2023-2024学年鲁科版（2019）高中化学选择性必修1 1.4金属的腐蚀与防护分层练习(含答案）

中小学教育资源及组卷应用平台
1.4金属的腐蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是
A．金属腐蚀的本质是金属原子得到电子被还原
B．电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C．钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀
D．铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为表面有致密的氧化膜
2．下列方案能达到相应目的的是
A．图甲，验证电能转化为化学能
B．图乙，可以在铁棒上镀铜
C．图丙，测定中和反应的反应热
D．图丁，用采集的压强数据判断铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀
3．合理利用金属腐蚀的原理，可为人类生活、生产服务。如在轮船的铁制外壳上镶嵌锌块，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀：市场出售的“暖贴”中的主要成分是铁粉、炭粉、少量氯化钠和水等，“暖贴”用塑料袋密封，使用时从塑料袋取出轻轻揉搓就会释放出热量，用完后袋内有大量铁锈生成。关于轮船铁制外壳上镶嵌锌块的说法正确的是
A．负极的电极反应式： B．可用铜块替换锌块保护铁制外壳
C．轮船表面因积累大量电子而被保护 D．轮船在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
4．钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是

A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成2 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少32 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
5．科学家设计如图装置获取氢能源和电能。其中，a为Pt电极，电解质溶液为1mol·L-1KOH溶液(已知：Q=nF，F为法拉第常量，F=96500C mol-1)。下列说法正确的是
A．当K和K2相连接时，b处电极反应为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O
B．当K和K1相连接时，溶液中的OH-向a电极迁移
C．该设计实现了Ni(OH)2电极的循环使用
D．理论上，每生成1molH2可有助于电池最多产生1.93×103C的电量
6．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体
B．小苏打受热易分解，可用来焙制糕点
C．浓H2SO4溶液能使蛋白质发生盐析，可用于杀菌消毒
D．铜的金属活动性比铁的弱，可在海外轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
7．为了防止轮船的船体的腐蚀，应该在船壳下水线位置嵌入一定数量的
A．铜片 B．锌片 C．碳棒 D．银片
8．下列叙述中，正确个数的为（ ）
①电解池是将化学能转变为电能的装置
②金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
③不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现
④电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化
⑤银质物品久置表面变暗，是由于发生了电化学腐蚀
⑥为了防止钢铁锈蚀，在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
9．pH计是一种利用玻璃电极(如图所示)测量溶液pH的仪器，实验时将玻璃电极(作负极)和另一参照电极一起插入待测溶液中，根据所形成原电池的电压即可得出溶液pH，某pH计的测量电压与待测溶液pH关系为E(V)=0.2+0.059pH。下列有关说法错误的是
A．pH计工作时溶液中的H+向参照电极迁移
B．负极的电极反应为Ag-e-=Ag+
C．玻璃膜球泡可由对H+特殊敏感膜构成
D．常温下若测得0.1mol·L-1HA溶液的E=0.318V，则HA为弱酸
10．化学改变了生产生活，推动了社会的进步和科技的发展。下列说法正确的是
A．可将地沟油制成生物柴油变废为宝，生物柴油与柴油成分相同
B．“天宫”空间站使用石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同分异构体
C．中科院首创用加聚合成可降解塑料聚二氧化碳，有利于实现“碳达峰、碳中和”
D．采用外加电流阴极保护法对金属防腐，阳极不能为惰性电极
二、填空题
11．回答下列问题：
(1)图中X为电源，Y为浸透滴有酚酞试液的饱和食盐水的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。
①Y中总反应的化学方程式为 ，滤纸上c点附近会变 色。
②电解一段时间后，Z产生280mL的气体(标准状况下)，此时Z中溶液的体积为500mL，假设溶液中还有AgNO3存在，则溶液中氢离子的物质的量是 ，需加入 g的 (填化学式)可使溶液复原。
(2)用惰性电极电解200mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图甲所示，电解过程中的实验数据如图乙所示，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)。
