1.4金属的腐蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列叙述中错误的是
A．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈
B．在铁制品上镀铜时，铁制品为阳极，铜盐为电镀液
C．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀
D．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱
2．下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A．图①，在轮船外壳上镶嵌锌块，可减缓船体的腐蚀速率
B．图②，若将钢闸门与电源负极相连，可防止钢闸门被腐蚀
C．图③，运动器材表面刷油漆可减缓金属腐蚀
D．图④，该装置用于深埋在潮湿的中性土壤中钢管的防腐
3．下列方程式不能准确解释所给事实的是
A．Na2S除去废水中的Cu2+：Cu2++S2-═CuS↓
B．久置的澄清石灰水变浑浊：
C．用铁粉除去硫酸亚铁溶液中的铁离子：Fe+2Fe3+═3Fe2+
D．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：2H2O+O2+4e-═4OH-
4．二十大报告指出“必须坚持科技是第一生产力”，科技发展离不开化学，下列说法错误的是
A．工业合成氨，常采用铁触媒、适当地提升温度和压强来提高反应速率
B．霓红灯的发光机制与原子核外电子跃迁释放能量有关
C．天宫课堂“五环实验”，向碳酸钠溶液中滴加甲基橙溶液后变成黄色
D．为减缓海水中钢闸门腐蚀，常将钢闸门与直流电源的阳极相连，该方法为牺牲阳极法
5．下列离子方程式正确的是
A．向溶液中滴加溶液：
B．金溶于王水中：
C．酸性环境下Cu发生腐蚀的正极反应式：
D．酸性溶液氧化：
6．下列有关说法错误的是
A．硅太阳能电池和锂离子电池的工作原理不同
B．暖宝宝的发热原理与金属的吸氧腐蚀原理相同
C．和下，反应在点燃和光照下的不同
D．反应物和生成物具有的总能量高低，决定了该反应是放热还是吸热反应
7．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．b极为正极，发生氧化反应
C．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1
8．化学与生活、生产密切相关。下列说法正确的是
A．“霾尘积聚难见路人”，雾和霾所形成的气溶胶具有丁达尔效应
B．甲烷和苯都可通过石油分馏得到
C．牺牲阳极的阴极保护法进行钢铁防腐时，钢铁与电源的负极相连
D．食醋又称为冰醋酸，易溶于水和乙醇
9．破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为：2NH3+2e-=H2↑＋2NH
D．每生成标准状况下224mLH2，消耗0.010 mol Zn
10．化学与生产、生活密切相关，下列说法不正确的是
A．清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈
B．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指HF水溶液
C．《清波杂志》卷十二：“信州铅山胆水自山下注，势若瀑布……古传一人至水滨，遗匙钥，翌日得之，已成铜矣。”这里的胆水是指溶液
D．葡萄酒中通常添加少量，既可以杀菌，又可防止营养成分被氧化
11．电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说法正确的是
A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成
B．铅蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加
C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连
D．工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阳极区升高
12．用压强传感器探究生铁在不同pH的醋酸溶液中发生腐蚀的过程时，根据压强传感器所得数据绘制的图像如下。忽略温度变化，下列说法正确的是
A．时，正极发生反应：
B．日常生活中钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
C．铁锈覆盖在钢铁制品表面，能阻止钢铁继续发生腐蚀
D．在上述两种腐蚀过程中，生铁中的铁都发生反应：
13．下列陈述I与陈述Ⅱ均正确，且具有因果关系的是
选项 陈述I 陈述Ⅱ
A 可用K3［Fe(CN)6]溶液检验铁制品是否发生了吸氧腐蚀 K3［Fe（CN）6]能与Fe2+反应生成蓝色沉淀
B 相同温度下，0.1mol·L－1NH4Cl溶液的pH比同浓度NaCl的小 NH4Cl是弱电解质，NaCl是强电解质
C 向AlCl3溶液中滴加氨水至过量，先产生白色沉淀，之后沉淀溶解 Al（OH）3是两性氢氧化物
D 非金属性：Cl>Br>I 沸点：HCl
14．某化学兴趣小组的同学利用如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，下列有关说法正确的是
选项 a、b连接方式 X成分 Y成分 结论
A 直接相连 海水 石墨 铁发生析氢腐蚀
B 直接相连 河水 锌 铁发生吸氧腐蚀
