；D．增大單位體積水體中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正極的接觸面積，加快ZVI釋放電子的速率，可使nt增大，故D錯誤；綜上所述，答案為B。7．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥【答案】C【詳解】由裝置圖可知，②③④是原電池，裝置②④中鐵為負極，且兩個電極金屬活潑性相差越大，負極金屬腐蝕的速度越快，因此④>②，裝置③中鐵作正極，被保護，所以④>②>③，裝置⑤⑥是電解池，⑤中鐵作陽極，⑥中鐵作陰極，陽極金屬腐蝕速度快，陰極被保護，因此⑤>⑥，又因電解池引起的腐蝕速度>原電池引起的腐蝕速度>化學腐蝕速度>有防護措施的腐蝕速度，因此可得鐵被腐蝕的速度大小關系為：⑤④②①③⑥，答案選C。8．深埋在潮濕土壤中的鐵制管道，在硫酸鹽還原菌(最佳生存環(huán)境為)作用下，能被腐蝕，其電化學腐蝕原理如圖所示。下列說法正確的是A．管道發(fā)生了吸氧腐蝕 B．此類腐蝕會使土壤的增大C．酸性條件，管道不易被腐蝕 D．刷富銅油漆可以延緩管道腐蝕【答案】B【詳解】A．由題意可知，原電池的正極發(fā)生還原反應，由圖示可知發(fā)生的電極反應為+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故不是發(fā)生吸氧腐蝕，A錯誤；B．由圖示可知正極發(fā)生的電極反應為+5H2O+8e-=HS-+9OH-，負極上是Fe失電子的氧化反應，土壤中的pH增大，B正確；C．根據(jù)題意，硫酸鹽還原菌在弱堿性條件下活性高，電化學腐蝕速率快，酸性條件下，雖然硫酸鹽還原菌會失活，但鐵會發(fā)生析氫腐蝕，C錯誤；D．管道上刷富銅油漆，形成Cu-Fe原電池，F(xiàn)e作為負極，可以加快管道的腐蝕，D錯誤；故答案為：B。9．中國科學院長春應用化學研究所模擬實驗研究了低合金鋼在海水中的局部腐蝕，研究發(fā)現(xiàn)缺氧的陽極區(qū)腐蝕速度比富氧介質(流動或充氣)中鋼的腐蝕速度大，驗證了宏觀氧濃差電池的存在。模擬氧濃差電池的簡易裝置圖如圖，下列敘述中錯誤的是A．電子從M電極經導線流向N電極B．N電極的電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+C．陰極區(qū)附近溶液的pH增大D．電路中轉移0.01mol電子時，有0.08gO2參與反應【答案】A【分析】根據(jù)題意，該裝置為原電池，通入氧氣的電極為正極，即M極為正極，N極為負極，該電池本質上是鋼鐵的吸氧腐蝕，據(jù)此分析判斷?！驹斀狻緼．M極為正極，N極為負極，原電池中，電子從N電極經導線流向M電極，故A錯誤；B．N電極為負極，發(fā)生氧化反應，該電池本質上是鋼鐵的吸氧腐蝕，負極的電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+，故B正確；C．正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，因此陰極區(qū)附近溶液的pH增大，故C正確；D．電路中轉移0.01mol電子時，有=0.0025mol的氧氣反應，氧氣的質量為0.0025mol×32g/mol=0.08g，故D正確；故選A。10．一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關系如下表：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO2—下列說法正確的是A．隨pH的升高，碳鋼腐蝕速率逐漸加快B．pH<4,發(fā)生析氫腐蝕C．pH為14，其負極反應為2H2O+Fe-3e-=FeO2-+4H+D．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會加快【答案】B【詳解】A項、由表可知，隨pH的升高，碳鋼腐蝕速率先減慢后逐漸加快，故A錯誤；B項、當pH<4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，負極電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+，正極上電極反應式為：2H++2e-=H2↑，故B正確；C項、在pH=14溶液中，碳鋼發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應為4OH-+Fe_3e-═FeO2-+2H2O，故C錯誤；D項、在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，正極上氧氣生成氫氧根離子速率減小，所以碳鋼腐蝕速率會減緩，故D錯誤。故選B?！军c睛】本題考查金屬的腐蝕與防護，明確鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕的條件是解本題關鍵。11．下列關于金屬腐蝕的說法正確的是()A．金屬在潮濕空氣中腐蝕的實質是M＋nH2O=M(OH)n＋H2↑B．金屬的化學腐蝕的實質是M－ne－=Mn＋，電子直接轉移給氧化劑C．金屬的化學腐蝕必須在酸性條件下進行D．在潮濕的環(huán)境中，金屬的電化學腐蝕一定是析氫腐蝕【答案】B【分析】金屬被腐蝕的實質是金屬失電子發(fā)生氧化反應，金屬被腐蝕有化學腐蝕和電化學腐蝕，在酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕，在弱酸性或中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，據(jù)此分析解答。【詳解】A．金屬在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，因此沒有生成氫氣，A錯誤；B．金屬發(fā)生化學腐蝕時金屬和氧化劑直接接觸，電子直接轉移給氧化劑，B正確；C．在弱酸性或中性條件下，金屬發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性條件下，金屬發(fā)生析氫腐蝕，可見無論是酸性還是堿性、中性環(huán)境都能發(fā)生金屬腐蝕，C錯誤；D．在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕，D錯誤；故合理選項是B?！军c睛】本題考查了金屬腐蝕與防護的知識，明確金屬腐蝕原理是解本題關鍵，知道析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)別及其原因，題目難度不大。12．研究電化學腐蝕及防護的裝置如下圖所示。下列有關說法正確的是A．d為石墨，鐵片不易被腐蝕B．d為石墨，石墨上電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-C．d為鋅塊，鐵片腐蝕加快D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H++2e-=H2↑【答案】B【詳解】A.d為石墨，鐵作負極，發(fā)生氧化反應，腐蝕加快，A錯誤；B.d為石墨，石墨作正極，發(fā)生還原反應，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，B正確；C.d為鋅塊，Zn比Fe活潑，鋅塊作負極，鐵作正極，這是犧牲陽極的陰極保護法，鐵片被保護，C錯誤；D.d為鋅塊，Zn比Fe活潑，鋅塊作負極，鐵作正極，在鐵片上發(fā)生還原反應，海水呈弱堿性，因此Fe上發(fā)生的反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，D錯誤；答案選B。13．（多選題）在下圖所示裝置的燒杯中均盛有海水，其中能保護鐵不被腐蝕的是A． B． C． D．【答案】BD【詳解】A．該裝置為電解池，F(xiàn)e電極連接電源的正極，作陽極，發(fā)生氧化反應，變?yōu)镕e2+進入溶液，會加快鐵的腐蝕，不能起保護作用，A不符合題意；B．該裝置為電解池，F(xiàn)e電極連接電源的負極，作陰極，F(xiàn)e電極上發(fā)生還原反應，能起保護作用，使鐵不被腐蝕，B符合題意；C．由于金屬活動性：Fe＞Sn，所以Fe、Sn海水構成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化，F(xiàn)e發(fā)生的是吸氧腐蝕，會加快鐵的腐蝕，不能起保護作用，C不符合題意；D．由于金屬活動性：Zn＞Fe，所以Zn、Fe海水構成原電池，F(xiàn)e為正極，Zn為負極，失去電子被氧化，能起保護作用，使鐵不被腐蝕，D符合題意；故合理選項是BD。14．（多選題）在缺乏氧氣的深層潮濕土壤中存在的硫酸鹽還原菌，會附著在鋼管表面促進鋼鐵的腐蝕，這個過程被稱為厭氧腐蝕，其反應原理如圖所示，下列說法正確的是A．厭氧腐蝕屬于電化學腐蝕B．負極的電極反應式為C．每生成1molFeS，最終轉移的電子數(shù)為2D．鍍鋅或銅的鋼管破損后均會加快鋼管的腐蝕【答案】AB【詳解】A．鋼管中含有碳元素，鐵、C與潮濕的土壤形成原電池，則厭氧腐蝕屬于電化學腐蝕，A說法正確；B．根據(jù)圖像可知，負極鐵失電子生成亞鐵離子，電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，B說法正確；C．硫酸根離子變?yōu)榱螂x子時，轉移8個電子，則每生成1molFeS，最終轉移的電子數(shù)為8NA，C說法錯誤；D．鍍鋅的鋼管破損后鋅比鐵活潑，鋅作負極，保護鐵不被腐蝕，而銅比鐵活潑性差，作正極，會加快鋼管的腐蝕，D說法錯誤；答案為AB。15．金屬腐蝕的電化學原理可用下圖模擬。請寫出有關電極反應式：①鐵棒上的電極反應式：_______________________碳棒上的電極反應式：_________________________(2)該圖所表示的是_________________________(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕。(3)若將O2撤走，并將NaCl溶液改為稀H2SO4溶液，則此圖可表示__________(填“析氫”或“吸氧”)腐蝕原理；若用犧牲陽極法來保護鐵棒不被腐蝕溶解，即可將碳棒改為_________棒?！敬鸢浮?/p>