①OQ段电解过程中生成O2的物质的量是 。
②下列说法不正确的是 (填字母)。
A．电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生
B．b电极上发生的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
C．OP段表示H2和O2混合气体的体积变化
D．从P点到Q点时收集到的气体为H2和O2
12．电解原理在化学领域应用广泛如图1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。请完成以下问题：
+
(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：
①在X极附近观察到的现象是 ； ．
②电解一段时间后，该反应总离子方程式 ；
(2)若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是 ，电解一段时间后，CuSO4溶液浓度 (填“增大”、减小”或“不变”)。
(3)下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是： ；
(4)如图， 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
若试管内液面上升，则正极电极反应式为： 。
13．《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。

(1)查阅资料得知铜锈为 Cu2(OH)2CO3， 俗称铜绿，可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式
(2)继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)2Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有密锈，结构如图所示：

①Cu2(OH)2CO3可否作无害锈，请解释原因。
②如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH) Cl的原理示意图：

(3)若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl (式量：214.5)，计算理论上消耗标准状况氧气体积 L。
(4)文献显示有害锈的形成过程中会产生 CuCl(白色不溶于水的固体)：

写出过程Ⅰ中负极的电极反应式 。
(5)BTA保护法是青铜器的修复最常用的方法之一，原理如图所示：

请分析BTA保护法可能的优点(请写出2点) 。
(6)金属腐蚀会造成很严重的事故和损失。2020 年广东省虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是___________
A．桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B．在海面与空气交界处的钢铁，比海水中的钢铁更容易被腐蚀
C．可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率
D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法
14．新一代锂二次电池体系和全固态锂二次电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。
(1)Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽。Li-CuO二次电池中，金属锂作 极。比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣，则Li、Na、Al分别作为电极时比能量由大到小的顺序为 。
(2)通过如下过程制备CuO：
“过程II”产生Cu2(OH)2CO3的离子方程式为 。
(3)某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，Y极发生的电极反应式为 。
(4)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示。电极A上CO参与的电极反应式为 。
(5)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①假设使用的“燃料”是氢气(H2)，则b极的电极反应式为 。
②假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，则a极的电极反应式为 。
如果消耗甲醇160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为 (用NA表示)。
15．下图是一个电化学过程的示意图，回答下列问题：
（1）甲池将 能转化为 能，乙装置中电极A是 极。
（2）甲装置中通入CH4的电极反应式为 ，乙装置中电极B(Ag)的电极反应式为 。
（3）一段时间，当丙池中产生112 mL(标准状况)气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25 ℃时的pH＝ (已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为500 mL)。若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入 (写化学式)。
16．电解原理和原电池原理是电化的两个重要内容。某兴趣小组做如下探究实验：
(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为 。反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g，导线中通过 mol电子。