C 直接相连 饱和溶液 铜 Y电极上有气泡产生
D 分别与电源负极、正极相连 食盐水 石墨 牺牲阳极法
A．A B．B C．C D．D
15．耗资近500亿的深中通道于2024年6月30日正式开通。这个工程中使用的钢壳沉管，进行了两种防腐处理，第一种是在表面形成一层特殊的防腐漆，第二种是在沉管的外表面铺设锌块，以利用电化学原理延缓其被腐蚀；进而实现“百年不腐”。下列有关说法正确的是
A．钢壳为正极
B．镶嵌的锌块可以永久使用
C．第一种处理方法属于表面电镀法
D．锌发生的反应：
二、填空题
16．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是
A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀
B．金属钠置于空气中表面变暗
C．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面更易被腐蚀
D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
E.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
F.铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈
17．电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，其中a为电解质溶液， 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）X的电极名称是 （填写“阳极”或“阴极”）。
（2）若X、Y都是惰性电极，a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，一段时间后，在X极附近观察到的现象是 ，Y极上的电极反应式为 。
（3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224L（标准状况下），则阴极上析出金属的质量为 g。
（4）若要用该装置电解精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是 ，Y电极的材料是 。
（5）若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是 。
方案 X Y a溶液
A 银 石墨 AgNO3
B 银 铁 AgNO3
C 铁 银 Fe(NO3)3
D 铁 银 AgNO3
18．化学电源广泛地应用于现代社会的生产和生活。请回答下列问题：
(1)原电池的设计原理与某类化学反应有关。你认为下列化学反应，可以设计成原电池的是_______(填字母)。
A．CaO+H2O=Ca(OH)2 B．C+CO22CO
C．NaOH+HCl=NaCl+H2O D．2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
(2)化学反应均涉及相应的能量变化，为探究这些能量变化，某同学设计了如图实验。
①该实验过程涉及的能量变化是 。
②Zn棒是 极，电流方向是从 棒流向 棒。
(3)若将两个金属棒用导线相连在一起，总质量为80.00 g的锌片和银片同时浸入稀硫酸中，工作一段时间后，取出金属片，进行洗涤、干燥、称量，得金属片的总质量为63.75 g，则装置工作时锌片上的电极反应式为 ，工作时间内装置所产生氢气的体积为 L(标准状况)。
(4)回答下列问题：
①该燃料电池中正极通入的物质是 ，负极发生的反应式为 。
②电池工作时，OH-移向 电极(填“a”或“b”)。
③当电池放电转移10 mol电子时，至少消耗燃料肼 g。
19．如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题：
(1)甲池是 装置(填“原电池”或“电解池”)，乙池中B为 极。
(2)写出电极反应式：通入O2电极： 。
(3)反应一段时间后，甲池中消耗(标况下)CH4体积为1.12 L，则乙池中转移电子 mol。
(4)电解饱和食盐水是重要的化工产业，它被称为 “氯碱工业”。完成下列问题：
①写出电解饱和食盐水的化学反应方程式 。
②上图为电解饱和食盐水工业中所采用的离子交换膜电解槽示意图，通电以后，Na+向右侧移动，可判断出电极2是 极，在该电极周围的溶液中，NaOH浓度将会 (填“变大”或“减小”或“不变”)；
20．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：
（1）B极是电源的 极，一段时间后，甲中溶液颜色 ，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶体粒子带 电荷（填“正”或“负”，在电场作用下向 极移动（填“X”或“Y”）。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 （填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是 溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是 。
21．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷。请回答：