2Fe－4e－=2Fe2＋

O2＋2H2O＋4e－=4OH－

吸氧

析氫

鋅(或其他比鐵活潑的金屬)【詳解】（1）圖示為Fe的吸氧腐蝕，負極上Fe失電子生成亞鐵離子，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，鐵棒上的電極反應式為：2Fe-4e-═2Fe2+，碳棒上的電極反應式為：O2+2H2O+4e-═4OH-；在NaCl溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：Fe-2e-═Fe2+；O2+2H2O+4e-═4OH-；吸氧；（2）將NaCl溶液改為稀H2SO4溶液，變成析氫腐蝕；保護鐵棒時，負極應為比鐵活潑的金屬，故答案為：析氫；鋅（或其他比鐵活潑的金屬）。16．(1)圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。①該電化學腐蝕稱為__________。②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是_______(填字母)。(2)石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成圖防腐示意圖，并作相應標注________。(3)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學腐蝕主要為_______。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質為________。【答案】

吸氧腐蝕

B

吸氧腐蝕

或【詳解】（1）由題圖可看出，在海水中，該電化學腐蝕屬于吸氧腐蝕，在A、B、C、D四個區(qū)域中，因為B區(qū)能接觸到氧氣，則生成鐵銹最多的是B區(qū)，故答案為：吸氧腐蝕；B；（2）銅是不活潑的金屬，石墨是能導電的非金屬，所以應用陰極電保護法保護銅，石墨與直流電源的正極相連，做電解池的陽極，銅與直流電源的負極相連，做陰極，防腐示意圖為，故答案為：；（3）①艦體在海水中發(fā)生的電化學腐蝕主要為吸氧腐蝕，故答案為：吸氧腐蝕；②二氧化硅為酸性氧化物，為降低生鐵中硅的含量，即降低二氧化硅的含量，可加入碳酸鈣或氧化鈣，使其在高溫下與二氧化硅反應，故答案為：或。17．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一。（1）鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為：正極__________，負極________。（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用甲圖所示的方案，其中焊接在閘門上的固體材料R可以采用________。A銅

B鈉

C鋅

D石墨（3）乙圖所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的________極?！敬鸢浮?/p>

C

負【分析】（1）鐵為活潑金屬，易發(fā)生電化學腐蝕，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；（2）原電池的負極金屬易被腐蝕，根據(jù)原電池的工作原理來回答；（3）在電解池的陰極上的金屬被保護，根據(jù)電解池的工作原理來回答?！驹斀狻浚?）鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，即，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：。故答案為：負極：，正極：；（2）鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬，屬于犧牲陽極的陰極保護法；A銅的活潑性比鐵差，不能保護鐵，故A錯誤；B鈉活潑性比鐵強，但是可與水發(fā)生劇烈反應，不能保護鐵，故B錯誤；C鋅的活潑性比鐵強，鋅失去電子被溶解，而鐵被保護，故C正確；D石墨的活潑性比鐵差，不能保護鐵，故D錯誤；答案選C。（3）電解池的陰極上的金屬被保護，為降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的負極。屬于外加電流的陰極保護法，需把被保護的鐵閘門連接在電源的負極。故答案為：負。18．研究金屬腐蝕和防護的原理很有現(xiàn)實意義。(1)圖甲為探究鋼鐵的吸氧腐蝕的裝置。某興趣小組按該裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)導管中水柱上升緩慢，下列措施可以更快、更清晰地觀察到水柱上升現(xiàn)象的有_______(填序號)。A．用純氧氣代替具支試管內空氣B．用酒精燈加熱具支試管提高溫度C．將鐵釘換成鐵粉和碳粉混合粉末并加入少許食鹽水D．將玻璃導管換成更細的導管，水中滴加紅墨水(2)該小組將圖甲裝置改進成圖乙裝置并進行實驗，導管中紅墨水液柱高度隨時間的變化如表所示，根據(jù)數(shù)據(jù)可判斷腐蝕的速率隨時間變化逐漸_______(填“加快”“減慢”或“不變”)，你認為影響鋼鐵腐蝕的因素為_______。時間/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)為探究圖乙中a、b兩點所發(fā)生的反應，進行以下實驗，請完成表中空白：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液a點附近溶液出現(xiàn)紅色a點電極反應為_______一段時間后再滴加2~3滴鐵氰化鉀溶液b點周圍出現(xiàn)藍色沉淀b點電極反應為Fe-2e-=Fe2+(4)設計圖丙裝置研究弱酸性環(huán)境中腐蝕的主要形式。測定錐形瓶內氣壓和空氣中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化如圖丁所示，從圖丁中可分析，t1~t2s之間主要發(fā)生_______(填“吸氧”或“析氫”)腐蝕，原因是_______。(5)金屬陽極鈍化是一種電化學防護方法。將Fe作陽極置于H2SO4溶液中，一定條件下，F(xiàn)e鈍化形成致密Fe3O4氧化膜，試寫出該陽極的電極反應_______?！敬鸢浮?1)ACD(2)