(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为 。
(3)如图，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，乙装置中石墨(2)电极上发生的反应式为 。
17．I.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，C极的电极反应式为 ，甲中溶液的pH (填“变大“变小”或“不变”)。一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。
(2)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)。常温下，当乙中溶液的OH-浓度为0.1mol/L(此时乙溶液体积为500mL)，丙中镀件上析出银的质量为 g。
(3)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 。
(4)若工作一段时间后停止通电，此时，甲中C、D两极上都产生2.24L气体(标准状况)，欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入_________(填序号)。
A．CuO B．Cu2(OH)2CO3 C．Cu(OH)2 D．CuCO3
(5)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为 。
II.以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO，若pH过高，铁电极区会产生红褐色物质。
(6)电解时阳极的电极反应式为 ，离子交换膜(b)为 ，(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
18．甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/L NaCl溶液与0.1mol/L AgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，　　
(1)写出电极名称和电极反应式：
A
B
C
D
(2)在A、D电极上生成的气体物质的量之比为:
19．按下图装置进行实验，并回答下列问题：
(1)判断装置的名称：A池为 ，B池为 。
(2)铜极为 极，电极反应式为 ，石墨棒C1为 极，电极反应式为 ，石墨棒C2附近发生的实验现象为 。
(3)当C2极析出224mL气体(标准状态时)，锌的质量 (增加或减少) g，CuSO4溶液的质量 (增加或减少了) g。
20．归纳总结金属腐蚀快慢的规律： 。
三、实验探究题
21．某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题：
(1)若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b极连接，则B极的电极反应式为 ，总反应的离子方程式为 。
(3)若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是 填字母。
A．溶液中Cl-向B极移动。
B．该装置中电流的方向是：电源正极→石墨→饱和食盐水→ 铁。
C．反应一段时间后(食盐水的浓度足够大)，加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度。
D．从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉试纸变蓝，但一段时间后蓝色褪去。
(4)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为 。
②制得的H2SO4溶液从出口 填“A”“B”“C”或“D”导出。
③在C出口收集到6.72 L(标况)的气体，则能制得 mol 的硫酸。
22．某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。请根据如图所示，回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入 CH3OH 电极的电极反应为 。
(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”) ，电极反应为 。
(3)当乙池中B极质量增加 5.4 g 时，假设电解后乙池溶液体积为100mL，则电解后乙池溶液中H+浓度为 mol/L，丙池中 (填“C”或“D”) 极析出铜 g。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaOH溶液，开关闭合一段时间后，甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，丙中溶液的pH将 。
23．已知：①甲为 CH4和 O2形成的燃料电池，电解质为固体电解质，能传导 O2-。
②乙中为 100 mL NaCl 溶液(足量)，滴有酚酞，丙为 CuSO4 溶液。
③若 c、d 为惰性电极，通电时 c 电极附近首先出现红色。 请回答下列问题：

(1)b 处通入 (填“CH4”或“O2”)，电极反应式为： 。
(2)当乙中 pH＝13 时，a 处通入标准状况下 mL 的 气体(填“O2”或 “CH4”)，c 电极的电极反应式为： 。
(3)若用丙装置在 Fe 上镀 Cu，则 e 为 (填“Fe”或“Cu”)，若 e，f 为惰性电极， 写出电解反应的离子方程式： 。若 e，f 为惰性电极，丙中溶液为不饱和 Na2CO3溶液， 则电解过程中pH (填“变大”、“不变”或“变小”)，原因是 。
参考答案：
1．A