(1)B极是电源的 极，甲中C的电极反应式为 ，溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)乙溶液中总反应的离子方程式是 。一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)。
(4)当外电路中通过0.04 mol电子时，甲装置内共收集到0.448 L气体(标准状况)，若甲装置内的液体体积为200 mL(电解前后溶液体积不变)，则电解前溶液的物质的量浓度是 。
22．已知：2CrO(黄色)+2H+Cr2O(橙色)+H2O，以铬K2CrO4为原料，电化学法制备K2Cr2O7的实验装置示意图如下图。
回答下列问题：
(1)K2Cr2O7中铬的化合价为 。
(2)写出阴极的电极反应式 。
(3)阳极室的现象是 ，其理由是 。
(4)该制备过程总反应的化学方程式为 。
(5)①电解时通过膜的离子主要为 。
②测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比为28：25，则此时铬酸钾的转化率为 %。
23．电催化还原是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图-1所示。控制其他条件相同，将一定量的通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图-2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用代替原有的进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料的制备方法：将一定量分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得，溶液呈蓝色。写出还原的离子方程式： 。
(3)金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO 制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4所示。
①X为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原的优点是 。
24．某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实验。
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是 （填字母序号）。
A．铝 B．石墨 C．银 D．铂
（2）N极发生反应的电极反应式为 。
（3）实验过程中，SO42- （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；
滤纸上能观察到的现象有 。
Ⅱ．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42-）在溶液中呈紫红色。
（4）电解过程中，X极区溶液的pH （填“增大” 、“减小”或“不变”）。电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 和 。
（5）若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少 g。
25．钢铁的电化学腐蚀
(1)实验探究——钢铁的电化学腐蚀原理
①向铁粉中加入碳粉的目的是 ；
②实验现象：a装置右边的小试管中液面 ；b装置中右边小试管中液面 。
(2)钢铁的电化学腐蚀
根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：
①钢铁的吸氧腐蚀：
通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，将会发生 腐蚀。
负极反应式： ；正极反应式： 。
总反应式： 。
Fe(OH)2被进一步氧化成Fe(OH)3： ，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。
②钢铁的析氢腐蚀：
当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有 放出。其中，Fe是 极，C是 极。
负极反应式： ；正极反应式： 。
总反应式： 。
随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B D B C B A C B
题号 11 12 13 14 15
答案 B B A C A
1．B
【分析】结合原电池与电解池和金属电腐蚀相关知识点解答。
【详解】A．用锡焊接的铁质器件，形成铁-锡原电池，铁易被腐蚀，焊接处易生锈，A正确；
B．在铁制品上镀铜，镀件铁作阴极，镀层金属铜作阳极，可溶性铜盐溶液作电镀液，B错误；
C．铁管上镶嵌锌块，形成铁-锌原电池，锌易被腐蚀，铁管不易被腐蚀，C正确；
D．生铁中含碳，碳、铁可以和电解质溶液形成原电池，铁作负极易被腐蚀，所以生铁的抗腐蚀能力比纯铁弱，D正确；
故选B。
2．D
【详解】A．图①轮船外壳上镶嵌锌块，构成原电池，锌为负极，轮船外壳为正极被保护，可减缓船体的腐蚀速率，A正确；
B．图②为外加电源的阴极保护法，通电后电子从电源负极出发到钢闸门，可防止钢闸门被腐蚀，B正确；
C．图③运动器材表面刷油漆可避免金属与空气直接接触，可防止金属腐蚀，C正确；
D．图④中Cu与Fe形成原电池，Cu为正极，Fe为负极，Fe被腐蚀，对钢管不起防腐作用，D错误；