減慢

氧氣的濃度(3)O2+4e-+2H2O=4OH-(4)

吸氧

容器內氧氣含量和壓強都降低，所以主要是發(fā)生吸氧腐蝕(5)3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+【解析】(1)A．用純氧氣代替試管內空氣，氧氣的濃度增大，反應速率加快，故A正確；B．用酒精燈加熱試管提高溫度，試管內氣體受熱壓強增大，不能更快更清晰地觀察到液柱上升，故B錯誤；C．將鐵釘換成鐵粉和炭粉混合粉末，增大反應物的接觸面積，反應速率加快，故C正確；D．換成更細的導管，水中滴加紅墨水，毛細尖嘴管上升的高度大于玻璃導管，且紅墨水現(xiàn)象更明顯，故D正確；故答案為：ACD；(2)液柱高度變化值與鐵腐蝕的速率成正比，分析2min時間內液柱高度變化值即可判斷腐蝕的速率變化，2min時間內：1min～3、3～5、5～7、7～9min時間段液柱上升高度分別為：1.3cm、0.9cm、0.6cm、0.5cm，則鐵腐蝕的速率逐漸減慢；由于鐵的銹蝕是鐵與氧氣、水的反應，反應過程中不斷消耗氧氣，容器內氧氣的濃度不斷減小，反應速率逐漸減慢，相同時間內液柱上升的高度逐漸減弱，故答案為：減慢；氧氣的濃度；(3)向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液，并且a點附近溶液出現(xiàn)紅色，說明a點電極上有OH-生成，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案為：O2+4e-+2H2O=4OH-；(4)由圖可知，0～t1時間內錐形瓶內壓強增大，則0～t1時間內發(fā)生析氫腐蝕生成氫氣，隨著反應進行，容器內氣體的壓強降低，則酸不斷消耗，溶液的酸性減弱，容器內發(fā)生了吸氧腐蝕，消耗氧氣使容器內氣體的壓強降低，故答案為：吸氧；容器內氧氣含量和壓強都降低，所以主要是發(fā)生吸氧腐蝕；(5)Fe作陽極置于H2SO4溶液中，F(xiàn)e鈍化形成致密Fe3O4，陽極反應式為3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+，故答案為：3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+。模塊二：培優(yōu)試題精選1．實驗小組研究金屬電化學腐蝕，實驗如下：實驗Ⅰ5min時的現(xiàn)象：鐵釘表面及周邊未見明顯變化。25min時的現(xiàn)象：鐵釘周邊零星、隨機出現(xiàn)極少量紅色和藍色區(qū)域，有少量紅棕色鐵銹生成。實驗Ⅱ5min時的現(xiàn)象：鐵釘周邊出現(xiàn)紅色區(qū)域，未見藍色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化。25min時的現(xiàn)象：鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域變大，未見藍色出現(xiàn)，鋅片周邊未見明顯變化。下列說法不正確的是A．實驗Ⅱ中Zn保護了Fe，使鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢B．實驗Ⅱ中正極的電極反應式：C．實驗Ⅰ的現(xiàn)象說明溶液與Fe反應生成了D．若將Zn片換成Cu片，推測Cu片周邊會出現(xiàn)紅色，鐵釘周邊會出現(xiàn)藍色【答案】C【詳解】A．實驗Ⅰ中Fe作負極，碳作正極，實驗Ⅱ中Zn作負極，F(xiàn)e作正極，所以實驗Ⅱ中Zn保護了Fe，鐵的腐蝕速率比實驗Ⅰ慢，A正確；B．實驗Ⅱ中Fe作正極，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應，其電極反應式為，B正確；C．實驗Ⅰ的現(xiàn)象不能說明溶液與Fe反應生成了，25min時藍色區(qū)域的出現(xiàn)也可能是因為Fe失去電子生成，溶液與發(fā)生反應生成藍色沉淀，C錯誤；D．若將Zn片換成Cu片，F(xiàn)e比Cu活潑，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，可推測Cu片上氧氣得電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，Cu片周邊出現(xiàn)紅色，鐵釘失電子發(fā)生氧化反應生成，與溶液反應，使其周邊出現(xiàn)藍色，D正確。故選C。2．有關金屬腐蝕的說法中正確的是A．電化學腐蝕要比化學腐蝕普遍的多，但腐蝕速度要比化學腐蝕慢得多B．純銀器表面在空氣中因電化學腐蝕而逐漸變暗C．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕D．鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，碳相當于微小原電池的正極【答案】D【分析】A.電化學腐蝕比化學腐蝕快；B.金屬銀在空氣中易被氧氣氧化因生成氧化銀而變質；C.根據(jù)金屬生銹的電化學原理知識來回答；D.根據(jù)原電池構成條件及電極正負判斷方法分析。【詳解】A.電化學腐蝕加速負極金屬的腐蝕速率，比化學腐蝕快，A錯誤；B.金屬銀在空氣中易被氧氣氧化因生成氧化銀而變質，屬于化學腐蝕，B錯誤；C.金屬在空氣與水交界處更易發(fā)生電化學腐蝕的吸氧腐蝕，而鋼柱在水下部分不如在空氣與水交界處腐蝕速率快，C錯誤；D.電極材料活動性Fe>C，活動性強的Fe為負極，活動性弱的C為正極，故鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，可看作有許多微小的原電池反應發(fā)生引起，D正確；故合理選項是D?！军c睛】本題考查了金屬的腐蝕與防護，明確原電池原理是解本題關鍵，明確哪種電極被保護、哪種電極加速被腐蝕即可解答，難度不大。3．用下列儀器或裝置(夾持裝置略)進行相應實驗，能達到實驗目的的是A．甲裝置：完成鐵件上鍍銅B．乙裝置：驗證鐵的吸氧腐蝕C．丙裝置：量取20.00mLNaOH溶液D．丁裝置：比較AgCl和溶解度大小【答案】B【詳解】A．鐵件與電源的正極相連為電解池的陽極發(fā)生反應Fe-2e-=Fe2+，且Cu2+應該在陰極發(fā)生還原反應，無法實現(xiàn)鍍銅，A項錯誤；B．食鹽水為中性，鐵釘可以發(fā)生吸氧腐蝕，反應結束具支試管的壓強降低導氣管中水注上升，B項正確；C．該儀器帶活塞應該為酸式滴定管，無法量取NaOH，C項錯誤；D．溶液中滴入NaCl之后有AgCl和AgNO3等，加入Na2S產生黑色沉淀Ag2S。沉淀轉化的一般規(guī)律溶解度大的轉化為溶解度小的。但具體是AgCl轉化為Ag2S還是AgNO3轉化為Ag2S無法確定，D項錯誤；故選B。4．關于圖中各裝置的敘述不正確的是A．裝置①能驗證AgCl沉淀可轉化為溶解度更小的Ag2S沉淀B．裝置②能測量鋅與硫酸的反應速率C．裝置③能驗證鐵的吸氧腐蝕D．裝置④在充電時，應將電源的負極連接在Pb電極上【答案】A【詳解】A．硝酸銀過量，加入硫化鈉肯定生成Ag2S沉淀，不能證明AgCl和Ag2S的溶解度大小，故A錯誤；B．化學反應速率的快慢可以通過單位時間內產生氫氣的體積的多少或產生相同體積的氫氣需要時間的多少，因此可以用裝置②能測量鋅與硫酸的反應速率，故B正確；C．若鐵發(fā)生的是吸氧腐蝕，則裝置中的氣體壓強會減小，水會進入導氣管，因此裝置③能驗證鐵的吸氧腐蝕，故C正確；D．裝置④當電池充電時,鉛板與電源負極相連，二氧化鉛板與電源正極相連，故D正確；答案選A。5．青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕原理如圖所示：多孔催化層中的Cl-擴散到孔口，與電極產物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，下列說法正確的是（