【详解】A．金属腐蚀时失电子生成阳离子，则金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，故A符合题意；
B．中性或弱酸性条件下，金属发生吸氧腐蚀，酸性环境下，金属发生析氢腐蚀，则电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，故B不符合题意；
C．钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，所以钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀，故C不符合题意；
D．铝的表面易形成致密的氧化膜，氧化膜能保护内部金属不被腐蚀，所以铝具有很强的抗腐蚀能力，故D不符合题意；
答案选A。
2．D
【详解】A．由题干图示信息可知，图甲为原电池，是为了验证化学能转化为电能，A错误；
B．由题干图示信息可知，图乙为电解池，铁与电源正极相连，为阳极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，铜与电源负极，为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故不可以在铁棒上镀铜，B错误；
C．由题干图示信息可知，测定中和反应的反应热时为了减少热量的散失，大、小烧杯口需要相平，图丙不能实验目的，C错误；
D．当铁钉发生析氢腐蚀时，正极反应为：2H++2e-=H2↑、负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，导致容器内的压强增大，当铁钉发生吸氧腐蚀时，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，导致容器内的压强减小，故用图丁所示装置可知，用采集的压强数据判断铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，D正确；
故答案为：D。
3．C
【分析】“暖贴”的工作原理是铁和炭构成了原电池的两极，氯化钠溶液是电解质溶液，使用时接触空气，空气中的氧气在正极得到电子发生原电池反应，放出热量。
【详解】A．负极是铁失去电子生成Fe2+：Fe-2e-=Fe2+，故A错误；
B．铁比铜活泼，若用铜块替换锌块，则铁为负极，失去电子被腐蚀，不可用铜块替换锌块保护铁制外壳，故B错误；
C．轮船的铁制外壳作为原电池的正极发生还原反应，表面因积累大量电子而被保护，故C正确；
D．海水中有更多的离子，电解质溶液浓度越大，反应速率越快，所以轮船在海水中的腐蚀速率比在河水中的快，故D错误；
故选C。
4．D
【详解】A．由分析可知，左边为阳极，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成2 mol钴，阳极有2 mol水放电生成1mol氧气和4mol氢离子，4mol氢离子穿过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量减少36 g，故B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，阳极是是中氢氧根失去电子，阴极是钴离子得到电子，则电解总反应为，故D正确。
综上所述，答案为D。
5．C
【分析】开关K可分别连接K1或K2，当K连接K1时为电解池，电极b为阳极，阳极反应为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，a电极作阴极，阴极上水得电子生成H2，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；当K连接K2时为原电池，电极b为正极，正极反应为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，负极上Zn失电子生成，实现了的转化，且可循环使用，以此解答该题。
【详解】A．当K连接K2时为原电池，电极b为正极，正极反应为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故A错误；
B．当K连接K1时为电解池，电极b为阳极，a电极作阴极，溶液中的阴离子OH-向阳极即b极移动，故B错误；
C．由图可知，该设计实现了Ni(OH)2电极的循环使用，故C正确；
D．每生成1molH2，转移2mol电子，故Q=nF=2mol96500 C·mol-1=1.93×105C，故D错误；
故选C。
6．B
【详解】A．高温下SiO2能与NaOH或碳酸钠发生反应，A错误；
B．小苏打受热易分解，生成碳酸钠、二氧化碳和水，可用来焙制糕点，B正确；
C．浓H2SO4溶液能使蛋白质发生变性，但浓硫酸有强腐蚀性，不可用来杀菌消毒，C错误；
D．因要减缓船体的腐蚀应连接比铁更活泼的金属，如锌，这就是牺牲阳极的阴极保护法，D错误；
答案选B。
7．B
【详解】构成原电池负极的金属易被腐蚀，作正极的金属被保护，要使船体不被腐蚀，则应该让铁作原电池正极，在船壳下水线位置嵌入一定数量的金属，且该金属比铁活泼，铜、银和碳棒都不如铁活泼，只有锌比铁活泼，故选B。
8．B
【详解】①电解池是将电能转化为化学能的装置，说法错误；
②金属和石墨导电是因为有自由移动的电子，靠自由移动的电子定向移动的过程，没有新物质产生，均为物理变化，电解质溶液导电就是被电解的过程，在电解过程中发生氧化还原反应，是化学变化，说法正确；
③不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现，例如电解食盐水，说法正确；
④电镀过程相当于金属的“迁移”，是通电情况下的氧化还原反应，是化学变化，说法错误；
⑤银质物品久置表面变暗，是由于发生了化学腐蚀生成了硫化银等物质，说法错误；