答案选D。
3．B
【详解】A．Na2S除去废水中的Cu2+的离子方程式为：Cu2++S2-═CuS↓，A正确；
B．久置的澄清石灰水变浑浊的离子方程式为：Ca2++2OH-+CO2═CaCO3↓+H2O，B错误；
C．用铁粉除去硫酸亚铁溶液中的铁离子的离子方程式为：Fe+2Fe3+═3Fe2+，C正确；
D．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为：2H2O+O2+4e-═4OH-，D正确；
故答案为：B。
4．D
【详解】A．工业合成氨，常采用铁触媒作催化剂、适当地提升温度和压强来提高反应速率，故A正确；
B．霓红灯的发光机制与原子核外电子跃迁都是电子在不同的能层之间跃迁所导致的，故B正确；
C．碳酸钠溶液显碱性，所以滴入甲基橙后溶液变黄，故C正确；
D．为了延缓海水中钢闸门的腐蚀，常将钢闸门与直流电源的负极相连，该方法为外加电流的阴极保护法，故D错误；
故选D。
5．B
【详解】A．向溶液中滴加溶液，量少,故可以完全反应，离子反应为，A错误；
B．王水是由浓盐酸和浓硝酸按体积比为3:1组成的混合物，能溶解黄金，生成NO、H2O和，离子反应为，B正确；
C．酸性环境下铜发生腐蚀的正极发生还原反应，O2得电子结合溶液中的H+生成水，电极反应为，C错误；
D．酸性溶液氧化，被还原成，被氧化成，离子反应为，D错误；
故选B。
6．C
【详解】A．硅太阳能电池工作时光能转化为电能，不发生化学变化；而锂离子电池为化学电源，发生化学变化，故A正确；
B．暖宝宝的发热原理与铁的吸氧腐蚀相同，是铁在接近中性环境下发生吸氧腐蚀放出热量，故B正确；
C．焓变与反应条件无关，在光照和点燃条件下该反应的△H相同，故C错误；
D．化学反应的反应热大小取决于反应物和生成物的总能量大小，与反应途径无关，故D正确；
故选C。
7．B
【分析】
由题中图示可知，该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，则a极为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，电极反应式为2H++2e-═H2↑，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜2移向b极、Cl-通过阴离子交换膜1移向a极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜；据此分析解答。
【详解】A．由上述分析可知，a极为负极，CH3COO-在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，故A正确；
B．由上述分析可知，b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-═H2↑，故B错误；
C．由上述分析可知，电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol 和1 mol ，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，故C正确；
D．由上述分析可知，电池工作时负极产生，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极产生，电极反应式为2H++2e-═H2↑，当电路上通过8mol电子时，负极上产生2molCO2，正极上产生4molH2，则正极和负极产生气体的物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；
答案为B。
8．A
【详解】A．胶体具有丁达尔效应，气溶胶也属于胶体的一种，具有丁达尔现象，A正确；
B．甲烷通过石油分馏得到，苯通过煤的干馏获得，B错误；
C．牺牲阳极的阴极保护法，是利用比钢铁活泼性强的金属与钢铁形成原电池而对钢铁进行防腐，没有外接电源，C错误；
D．冰醋酸为固态的纯乙酸，属于纯净物，而食醋为混合物，D错误；
故选A。
9．C
【详解】A．氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A正确；
B．腐蚀的总反应为Zn+4NH3 H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液pH变大，B正确；
C．该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C错误；
D．根据得失电子守恒，每生成标准状况下224mLH2，转移电子数为，消耗0.01 mol Zn，D正确；
故选C。
10．B
【详解】A．铁锅中含碳、铁元素的单质，形成以C为正极、铁为负极的原电池，发生吸氧腐蚀而生锈，若清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈，故A正确；
B．玻璃中的二氧化硅可以与氢氟酸反应，这里的“强水”不是指HF水溶液，故B错误；
C．胆水遇匙钥生成铜，是铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，这里的胆水是指溶液，故C正确；
D．葡萄酒中通常添加少量，是因为二氧化硫具有一定的毒性，能使蛋白质变性，可以杀菌，同时由于二氧化硫具有较强的还原性，所以还可防止营养成分被氧化，故D正确；
故答案为：B。
11．B
【详解】A．钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe2+，故A错误；