）A．此過程為電化學腐蝕中的析氫腐蝕B．電極b發(fā)生的反應：O2+4e-+2H2O=4OH-C．生成Cu2(OH)3Cl的反應：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+D．若采用犧牲陽極的陰極保護法保護青銅器是利用了電解的原理【答案】B【分析】根據(jù)圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發(fā)生吸氧腐蝕，則Cu作負極被氧化，腐蝕過程中，負極是e，多催化層作正極?！驹斀狻緼．根據(jù)圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發(fā)生吸氧腐蝕，A不正確；B．氧氣在正極得電子生成氫氧根離子電極反應式為：O2＋4e-＋2H2O=4OH-，B正確；C．Cl-擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應生成Cu2(OH)3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓，C不正確；D．犧牲陽極的陰極保護法是利用了原電池的原理，D不正確；故選B。6．某同學做了如下實驗：裝置現(xiàn)象電流計指針未發(fā)生偏轉電流計指針發(fā)生偏轉下列說法中正確的是A．加熱鐵片Ⅰ所在燒杯，電流表指針會發(fā)生偏轉B．用KSCN溶液檢驗鐵片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判斷電池的正、負極C．鐵片Ⅰ、Ⅲ的腐蝕速率相等D．“電流計指針未發(fā)生偏轉”，說明鐵片Ⅰ、鐵片Ⅱ均未被腐蝕【答案】A【分析】A.加熱鐵片I失電子的速率加快，會有電子通過電流表；B.Fe在負極失電子生成亞鐵離子；C.形成原電池會加快反應速率；D.鐵片I、鐵片Ⅱ都發(fā)生了腐蝕，但是腐蝕的速率相同【詳解】A.Fe在氯化鈉溶液中發(fā)生腐蝕，加熱后鐵片I失電子的速率加快，會有電子通過電流表，電流表指針會發(fā)生偏轉，A正確；B.Fe發(fā)生電化學腐蝕時，F(xiàn)e在負極失電子生成亞鐵離子，加KSCN溶液無現(xiàn)象，無法檢驗是否有亞鐵離子生成，則不能判斷正負極，B錯誤；C.形成原電池會加快反應速率，由于鐵片III所處的電解質溶液濃度大，所以鐵片Ⅲ的腐蝕速率比鐵片I快，C錯誤；D.鐵片I、鐵片Ⅱ所處的化學環(huán)境相同，分別發(fā)生化學腐蝕，不能形成原電池，電路中沒有電流通過，鐵片I、II腐蝕的速率相同，，D錯誤；故合理選項是A。【點睛】本題考查了原電池原理的應用的知識，注意把握原電池的原理、金屬的電化學腐蝕、影響反應速率的因素，側重于考查學生的分析能力和對基本原理的應用能力。7．用如圖所示裝置及試劑進行鐵的電化學腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強隨時間變化關系以及溶解氧隨時間變化關系的曲線如下。下列說法不正確的是A．壓強增大主要是因為產生了H2B．整個過程中，負極電極反應式均為：Fe–2e-=Fe2+C．pH=4.0時，體系為弱酸性，同時發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕D．pH=2.0時，體系為強酸性，正極只發(fā)生析氫腐蝕，電極方程式為：2H++2e-=H2↑【答案】D【詳解】A．pH=2.0的溶液，酸性較強，因此錐形瓶中的鐵粉能發(fā)生析氫腐蝕，西青服飾產生氫氣，因此會導致錐形瓶內壓強增大，A正確；B．錐形瓶中的鐵粉和碳構成原電池，鐵粉作為原電池的負極，發(fā)生的電極反應Fe–2e-=Fe2+，B正確；C．若pH=4.0時，若只發(fā)生吸氧腐蝕，錐形瓶的壓強會有下降，而圖中錐形瓶內的壓強幾乎不變，說明除了吸氧腐蝕，鐵還發(fā)生了析氫腐蝕，錐形瓶內的溶解氧減少，因此罪行平內壓強幾乎不變，C正確；D．pH=2.0時，體系為強酸性，壓強變大，說明正極發(fā)生析氫腐蝕，電極方程式為：2H++2e-=H2↑，但溶解氧減少，說明有消耗氧氣的吸氧腐蝕發(fā)生，D錯誤；故選D。8．驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如下（燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成藍色沉淀試管內無明顯變化試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是A．對比②③，可以判定Zn保護了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑【答案】D【詳解】分析：A項，對比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]無明顯變化，②Fe附近的溶液中不含F(xiàn)e2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]產生藍色沉淀，③Fe附近的溶液中含F(xiàn)e2+，②中Fe被保護；B項，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面產生藍色沉淀，F(xiàn)e表面產生了Fe2+，對比①②的異同，①可能是K3[Fe（CN）6]將Fe氧化成Fe2+；C項，對比①②，①也能檢驗出Fe2+，不能用①的方法驗證Zn保護Fe；D項，由實驗可知K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2+，將Zn換成Cu不能用①的方法證明Fe比Cu活潑。