⑥为了防止钢铁锈蚀，在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块比铁活泼的金属例如锌，一同浸入海水中，采用牺牲阳极的阴极保护法，说法错误；
则正确的说法有2个，答案选B。
9．B
【详解】A．pH计工作时，实验时将玻璃电极(作负极)和饱和参照电极，溶液中H+向参照电极迁移，故A正确；
B．Ag-AgCl为原电池负极，负极上是银失电子生成氯化银，电极反应为：Ag-e-+Cl-═AgCl，故B错误；
C．pH计的玻璃膜球泡需要对H+有特殊敏感才能有测量pH的作用，故C正确；
D．常温下若测得0.1mol L-1HA溶液的E=0.318V，E(V)=0.2+0.059pH=0.318V，计算得到pH=2，说明HA不完全电离为弱酸，故D正确；
故选：B。
10．C
【详解】A．用地沟油生产的生物柴油属于酯类，组成元素为C、H、O，柴油是含碳原子数目不同的烃组成的混合物，组成元素为，二者成分不同，A错误；
B．石墨烯与金刚石为碳元素的不同单质、互为同素异形体，B错误；
C．用合成可降解塑料聚二氧化碳，实现了碳的回收和循环利用，有利于实现“碳达峰、碳中和”，C正确；
D．采用外加电流阴极保护法保护金属，被保护金属与直流电源负极相连作阴极，阳极可以是惰性电极，D错误；
故选C。
11．(1) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 红 0.05mol 5.8 Ag2O
(2) 0.1mol C
【详解】（1）通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散，即高锰酸根离子向d端扩散，则d为电解池的阳极，c为电解池阴极：
①Y中是电解饱和食盐水，Y中总反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；c为电解池阴极，氢离子放电产生氢气，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，c点附近(滴有酚酞)变红色；
②Z中Ag为阴极，电解后溶液中还有AgNO3存在，则Ag电极发生Ag++e-=Ag，Pt为阳极，发生2H2O-4e-=O2↑+4H+，Z产生280mL的气体(标准状况下)，即产生氧气的物质的量为280mL÷22.4L/mol=0.0125mol，由2H2O-4e-=O2↑+4H+可知转移电子物质的量为0.0125mol×4=0.05mol，产生H+的物质的量为0.05mol；结合Ag++e-=Ag和电子守恒可知产生Ag的物质的量为0.05mol，因此溶液中减少0.05molAg，0.0125mol×2=0.025molO，电解后需要加入0.025molAg2O可使溶液恢复，即加入0.025mol×232g/mol=5.8gAg2O可使溶液恢复；
（2）由图甲电流方向可知b电极为阳极，a电极为阴极，由图乙可知阴极(a)在OP段发生Cu2++2e-=Cu，在PQ段发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-；阳极(b)在OQ段发生2H2O-4e-=O2↑+4H+：
①OQ段电解过程中转移0.4mol电子，则根据2H2O-4e-=O2↑+4H+可知生成O2的物质的量是0.1mol；
②A．电解过程中，a电极是阴极，先后发生Cu2++2e-=Cu、2H2O+2e-=H2↑+2OH-，因此a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生，A正确；
B．b电极是电解池阳极，发生的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=O2↑+4H+，B正确；
C．OP段只有氧气产生，没有氢气产生，C错误；
D．由分析可知P点到Q点时收集到的气体为阴极产生的H2和阳极产生的O2，D正确；
选C。
12．(1) 有气泡生成 溶液变为红色
(2) 精铜 减小
(3)(5)(2)(1)(3)(4)
(4)
【详解】（1）①X为阴极，阴极反应式为 ，在X极附近观察到的现象是有气泡生成，溶液变为红色；
②Y是阳极，阳极反应为，该反应总离子方程式；
（2）若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，粗铜作阳极、精铜作阴极， X是阴极，X电极的材料是精铜；阴极反应式为，阳极主要反应式为，另外阳极还有比铜活泼的金属失电子，根据电子守恒，CuSO4溶液浓度减小；
（3）(1)是化学腐蚀；(2)构成原电池，Fe为负极，铁被腐蚀；(3) 构成原电池，Fe为正极，铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法；(4)构成电解池，铁为阴极，属于外加电流阴极保护法；(5) 构成电解池，铁为阳极，铁失电子被腐蚀；Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)；
（4）若试管内液面上升，说明反应消耗氧气，发生吸氧腐蚀，则正极电极反应式为。
13．(1)
(2)Cu2(OH)2CO3为致密的结构，可以防止铜的进一步锈蚀，故为无害锈
(3)0.224
(4)
(5)BTA能在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，能替换出锈层中的氯离子，能够高效除去有害锈，不损害青铜器且使得青铜器得到保护
(6)B
【详解】（1）铜锈为Cu2(OH)2CO3，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，和盐酸反应生成氯化铜、水和二氧化碳，；
（2）①由图可知，Cu2(OH)2CO3为致密的结构，可以防止铜的进一步锈蚀，故为无害锈；
（3）若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl (为0.01mol)，反应中铜失去电子变为+2价铜、氧得到电子转化为-2价氧，由电子守恒可知，则理论上消耗标准状况氧气0.01mol，体积为0.224L；