B．铅蓄电池在放电时，正极与负极均生成硫酸铅沉淀，质量均增加，故B正确；
C．利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源负极相连，故C错误；
D．工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阴极发生反应，阴极区升高，故D错误；
选B。
12．B
【详解】A．根据压强与时间关系图知，的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大，说明该反应发生析氢腐蚀，正极发生反应为，A项错误；
B．日常生活中介质一般为中性或碱性，钢铁被腐蚀主要是因为铁能与空气中的氧气和水反应，则钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，B项正确；
C．铁锈疏松地覆盖在钢铁制品表面，不能阻止钢铁继续发生腐蚀，C项错误；
D．两种腐蚀过程中，都是碳作正极，铁作负极，发生反应：，D项错误；
故选B。
13．A
【详解】A．K3[Fe(CN)6]可与Fe2+反应生成蓝色沉淀，能证明铁发生了吸氧腐蚀，A符合题意；
B．NH4Cl能完全电离出铵根和氯离子，属于强电解质，氯化铵溶液呈酸性的原因是铵根离子发生水解反应生成一水合氨和氢离子，B不符合题意；
C．氢氧化铝不能与弱碱氨水反应，加入过量氨水沉淀不溶解，C不符合题意；
D．沸点属于物理性质，应通过比较简单氢化物的稳定性来判断非金属性，根据稳定性：HCl>HBr>HI，证明非金属性：Cl>Br>I，D不符合题意；
故选A。
14．C
【详解】A．海水为中性溶液，一般发生吸氧腐蚀，A错误；
B．锌比铁活泼，连接锌，保护铁不被腐蚀，B错误；
C．氯化铵水解呈酸性，形成原电池，铜为正极，析出氢气，C正确；
D．分别与外接电源的负极和正极相连，为外加电源保护法，D错误；
答案选C。
15．A
【分析】在钢壳沉管的外表面铺设锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢壳为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生氧化反应，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。
【详解】A．根据分析，钢壳为正极，A正确；
B．根据分析，锌不断消耗，需要及时补充，不能永久使用，B错误；
C．第一种处理方法属于涂保护层法，并未进行电镀，C错误；
D．锌发生的反应：，D错误；
故选A。
16．B
【分析】电化学腐蚀是因为形成了原电池而金属做了原电池的负极所造成的腐蚀，如果能构成原电池就产生电化学腐蚀，否则不能产生电化学腐蚀，据此分析解答。
【详解】A．潮湿土壤中的铁管，铁管中含有碳、铁，铁、碳和电解质溶液构成原电池，铁作负极被腐蚀，所以发生电化学腐蚀；
B．金属钠置于空气中表面变暗是由于金属钠和空气中的氧气发生反应生成氧化钠的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关；
C．银、铁和电解质溶液能构成原电池，铁易失电子作负极，银作正极，所以铁发生电化学腐蚀；
D．铜锌合金中Zn比Cu活泼，所以形成原电池而腐蚀电化学腐蚀时Zn做负极被腐蚀，Cu被保护，铜锣不易产生铜绿，与电化学腐蚀有关；
E．生铁中含有C和Fe，可形成原电池而腐蚀电化学腐蚀，而纯铁不会发生电化学腐蚀，所以生铁更易生锈，与电化学腐蚀有关；
F．铁质配件附有铜质配件，在接触处易形成原电池而发生电化学腐蚀；
故答案为：B。
17． 阴极 放出气体，溶液变红 2Cl－ - 2e－ = Cl2↑ 1.28 纯铜（或精铜） 粗铜 D
【分析】（1）电解池中与电源负极相连的为阴极；
（2）若X、Y都是惰性电极，a是饱和食盐水，阳极上是氯离子失电子生成氯气，阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气，据此分析作答；
（3）依据电极反应和电子守恒计算得到；
（4）根据电解精炼铜的原理分析作答；
（5）依据电镀原理分析判断。
【详解】（1）电解池中与电源负极相连的为阴极，与电源正极相连的为阳极，X与电源负极连接做电解池的阴极；
（2）若X、Y都是惰性电极，a是饱和食盐水，阳极上是氯离子失电子生成氯气，阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气，溶液中水的电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性遇到酚酞变红，Y电极为电解池的阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为放出气体，溶液变红；2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，阳极是氢氧根离子失电子生成氧气，阴极铜离子得到电子生成铜，依据电极反应和电子守恒计算得到；
阳极电极反应4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极电极反应Cu2++2e-=Cu，依据电子守恒得到2Cu～O2～4e-，因阳极上产生气体氧气在标准状况的体积为0.224 L，则其物质的量= =0.01mol，则依据关系式可知，阴极上析出金属铜的物质的量为0.02 mol，其质量=0.02mol×64g/mol=1.28g；