詳解：A項，對比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]無明顯變化，②Fe附近的溶液中不含F(xiàn)e2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]產生藍色沉淀，③Fe附近的溶液中含F(xiàn)e2+，②中Fe被保護，A項正確；B項，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面產生藍色沉淀，F(xiàn)e表面產生了Fe2+，對比①②的異同，①可能是K3[Fe（CN）6]將Fe氧化成Fe2+，B項正確；C項，對比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面產生藍色沉淀，①也能檢驗出Fe2+，不能用①的方法驗證Zn保護Fe，C項正確；D項，由實驗可知K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2+，將Zn換成Cu不能用①的方法證明Fe比Cu活潑，D項錯誤；答案選D。點睛：本題通過實驗驗證犧牲陽極的陰極保護法，考查Fe2+的檢驗、實驗方案的對比，解決本題的關鍵是用對比分析法。要注意操作條件的變化，如①中沒有取溶液，②中取出溶液，考慮Fe對實驗結果的影響。要證明Fe比Cu活潑，可用②的方法。9．下列關于金屬防護的說法中正確的是A．當鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用B．地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連可保護其不受腐蝕C．在輪船船體四周鑲嵌鋅塊保護船體不受腐蝕的方法叫陽極電化學保護法D．不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為在鋼鐵表面鍍上了鉻【答案】A【分析】A.鋅比鐵活潑，易被腐蝕；B.在電解池中，陽極金屬易被腐蝕；C.海輪外殼連接鋅塊，鋅為負極；D.不銹鋼有較強的抗腐蝕能力是因為改變了金屬的結構?！驹斀狻緼.鋅比鐵活潑，當鍍鋅鐵制品的鍍層破損時，鋅做負極，易被腐蝕，鐵被保護，A正確；B.地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連，在該電解池中，陽極金屬鐵易被腐蝕，B錯誤；C.海輪外殼連接鋅塊，鋅為負極，保護外殼不受腐蝕，為犧牲陽極的陰極保護法，C錯誤；D.生產中通常用鉻、鎳等金屬熔合在鐵中制成不銹鋼，改變其組成和結構，達到防止鐵制品生銹的目的，D錯誤；故合理選項是A?！军c睛】本題考查金屬的腐蝕與防護，注意把握金屬腐蝕的原理和電化學知識，題目難度不大。10．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)（a）腐蝕而變暗，在液滴外沿棕色鐵銹環(huán)（b），加圖所示。下列說法不正確的是A．鐵片腐蝕過程發(fā)生的總化學方程式為：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2B．液滴之下氧氣含量少，鐵片作負極，發(fā)生的氧化反應為：Fe-3e-=Fe3+C．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-D．鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域【答案】AB【分析】NaCl溶液滴到一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后在液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)被腐蝕變暗，實際上是發(fā)生了吸氧腐蝕，鐵片作負極，發(fā)生的氧化反應，電極反應為：Fe-2e-=Fe2+，液滴邊緣是正極區(qū)，電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-(發(fā)生還原反應)，在液滴外沿，由于Fe2++2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3形成了棕色鐵銹環(huán)(b)，鐵片腐蝕過程發(fā)生的總化學方程式為：4Fe+6H2O+3O2═4Fe(OH)3，以此解答該題。【詳解】A．根據(jù)以上分析，鐵片腐蝕過程發(fā)生的總化學方程式為：4Fe+6H2O+3O2═4Fe(OH)3，故A錯誤；B．鐵片作負極，發(fā)生的氧化反應，電極反應為：Fe-2e-=Fe2+，故B錯誤；C．O2在液滴外沿反應，正極電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-(發(fā)生還原反應)，故C正確；D．鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域不是生銹最多的區(qū)域，而是液滴是中心區(qū)，故D正確；故答案為AB。11．（1）某課外活動小組同學用下圖裝置進行實驗試回答下列問題：①若開始時開關K與a連接，則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的_____________腐蝕。②若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為________________。（2）芒硝化學式為Na2SO4·10H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如下圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念。①該電解槽的陽極反應式為______________________。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)___________導出。③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：___________________。④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負極的電極反應式為________，已知H2的燃燒熱為285.8kJ·mol－1，則該燃料電池工作產生36gH2O時，理論上有__________kJ的能量轉化為電能?！敬鸢浮?/p>