（4）Ⅰ中负极的电极反应为铜失去电子发生氧化反应和氯离子生成氯化亚铜，；
（5）BTA能在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，能替换出锈层中的氯离子，能够高效除去有害锈，不损害青铜器且使得青铜器得到保护；
（6）A．桥墩钢筋在水泥中密闭，不容易发生化学腐蚀，A错误；
B．在海面与空气交界处的钢铁，使得铁、氧气、水同时接触，故比海水中的钢铁更容易被腐蚀，B正确；
C．铁比铜活泼，可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，会使得铁做负极加速其腐蚀速率，C错误；
D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为外接电源的阴极保护法，D错误；
故选B。
14． 负 Li＞Al＞Na 2+10e-+6H2O=N2↑+12OH- CO-2e-+=2CO2 O2+4e-+2H2O=4OH- CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O 30NA
【详解】(1)Li为活泼金属，放电时被氧化，金属锂为负极；1gLi可以转移mol电子，1gNa可以转移mol电子，1gAl可以转移mol电子，＞＞，所以比能量由大到小的顺序为Li＞Al＞Na；
(2)根据流程可知过程Ⅱ中碳酸钠溶液和硫酸铜溶液反应得到Cu2(OH)2CO3，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为；
(3)据图可知该装置工作时，Y电极上NO得电子被还原为N2，电极反应式为2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-；
(4)据图可知CO在电极A上被氧化，结合迁移到负极的CO生成CO2，电极反应式为CO-2e-+=2CO2；
(5)根据电子流向可知a为原电池负极，b为原电池正极；
①氢氧燃料电池中，通入氧气的一极为正极，所以b电极上氧气被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
②甲醇燃料电池中，通入甲醇的一极为负极，所以a电极上甲醇被氧化，电解质溶液显碱性，生成碳酸根，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O；160g甲醇的物质的量为=5mol，根据电极反应式可知转移30mol电子，个数为30NA。
15． 化学 电 阳 CH4＋10OH－－8e－=＋7H2O Ag＋＋e－=Ag 12 HCl
【详解】（1）甲池中一极通入甲烷，另一极通入氧气，所以甲池为甲烷形成的燃料电池，是把化学能变为电能的装置；通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，A与正极相连，所以A为阳极；正确答案：化学 ；电； 阳；
(2)在负极上失电子，碱性条件下生成碳酸根，所以甲装置中通入的电极反应式为：CH4＋10OH－－8e－=CO32- ＋7H2O ；乙装置中的电极为阴极，溶液中的银离子得电子，其电极反应式为: Ag＋＋e－=Ag ；正确答案：CH4＋10OH－－8e－=CO32- ＋7H2O ； Ag＋＋e－=Ag 。
（3）用两个惰性电极电解氯化钠溶液，总反应为2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑, 产生112 mL(标准状况)气体时，气体的量为0.005mol，产生氢气和氯气分别为0.0025mol，根据方程式可知，生成NaOH的量为0.005mol，c(OH-)=0.005/0.5=0.01mol/L，c(H+)=10-12 mol/L，pH＝12；因为电解生成和从溶液中逸出，所以应该加二者的化合物，即加入HCl；正确答案：12； HCl。
16． Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 0.2 2H++2e-=H2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑
【分析】（1）根据自发氧化还原反应知识来书写，并根据两极反应结合两极质量变化进行计算；
（2）氯化铵中，铵根离子水解导致溶液显示酸性，正极生成氢气；
（3）根他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置是电解池，甲装置是原电池。
【详解】(1)设计的原电池装置的自发氧化还原反应是：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，设电子转移量是x，则64g/mol×0.5x+56g/mol×0.5x=12g，解得x=0.2mol，故答案为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；0.2；
(2)氯化铵中，铵根离子水解导致溶液显示酸性，实质是：NH4++H2O NH3 H2O+H+，正极发生2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；
(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置是电解池，甲装置是原电池，Fe是负极，Cu丝是正极，所以其中与铜线相连石墨电极是阳极，该极上发生的反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
17．(1) 负 变小 变浅
(2) 铜 5.4
(3)1：2：2：2
(4)C
(5)
(6) 阴
【分析】F极附近呈红色，说明F极发生反应2H2O+2e-=H2↑+OH-，发生还原反应，为阴极，则B为电源负极，A为电源正极。