（4）电解精炼粗铜时粗铜做阳极，精铜做阴极，电解液a选用CuSO4溶液，X为阴极材料是纯铜（或精铜），Y电极是阳极，材料是粗铜，故答案为纯铜（或精铜）；粗铜；
（5）电镀原理是镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，电解质溶液中含镀层离子。
A. 铁上镀银，银做阴极不符合电镀原理，A项错误；
B. 铁上镀银，银做阴极不符合电镀原理，B项错误
C. 铁做阴极，银做阳极，硝酸铁做电解质溶液，不符合电镀原理，C项错误；
D. 铁做阴极，银做阳极，硝酸银做电解质溶液，符合电镀原理，D项正确；
故答案为D。
18．(1)D
(2) 将化学能转化为电能 负极 铜棒 锌棒
(3) Zn-2e-=Zn2+ 5.6
(4) 空气 N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O a 80
【详解】（1）A．CaO+H2O=Ca(OH)2是非氧化还原反应，不能设计为原电池，A不符合题意；
B．C+CO22CO是吸热的氧化还原反应，反应不能自发进行，因此不能设计为原电池，B不符合题意；
C．NaOH+HCl=NaCl+H2O是非氧化还原反应，不能设计为原电池，C不符合题意；
D．2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2是放热的氧化还原反应，反应能够自发进行，因此可以设计为原电池，D符合题意；
故选D。
（2）该实验装置构成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，所以在构成的原电池反应中，Zn为负极，Cu为正极。负极上Zn失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，在正极Cu上溶液中的H+得到电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
①则该实验过程涉及的主要的能量变化是将化学能转化为电能。
②Zn棒是负极，电流方向是从铜棒流向锌棒。
（3）由于金属活动性Zn＞Ag，所以在构成的原电池反应中，Zn为负极，Ag为正极。负极上Zn失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，在正极Ag上溶液中的H+得到电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，反应消耗Zn的质量为m(Zn)=80.00 g-63.75 g=16.25 g，n(Zn)=，根据方程式中物质反应转化关系可知：产生H2的物质的量是0.25 mol，其在标准状况下的体积V(H2)=0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L。
（4）①燃料电池的正极是氧气发生还原反应，故正极通入的物质是空气，负极是肼发生氧化反应，碱性电池中，其负极反应式应为N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O；
②原电池中阴离子移向负极，a为负极，所以电池工作时，OH-移向a电极；
③负极反应式为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑，转移4 mol电子时消耗肼32 g，则转移10 mol电子消耗肼：32 g×=80 g。
19． 原电池 阳 O2+2H2O+4e-=4OH- 0.4 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 阴 变大
【分析】由装置图分析可知，甲池为原电池，KOH为电解质溶液，CH4为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为CH4-8e-+8OH-=CO2+6H2O，O2为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则乙为电解池，B为阳极，A为阴极，据此解答。
【详解】(1)由上述分析可知，甲池为原电池装置，乙池为电解池装置，B为阳极；
(2)O2为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；
(3)标况下CH4体积为1.12 L，则其物质的量为0.05mol，又甲池中CH4-8e-+8OH-=CO2+6H2O，则转移0.4mol电子，根据得失电子守恒，乙池中也转移电子0.4mol；
(4)①电解饱和食盐水生成NaOH、Cl2和H2，其化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；
②通电以后，Na+向右侧移动，电解池中阳离子向阴极移动，故电极2为阴极，该电极H2O中H+得到电子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+与OH-生成NaOH，则NaOH浓度将会变大。
20． 负极 逐渐变浅 正 Y 1∶2∶2∶2 镀件 AgNO3 5.4 g 变小 Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋
【分析】将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是水提供的氢离子在该电极放电引起，所以F极是阴极，B为电源负极、A为电源正极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极。