吸氧

2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑

4OH－－4e－=2H2O＋O2↑

小于

D

H＋放電促進水的電離，使OH－濃度增大

H2－2e－＋2OH－=2H2O

571.6【詳解】（1）①如果開關K與a連接，則構成原電池。NaCl溶液為中性，因此發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；②如果K與b連接，則構成電解池。鐵與電源的負極相連，F(xiàn)e作陰極，溶液中的氫離子放電。石墨作陽極，溶液中的氯離子放電，因此電解的總離子反應為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；（2）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子被氧化生成水和氧氣，電極反應式為4OH--4e-＝2H2O+O2↑；電解池中陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，因此硫酸根離子向陽極移動，鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)；②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導出；③電解時陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水的電離，所以促進水的電離，導致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，溶液的pH值增大；④燃料原電池中，燃料在負極上失電子發(fā)生氧化反應，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應，該燃料原電池中，氧氣是氧化劑，氫氣是還原劑，氫氧化鈉作為電解質，溶液顯堿性，則負極電極反應式為H2－2e－＋2OH－=2H2O；36g水的物質的量是36g÷18g/mol＝2mol，消耗2mol氫氣。由于H2的燃燒熱為285.8kJ·mol-1，則理論上有285.8kJ·mol×2＝571.6kJ的熱量轉化為電能。12．Ⅰ．高鐵酸鹽在能源，環(huán)保等方面有著廣泛的用途。高鐵酸鉀（K2FeO4）不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：（1）該電池放電時正極的電極反應式為_________________；若維持電流強度為1A，電池工作10min，理論消耗Zn______g（已知F＝96500C/mol，計算結果小數(shù)點后保留一位數(shù)字）。（2）鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向______（填“左”或“右”，下同）池移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向______移動。（3）圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線．由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有______________。Ⅱ．第三代混合動力車，可以用電動機，內燃機或二者結合推動車輛。汽車上坡或加速時，電動機提供推動力．降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)。（4）混合動力車的內燃機以汽油為燃料，汽油（以辛烷C8H18計）和氧氣充分反應，生成1mol水蒸氣放熱550kJ；若1g水蒸氣轉化為液態(tài)水放熱2.5kJ，則辛烷燃燒熱的熱化學方程式為_____________。（5）混合動力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲氫金屬（以M表示）為負極，堿液（主要為KOH）為電解質溶液。鎳氫電池充放電原理示意如圖，其總反應式為：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根據(jù)所給信息判斷，混合動力車上坡或加速時．乙電極周圍溶液的pH______（填“增大”,“減小”或“不變”），該電極的電極反應式為_______________。（6）遠洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學腐蝕中的______腐蝕。利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于______處。若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為_______?！敬鸢浮?/p>

FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-

0.2

右

左

使用時間長、工作電壓穩(wěn)定

C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)

△H=-5355kJ/mol

增大

NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

吸氧

N

犧牲陽極的陰極保護法?！痉治觥浚?）根據(jù)電池裝置，Zn做負極，C為正極；根據(jù)電子轉移計算Zn的質量；（2）原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；（4）注意燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物（如液態(tài)水）；（5）混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理；（6）緊扣犧牲陽極的保護法和外加電流的陰極保護法原理答題即可?！驹斀狻浚?）C為正極，高鐵酸鉀的氧化性很強，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應生成Fe（OH）3，正極電極反應式為：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3+5OH-，若維持電流強度為1A，電池工作十分鐘，通過電子為，則理論消耗Zn為××65g/mol=0.2g；（2）鹽橋中陰離子向負極移動，鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路，使兩溶液保持電中性，起到平衡電荷，構成閉合回路，放電時鹽橋中氯離子向右移動，用陽離子交換膜代替鹽橋，陽離子向正極移動，則鉀離子向左移動；（3）由圖可知高鐵電池的優(yōu)點有：使用時間長、工作電壓穩(wěn)定；（4）辛烷燃燒生成1mol水蒸氣放熱550kJ，所以生成9mol水蒸氣放熱4950kJ，1g水蒸氣（即mol）轉化為液態(tài)水放熱2.5kJ，9mol水蒸氣轉化為液態(tài)水放熱405kJ，綜上，辛烷的燃燒熱為5355kJ/mol。則辛烷燃燒熱的熱化學方程式為C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)

△H=-5355kJ/mol；（5）H2+2NiOOH2Ni(OH)2，混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理，乙電極是正極，是NiOOH轉化為氫氧化鎳的過程，該電極的電極反應式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故堿性增強，乙電極周圍溶液的pH增大；（6）水膜呈中性或者酸性較弱時發(fā)生吸氧腐蝕，海水中發(fā)生的是吸氧腐蝕。在電解池中，陰極是被保護的電極，可以把船體與電源的負極相連，作陰極被保護，則若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于N處。在原電池中，活潑性較差的電極一般為正極，正極被保護，若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法?！军c睛】注意區(qū)分金屬的兩種電化學防護方法：（1）外加電流的陰極保護法：電解池原理，保護陰極，被保護電極與電源負極相連；（2）犧牲陽極的陰極保護法：原電池原理，保護正極，正極一般是活動性較差的電極。13．用零價鐵去除水體中的硝酸鹽已成為環(huán)境修復研究的熱點之一．還原水體中的反應原理如圖1所示．①作負極的物質是______．②正極的電極反應式是______．將足量鐵粉投入水體中，經24小時測定的去除率和pH，結果如下：初始pH的去除率接近24小時pH接近中性接近中性鐵的最終物質形態(tài)時，的去除率低．其原因是______．實驗發(fā)現(xiàn)：在初始的水體中投入足量鐵粉的同時，補充一定量的可以明顯提高的去除率．對的作用提出兩種假設：Ⅰ直接還原；Ⅱ破壞氧化層．①做對比實驗，結果如圖2所示，可得到的結論是______．②同位素示蹤法證實能與反應生成結合該反應的離子方程式，解釋加入提高去除率的原因：______．其他條件與相同，經1小時測定的去除率和pH，結果如表：初始pH的去除率約約1小時pH接近中性接近中性與中數(shù)據(jù)對比，解釋中初始pH不同時，去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同的原因：______．【答案】

鐵

不導電，阻礙電子轉移

本實驗條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率

，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移

初始pH低時，產生的充足；初始pH高時，產生的不足【分析】(1)

NO3-在正極得電子發(fā)生還原反應產生NH4+

，根據(jù)圖2信息可知為酸性環(huán)境；(2)pH越高

Fe3+越易水解生成FeO(OH)