【详解】（1）根据分析可知B为电源负极；C与电源正极相连，为阳极，电极反应为2H2O 4e =4H++O2↑；甲池中D极反应为Cu2++2e =Cu，结合阳极反应可知溶液中氢离子浓度会增大，pH变小；氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，所以胶粒会向阴极移动，即Y电极移动，所以X电极附近颜色逐渐变浅；
（2）电镀时，镀层金属在阳极，镀件在阴极，H与电源负极相连，为阴极，所以应该是铜；乙中总反应为2H2O+2Cl H2↑+Cl2↑+2OH ，当n(OH )=0.1mol/L×0.5L=0.05mol时，生成0.025mol氯气，转移0.05mol电子，根据反应Ag++e-=Ag可知，析出0.05mol银，质量为0.05mol×108g/mol=5.4g；
（3）C电极反应为2H2O 4e =4H++O2↑，D电极反应为Cu2++2e =Cu，E电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，F电极反应为2H2O+2e-=H2↑+OH-，根据电子守恒可知，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2；
（4）甲中C、D两极上都产生2.24L气体，即C电极产生2.24LO2，即0.1mol氧气，电解过程中C电极反应不变，所以转移0.4mol电子，D电极生成0.1molH2，转移0.2mol电子，所以发生反应Cu2++2e =Cu时也转移0.2mol电子，生成0.1mol铜，综上所述从溶液出来了0.1molO2、0.1molH2和0.1molCu，刚好为0.1molCu(OH)2，故选C；
（5）C为阳极，若换成铁则电极反应为Fe-2e-=Fe2+，阴极反应不变，则总反应为Fe+Cu2+ Cu+Fe2+；
（6）据图可知阳极为Fe，根据题意可知被氧化为FeO，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应为Fe 6e +8OH =FeO+4H2O；根据电极反应可知，制备过程中需要消耗氢氧根，则需要Ⅱ室中的氢氧根可以迁移至Ⅲ室，所以离子交换膜(b)为阴离子交换膜。
18． 阴极 2H++2e-=H2↑ 阳极 2Cl- -2e-=Cl2↑ 阴极 Ag++e-=Ag 阳极 4OH- -4e-=2H2O+O2↑ 2:1
【分析】电解池中与电源负极相连的极为阴极，与电源正极相连的极为阳极，串连电池各电极转移电子数目相等。
【详解】(1)A电极与电源负极相连，A为阴极，发生的电极反应为2H++2e-=H2↑；
B电极与电源正极相连，B为阳极，发生的电极反应为2Cl- -2e-=Cl2↑；
C电极与电源负极相连，C为阴极，发生的电极反应为Ag++e-=Ag；
D电极与电源正极相连，D为阳极，发生的电极反应为4OH- -4e-=2H2O+O2↑；
(2)串连电池各电极转移电子数目相等，假设各电极上转移电子的物质的量为4mol，则A电极生成氢气的物质的量为2mol，而D电极生成氧气的物质的量为1mol，故A、D两极生成气体的物质的量之比为2mol：1mol=2:1。
19．(1) 原电池 电解池
(2) 正极 Cu2++2e-=Cu 阳 2Cl--2e-=Cl2↑ 碳棒附近溶液变红且产生气体
(3) 减少 0.65 增加 0.01
【详解】（1）锌能和硫酸铜发生置换反应，锌、铜和硫酸铜溶液构成原电池，因此A是原电池，则B是电解池。
（2）锌的金属性强于铜，则锌是负极，铜是正极，溶液中的铜离子得到电子，电极反应式是Cu2++2e-=Cu。石墨棒C1与电源的正极相连，为阳极，发生失去电子的氧化反应，即溶液中的氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；石墨棒C2和电源的负极相连，做阴极，溶液中的氢离子放电，同时破坏溶液中水的电离平衡，使阴极周围溶液显碱性，所以C2附近发生的实验现象为碳棒附近溶液变红且产生气体。
（3）224mL气体是氢气，物质的量是0.01mol，则转移0.02mol电子，所以根据电子的得失守恒可知消耗锌的物质的量是0.02mol÷2＝0.01mol，质量是0.65g，即锌的质量减少0.65g。由于正极析出铜的质量是0.64g，所以溶液质量增加0.65g－0.64g＝0.01g。
20．同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：
【详解】电解池的阳极、原电池的负极均发生氧化反应，会加速金属的腐蚀；电解池的阴极、原电池的正极均发生还原反应，会减慢金属的腐蚀；故同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下： 。
21． O2+4e- +2H2O = 4OH- 2H2O + 2e- =2OH- + H2(或) BD 或 A 0.3
【分析】根据电路中是否有电源进行分析是原电池还是电解池，并根据电源的正负极分析电解池的阴阳极，以及电极反应。根据离子交换膜的要求和电解产物分析电解槽中的电极反应。
【详解】(1)若开始时开关K与a连接，没有电源，则形成原电池，铁为负极，石墨是正极，发生吸氧腐蚀，则A极的电极反应式为O2+4e- +2H2O = 4OH-。
(2)若开始时开关K与b极连接，形成电解池，A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，溶液中的氢离子反应生成氢气，则B极的电极反应式为2H2O + 2e- =2OH- + H2(或)，总反应为电解氯化钠生成氢气和氯气和氢氧化钠，离子方程式为。