【详解】(1)据分析，B电极是电源的负极。C、D、电极发生的电极反应分别为：2H2O-4e-=O2+4H+、Cu2++2e-═Cu，则一段时间后，甲中溶液颜色变浅。Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒向该电极移动，外电场中阳离子向阴极移动，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷。
(2)C、D、E、F电极发生的电极反应分别为：2H2O-4e-=O2+4H+、Cu2++2e-═Cu、2Cl--2e-═Cl2↑、2H++2e-═H2↑，电极上得失电子守恒，当各电极转移电子均为1mol时，生成单质的量分别为：0.25mol、0.5mol、0.5mol、0.5mol，所以单质的物质的量之比为1:2:2:2。
(3)电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，电镀液含有镀层金属阳离子，故电镀液为AgNO3溶液；当乙中溶液的c(OH-)=0.1mol L-1时(此时乙溶液体积为500mL)，根据电极反应2H2O+2e-═H2↑+2OH-，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，则转移0.05mol电子，则丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g，电解硫酸铜的过程中水放电生成氧气，有硫酸生成，所以氢离子浓度增大，所以酸性增强，甲中溶液的pH变小。
(4)C电极换为铁，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池反应为：Fe+Cu2+ Cu+Fe2+。
【点睛】本题考查电解池的工作原理，综合性很强，依据实验现象确定阴阳极、正确书写电极反应式是解答关键所在，注意电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，各个电极上转移的电子数是相等的。
21．(1) 负 变小
(2) 变浅
(3)铜
(4)0.05mol/L
【分析】将直流电源接通后，由F极附近呈红色可知，F极发生电极反应，则F为电解池的阴极，E为电解池的阳极；则B为电源的负极，A为电源正极；C为电解池的阳极，D为电解池阴极；X为电解池阳极，Y为电解池阴极。
【详解】（1）由分析知，B极是电源的负极，C为电解池的阳极，水电离出的氢氧根离子放电生成氧气和氢离子，电极反应式为，阴极发生反应，溶液的pH变小。
（2）由图示可知，乙溶液中为电解饱和食盐水的过程，离子方程式是；由以上分析可知，B为电源的负极，故Y为阴极，X为阳极，氢氧化铁胶体粒子带正电，向Y极移动，所以X极附近的颜色逐渐变浅。
（3）由图可知，G为电镀池的阳极，则丙装置给铜件镀银时，H为镀件铜。
（4）电解CuSO4溶液阳极发生，阴极先Cu2++2e-=Cu，后2H++2e-=H2↑；当外电路中通过0.04mol电子时阳极得到氧气0.01mol，标准状况下的体积为0.224L，B装置内共收集到0.448L气体(标准状况)，则氢气体积为0.448L 0.224L=0.224L，生成氢气0.01mol，得到的电子0.02mol，根据得失电子总数相等，则溶液中Cu2+得到电子0.02mol，Cu2+物质的量为0.01mol，则电解前CuSO4溶液的物质的量浓度是。
。
22．(1)+6
(2)2H2O+2e-=H2↑+2OH-
(3) 溶液逐渐由黄色变为橙色 阳极发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，使阳极区氢离子浓度增大，平衡右移，
(4)4K2CrO4 +4H2O2K2Cr2O7 +4KOH+2H2↑+O2↑
(5) K+ 88%
【解析】(1)
K2Cr2O7中K为+1价，O为-2价，Cr为+6价；
(2)
左侧不锈钢电极与电源负极相连为阴极，水电离出的氢离子被还原生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
(3)
阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，电极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，使阳极区氢离子浓度增大，平衡右移，所以现象为溶液逐渐由黄色变为橙色；
(4)
电解过程中阳极生成氧气，阴极生成氢气，同时K2CrO4转化为K2Cr2O7，总反应为4K2CrO4 +4H2O2K2Cr2O7 +4KOH+2H2↑+O2↑；
(5)
①阳极区K2CrO4 转化为K2Cr2O7，根据总反应可知K+会富余，而且为了使平衡正向移动，要防止阴极生成OH-迁移到阳极，所以离子交换膜为阳离子交换膜，通过的离子主要K+，在阴极得到KOH；
②设加入反应容器内的K2CrO4为1mol，反应过程中有xmol K2CrO4转化为K2Cr2O7，则阳极区剩余K2CrO4为(1-x)mol，对应的n(K)=2(1-x)mol，n(Cr)=(1-x)mol，生成的K2Cr2O7为mol，对应的n(K)=xmol，n(Cr)=xmol，所以有=，解得x=0.88，所以转化率为88%。
23．(1) 使阴极表面尽可能被附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率 2.8 为确定阴极上生成的含碳化合物源自而非有机多孔电极材料