；(3)①根據(jù)圖2中的三個實驗結果進行分析；②結合(2)題中的鐵的最終物質形態(tài)結果差異進行分析；【詳解】(1)①Fe還原水體中，則Fe作還原劑發(fā)生氧化反應，失去電子，作負極，故答案為：鐵；在正極得電子發(fā)生還原反應產生，根據(jù)圖2信息可知為酸性環(huán)境，則正極的電極反應式為：，故答案為：；（2）①加入可以顯提高的去除率，pH越高，越易水解生成，而不導電，阻礙電子轉移，所以的去除率低，故答案為：不導電，阻礙電子轉移；(3)從圖2的實驗結果可以看出，單獨加入時，的去除率為0，因此得出不能直接還原；而Fe和共同加入時的去除率比單獨Fe高，因此可以得出結論：本實驗條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率，故答案為：本實驗條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率；同位素示蹤法證實了能與反應生成，離子方程式為：，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移，故答案為：，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移；（4）根據(jù)實驗結果可知的作用是將不導電的轉化為可導電的，而的去除率由鐵的最終物質形態(tài)確定，因此可知實驗初始pH會影響的含量，故答案為：初始pH低時，產生的充足；初始pH高時，產生的不足。14．某小組同學利用如圖所示裝置進行鐵的電化學腐蝕原理的探究實驗：裝置分別進行的操作現(xiàn)象i．連好裝置一段時間后，向燒杯中滴加酚酞ii．連好裝置一段時間后，向燒杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液鐵片表面產生藍色沉淀(1)小組同學認為以上兩種檢驗方法，均能證明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。①實驗i中的現(xiàn)象是___。②用電極反應式解釋實驗i中的現(xiàn)象：___。(2)查閱資料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。①據(jù)此有同學認為僅通過ii中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，理由是___。②進行下列實驗，在實驗幾分鐘后的記錄如下：實驗滴管試管現(xiàn)象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸餾水無明顯變化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液鐵片表面產生大量藍色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液無明顯變化以上實驗表明：在有Cl-存在條件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應。為探究Cl-的存在對反應的影響，小組同學將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進行實驗iii，發(fā)現(xiàn)鐵片表面產生藍色沉淀。此補充實驗表明Cl-的作用是___。(3)有同學認為上述實驗仍不夠嚴謹。為進一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性對實驗ii結果的影響，又利用（2）中裝置繼續(xù)實驗。其中能證實以上影響確實存在的是__(填字母序號)。實驗試劑現(xiàn)象A酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)產生藍色沉淀B酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)產生藍色沉淀C鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)產生藍色沉淀D鐵片、K3[Fe(CN)6]和鹽酸混合溶液(已除O2)產生藍色沉淀(4)綜合以上實驗分析，利用實驗ii中試劑能證實鐵發(fā)生了電化學腐蝕的實驗方案是：連好裝置一段時間后，___(回答相關操作、現(xiàn)象)，則說明負極附近溶液中產生了Fe2＋，即發(fā)生了電化學腐蝕?！敬鸢浮?/p>

碳棒附近溶液變紅

O2＋4e-＋2H2O=4OH-

K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，會干擾由于電化學腐蝕負極生成Fe2＋的檢驗

Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜

AC

取鐵片(負極)附近溶液于試管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出現(xiàn)藍色沉淀【分析】(1)①實驗i中，發(fā)生吸氧腐蝕，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞變色。②在碳棒上，發(fā)生O2得電子生成OH-的電極反應。(2)①據(jù)此有同學認為僅通過ii中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就可直接與Fe作用。②用稀硫酸酸洗后，鐵片表面的氧化膜去除，再進行實驗iii，鐵片表面產生藍色沉淀，則Cl-的作用與硫酸相同。(3)A.酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)反應產生藍色沉淀，表明K3[Fe(CN)6]能與鐵作用生成Fe2+；B.酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)反應產生藍色沉淀，可能是K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+，也可能是鐵片發(fā)生了吸氧腐蝕；C.鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)反應產生藍色沉淀，只能是Cl-破壞氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+；D.鐵片、K3[Fe(CN)6]和鹽酸混合溶液(已除O2)反應產生藍色沉淀，可能是鐵片與鹽酸直接反應生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+。(4)為證實鐵發(fā)生了電化學腐蝕，可連好裝置一段時間后，不讓K3[Fe(CN)6]與Fe接觸，而是取Fe電極附近的溶液，進行Fe2+的檢驗?！驹斀狻?1)①實驗i中，發(fā)生吸氧腐蝕，碳棒為正極，發(fā)生O2得電子生成OH-的反應，從而使碳棒附近溶液變紅。答案為：碳棒附近溶液變紅；②在碳棒上，O2得電子生成OH-，電極反應式為O2＋4e-＋2H2O=4OH-。答案為：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；(2)①有同學認為僅通過ii中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就有可能發(fā)生K3[Fe(CN)6]與Fe的直接作用。答案為：K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，會干擾由于電化學腐蝕負極生成Fe2＋的檢驗；②用稀硫酸酸洗后，鐵片表面的氧化膜被破壞，再進行實驗iii，鐵片表面產生藍色沉淀，則Cl-的作用與硫酸相同，也是破壞鐵表面的氧化膜。答案為：Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜；(3)A.已除O2的鐵片不能發(fā)生吸氧腐蝕，只能發(fā)生鐵片、K3[Fe(CN)6]溶液的反應，從而表明K3[Fe(CN)6]能與鐵作用生成Fe2+，A符合題意；B.酸洗后的鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)，同時滿足兩個反應發(fā)生的條件，既可能是K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+，也可能是鐵片發(fā)生了吸氧腐蝕，B不合題意；C.鐵片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)，不能發(fā)生吸氧腐蝕，只能是Cl-破壞氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+，C符合題意；D.鐵片、K3[Fe(CN)6]和鹽酸混合溶液(已除O2)反應產生藍色沉淀，可能是鐵片與鹽酸直接反應生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]與鐵作用生成Fe2+，D不合題意。答案為：AC；(4)為證實鐵發(fā)生了電化學腐蝕，可連好裝置一段時間后，取Fe電極附近的溶液，放在另一儀器中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，進行Fe2+的檢驗。答案為：取鐵片(負極)附近溶液于試管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出現(xiàn)藍色沉淀?！军c睛】在進行反應分析時，我們需明確Cl-的作用，它僅能破壞鐵表面的氧化膜，而不是充當鐵與K3[Fe(CN)6]反應的催化劑，從硫酸酸洗鐵片，命題人就給我們做了暗示。15．電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。（1）圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇______(填字母序號)。a．碳棒

b．銅板

c．鋅板

d．石墨塊（2）圖2中，保護鋼閘門C的方法叫_________________________________法。用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，則如何檢驗D電極的產物____________________。（3）以鉻酸鉀（K2CrO4）和KOH為原料，電化學法制備重鉻酸鉀（K2Cr2O7）的實驗裝置示意圖如上。溶液B是_________，產物在______室(填“陰極”或“陽極”)得到。已知：2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O（4）碳酸：H2CO3，Ka1=4.3×10-7，Ka2=5.6×10-11草酸：H2C2O4，Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-50.1mol/LNa2CO3溶液的pH______0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。（選填“大于”“小于”或“等于”）；等濃度草酸溶液和碳酸溶液中，氫離子濃度較大的是_____。若將等濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合，溶液中各種離子濃度大小的順序正確的是_____。（選填編號）a．c（H+）>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

b．c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)c．c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)

d．c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(CO32-)（5）人體血液中的碳酸和碳酸氫鹽存在平衡：H++HCO3-H2CO3，當有少量酸性或堿性物質進入血液中時，血液的pH變化不大，用平衡移動原理解釋上述現(xiàn)象。_____________。【答案】