(3)若开始时开关K与b连接，形成电解池，A．B为阴极，溶液中Cl-向阳极A极移动，错误。B．该装置中电流的方向是：电源正极→石墨→饱和食盐水→ 铁→电源负极，故正确。C．反应一段时间后(食盐水的浓度足够大)，应通入适量氯化氢气体可恢复到电解前电解质溶液的浓度，而不是盐酸，因为没有氧气生成，不需要补充水，故错误。D．从A极处逸出的气体是氯气，氯气和碘化钾反应生成碘单质，淀粉遇到碘单质变蓝，但氯气可以继续氧化碘单质，故现象为气体能使湿润的淀粉试纸变蓝，但一段时间后蓝色褪去。故正确。故选BD。
(4)左侧为阳极，溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，硫酸根离子通过银离子交换膜进入阳极室，从A处流出的为较浓的硫酸，右侧为阴极，溶液中的氢离子反应生成氢气，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极室，从D处流出的为较浓的氢氧化钾。
①该电解槽的阳极为水电离的氢氧根离子放电生成氧气，反应式为或。
②制得的H2SO4溶液从出口A导出。
③在C出口收集到6.72 L(标况)的气体氢气，物质的量为0.3mol，根据电子守恒分析，转移0.6mol电子，有0.6mol氢离子通过交换膜，生成0.3mol硫酸。
22． 原电池 CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O 阳极 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.5 D 1.6 减小 增大
【分析】甲醇做燃料电池的负极，氧气做正极，则A、C为电解池的阳极，B、D为电解池的阴极。据此分析。
【详解】(1)甲池有甲醇和氧气，所以形成原电池，通入 CH3OH 电极的电极反应为CH3OH+8OH--6e-=CO+6H2O。
(2)乙池中 A(石墨)连接原电池的正极，为电解池阳极，电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑。
(3)当乙池中B极析出银，质量增加 5.4 g 时，即生成0.05mol银，根据电子守恒分析，转移0.05mol电子，溶液中有0.05mol氢氧根离子放电，则剩余0.05mol氢离子，假设电解后乙池溶液体积为100mL，则电解后乙池溶液中H+浓度为0.5mol/L，丙池中阴极是铜离子反应生成铜，生成0.025mol铜，即为D极析出铜16g。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaOH溶液，开关闭合一段时间后，甲中甲醇产生的二氧化碳消耗氢氧化钾，所以溶液的pH将减小，丙中氢氧化钠溶液电解实际是电解水，氢氧化钠的浓度增大，溶液的pH将增大。
23． CH4 CH4－8e－＋4O2－ ═ CO2＋2H2O 56 O2 2H＋＋2e－ ═ H2↑ Fe 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 变大 电解 Na2CO3溶液即电解水，使 Na2CO3溶液浓度变大
【分析】根据③若 c、d 为惰性电极，通电时电解饱和食盐水， c 电极附近首先出现红色，酚酞遇碱变红，说明此极附近溶液显碱性，有氢氧根离子产生，溶液中的氢离子得电子生成氢气，c 电极为电解池的阴极，与原电池的负极相连；该原电池为甲烷的燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，所以b电极为负极，a电极为正极；f电极与a电极相连，为电解池的阳极，e为阴极，d为阳极，c 为阴极；据以上分析解答。
【详解】根据③若 c、d 为惰性电极，通电时电解饱和食盐水， c 电极附近首先出现红色，酚酞遇碱变红，说明此极附近溶液显碱性，有氢氧根离子产生，溶液中的氢离子得电子生成氢气，c 电极为电解池的阴极，与原电池的负极相连；该原电池为甲烷的燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，所以b电极为负极，a电极为正极；f电极与a电极相连，为电解池的阳极，e为阴极，d为阳极，c 为阴极；
(1)结合以上分析可知，b电极为原电池的负极，发生氧化反应，应该通入甲烷气体，电极反应式为：CH4－8e－＋4O2－ ═ CO2＋2H2O；
综上所述，本题答案是：CH4；CH4－8e－＋4O2－ ═ CO2＋2H2O。
(2) 乙中均为惰性电极，通电时电解饱和食盐水，总反应为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+ H2↑；从反应可知，反应转移电子为2mol，生成氢氧化钠2mol；pH＝13的NaOH溶液，c(OH-)=c（NaOH）=0.1mol/L；n(NaOH)= 0.1mol/L×0.1L=0.01 mol,转移电子0.01mol；c 电极为电解池的阴极，氢离子在此极得电子生成氢气，电极反应式为：2H＋＋2e－═ H2↑； a 电极为原电池的正极，氧气在此极得电子，电极反应为：O2+4e-=2O2-，根据串联电路中电子转移相等可知，正极消耗氧气的量为0.0025mol，体积为0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL；
综上所述，本题答案是：56 ；O2 ；2H＋＋2e－ ═ H2↑。
(3) Fe 上镀 Cu，铁做阴极，铜做阳极，所以e 为Fe；
若 e，f 为惰性电极，电解硫酸铜溶液，阴极生成铜，阳极产生氧气和硫酸，电解的总反应为：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；
若 e，f 为惰性电极，Na2CO3水解显碱性，电解不饱和 Na2CO3溶液，相当于电解水，溶剂的量减小，碳酸钠溶液的浓度增大，碱性增强，pH变大；
综上所述，本题答案是：Fe ；2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋； 变大；电解 Na2CO3溶液即电解水，使 Na2CO3溶液浓度变大。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)