(2)将一定量分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，溶液呈蓝色，说明生成铜离子。故还原的离子方程式：
。
(3) 加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性
【详解】（1）①电解前需向电解质溶液中持续通入过量的原因是使阴极表面尽可能被附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率。
②控制电压为0.8V，产生0.2mol氢气和0.2mol乙醇，根据电极反应,,故电解时转移电子的物质的量为0.4+2.4=2.8mol。
③科研小组利用代替原有的进行研究，其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自而非有机多孔电极材料。
（2）
（3）从过程分析，两步都与X反应，上两个氢原子，故X为氢离子和一个电子，则Y处的图为 。从图-4分析，与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原的优点是加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性。
24． A 2H++ 2e-= H2↑(2H2O + 2e-= H2↑+ 2OH-) 从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生 增大 4OH-- 4e-= 2H2O + O2↑ 0.28
【详解】Ⅰ（1）若用铝代替铜，铝的活泼性大于锌，铝作负极，石墨、银、铂代替铜，锌依然作负极，不改变原电极反应，答案选A；
（2）左面的装置为原电池，锌为负极，右面的装置为电解池，N极与负极连接，N为阴极，电解反应为2H++ 2e-= H2↑或(2H2O + 2e-= H2↑+ 2OH-)；
（3）SO42-移向负极，所以从右向左移动；M极生成亚铁离子，与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化为红褐色的氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生；
Ⅱ（4）X极为阴极，电极反应为2H2O + 2e-= H2↑+ 2OH-，X极区溶液的pH增大；两极均有气体产生，所以Y极发生的电极反应还有4OH-- 4e-= 2H2O + O2↑；
（5）X极收集到672 mL氢气，转移电子0.06mol；在Y极收集到168 mL氧气，转移电子0.03mol，根据电子守恒，发生Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O反应转移电子0.03mol，所以消耗铁0.005mol，质量减少0.005mol×56g/mol=0.28g。
25．(1) 碳作原电池的正极 上升 下降
(2) 吸氧 2Fe - 4e-= 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 酸性 H2 负 正 Fe - 2e-= Fe2+ 2H+＋2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑
【详解】（1）①向铁粉中加入碳粉的目的是使得碳作为原电池的正极，和铁构成原电池；
②酸性条件下，铁发生析氢腐蚀生成氢气，中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀消耗氧气；故实验现象：a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降；
（2）①钢铁的吸氧腐蚀：
通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶有氧气的水膜，水膜为中性或弱酸性，将会发生吸氧腐蚀。负极铁失去电子生成亚铁离子，反应式2Fe - 4e-= 2Fe2+；正极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-。总反应为铁和氧气、水生成氢氧化亚铁：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。Fe(OH)2被空气中氧气进一步氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3部分脱水生成Fe2O3·nH2O，是铁锈的主要成分。
②钢铁的析氢腐蚀：
当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。其中，Fe失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，是负极，C极的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，是正极。负极反应式：Fe - 2e-= Fe2；正极反应式：2H+＋2e-=H2↑。总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑。随着了氢气的析出，溶液的pH上升，最终形成铁锈。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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