c

外加電流的陰極保護法

濕潤的淀粉碘化鉀試紙放D電極附近，試紙變藍，證明生成氯氣

鉻酸鉀（K2CrO4）

陽極

大于

草酸

ac

當少量酸性物質進入血液中，平衡向右移動，使H+濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當少量堿性物質進入血液中，平衡向左移動，使OH-濃度變化較小，血液的pH基本不變【分析】（1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護；活潑性比Fe強的金屬作負極，被腐蝕；（2）Fe作陰極被保護；陽極上氯離子失電子生成氯氣，檢驗氯氣用濕潤的淀粉碘化鉀試紙；（3）由平衡2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O可知，增大溶液中氫離子濃度，平衡右移生成Cr2O72-，陽極室發(fā)生氧化反應，水電離出的氫氧根離子放電使溶液呈酸性；（4）相同條件下，酸的電離平衡常數(shù)越大，其電離程度越大，氫離子濃度較大，則酸根離子的水解程度越大，溶液的堿性越強；（5）根據(jù)平衡可知當少量酸性物質進入血液中，平衡向右移動；少量堿性物質進入血液中，平衡向左移動。【詳解】（1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護，則要選擇活潑性比Fe強的金屬作負極，所以選鋅，故答案為c；（2）Fe作陰極被保護，則鋼閘門C做陰極，該方法叫做外加電流的陰極保護法；用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，實際上是電解氯化鈉溶液，電解時陽極上氯離子失電子生成氯氣，其電極反應為：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，檢驗氯氣用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，即用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣，故答案為外加電流的陰極保護法；濕潤的淀粉碘化鉀試紙放D電極附近，試紙變藍，證明生成氯氣；（3）以鉻酸鉀（K2CrO4）和KOH為原料，電化學法制備重鉻酸鉀時，陽極室發(fā)生氧化反應，水電離出的氫氧根離子放電，電極反應式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+，陽極區(qū)氫離子濃度增大，平衡2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O右移，則溶液B是鉻酸鉀（K2CrO4），產物在陽極室得到，故答案為鉻酸鉀（K2CrO4）；陽極；（4）草酸的第二步電離平衡常數(shù)大于碳酸的第二步電離平衡常數(shù)，電離平衡常數(shù)越小，其酸根離子的水解程度越大，所以碳酸根離子的水解程度大于草酸根離子，導致0.1mol/L草酸鈉的pH小于0.1mol/L碳酸鈉；酸的電離平衡常數(shù)越大，其電離程度越大，溶液酸性越強，氫離子濃度較大的是草酸；草酸的二級電離常數(shù)均大于碳酸的一級電離常數(shù)，所以草酸的電離程度大于碳酸，且碳酸以第一步電離為主，因此溶液中c（H+）>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)，則ac正確，bd錯誤，故答案為大于；草酸；ac；（5）根據(jù)平衡可知當少量酸性物質進入血液中，平衡向右移動，使H+濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當少量堿性物質進入血液中，平衡向左移動，使H+濃度變化較小，血液的pH基本不變，故答案為當少量酸性物質進入血液中，平衡向右移動，使H+濃度變化較小，血液中的pH基本不變；當少量堿性物質進入血液中，平衡向左移動，使H+濃度變化較小，血液的pH基本不變?！军c睛】本題考查化學反應原理的綜合應用，考查的知識點較多，主要考查了金屬腐蝕與保護、電解原理的應用、水溶液中的離子平衡等知識，側重于分析、計算能力的考查，掌握基礎是關鍵。模塊三：全國名校競賽試題精選1．（2017·河南·高二競賽）下圖所示的實驗，能達到實驗目的的是A．圖甲：驗證化學能轉化為電能B．圖乙：驗證鐵發(fā)生析氫腐蝕C．圖丙：證明溫度對平衡移動的影響D．圖?。候炞CH2CO3的酸性比H2SiO3強【答案】C【詳解】A．甲裝置中沒有形成閉合回路，不能構成原電池，A錯誤；B．乙裝置中左側的試管中是食鹽水浸過的鐵釘，溶液不是酸性，因此發(fā)生的是吸氧腐蝕，B錯誤；C．反應2NO2N2O4的正反應為放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，熱水中的燒瓶平衡逆向移動，顏色變深，冷水中的燒瓶平衡正向移動，顏色變淺，C正確；D．由于鹽酸中的HCl有揮發(fā)性，因此HCl可以通過導管進入Na2SiO3中，也可以生成H2SiO3，因此不能說明H2CO3的酸性比H2SiO3強，D錯誤；故選C。2．（2014·浙江·高二競賽）下列說法正確的是A．濃度均為0.1mol/L的CH3COONa、NaHCO3溶液的pH分別為8.9和8.2，可說明水解能力CH3COO-＞HCOB．元素周期表中同一族金屬元素，隨著原子序數(shù)遞增，元素的金屬性逐漸增強C．將含有雜質的銅放入稀硫酸中，一段時間后溶液呈藍色，說明銅發(fā)生了析氫腐蝕D．銀不能與稀硫酸反應，但可能會與氫硫酸反應生成氫氣【答案】D【解析】略3．（2013·廣東·高二競賽）生銹會造成鋼鐵制品或結構的劣化。下列措施中，不利于防止生銹的是A．在不銹鋼的表面形成一層致密三氧化二鉻表層B．用混凝土包裹鋼筋，混凝土使鋼筋保存在堿性的環(huán)境中C．在汽車上噴上油漆涂料D．用錫箔沾水摩擦生銹的部份做拋光處理【答案】D【解析】略4．（2014·廣東·高二競賽）材料的腐蝕造成了嚴重的經濟損失和環(huán)境污染。以下有關防腐蝕措施的說法中，不正確的是A．用鐵罐車運輸濃硝酸B．避免不同金屬的搭接和鉚接C．在鐵表面鍍鋅是一種陽極保護方法D．在金屬表面覆蓋塑料、玻璃等非金屬材料【答案】C【詳解】A．常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以可以用鐵罐車運輸濃硝酸，A正確；B．不同金屬的搭接和鉚接，容易形成原電池發(fā)生電化學腐蝕，所以應避免，B正確；C．鋅比鐵活潑，鐵表面鍍鋅，發(fā)生電化學腐蝕時，鋅被腐蝕，此法為犧牲陽極的陰極保護法，C錯誤；D．在金屬表面覆蓋塑料、玻璃等非金屬材料，可以隔絕