1.4 金属的腐蚀与防护 能力检测（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.4 金属的腐蚀与防护 能力检测
一、单选题
1．钢铁的外加电流阴极保护法中，铁应（　　）
A．接在电源正极 B．接在电源负极
C．连接锌 D．连接铜
2．对钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较，合理的是（）
A．负极反应不同 B．正极反应相同
C．析氢腐蚀更普遍 D．都是电化学腐蚀
3．化学与生产、生活、社会密切相关。下列说法中错误的是（　　）
A．“硫黄姜”又黄又亮，可能是在用硫黄熏制的过程中产生的SO2所致
B．铁在潮湿的空气中放置，易发生化学腐蚀而生锈
C．绿色化学的核心是从源头上消除工业生产对环境的污染
D．用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料，可实现“碳”的循环利用
4．下列做法不利于金属防护的是（　　）
A．菜刀切菜后不洗净就放回刀架 B．将钢铁制成不锈钢
C．在铁塔的表面喷上一层油漆 D．埋在地下的钢管与锌块连接
5．化学与科学、技术、社会与环境发展息息相关。下列说法错误的是（　　）
A．中国科学家实现了二氧化碳人工合成淀粉，该成果有利于碳中和
B．北京冬奥会颁奖礼服内添加了石墨烯发热材料，石墨烯和C60是同位素
C．“世界铜像之王”三星堆青铜大立人属于合金，其深埋于地下生锈是发生了吸氧腐蚀
D．北京冬奥会火炬在出火口格栅喷涂碱金属，目的是利用焰色反应让火焰可视化
6．在生产、生活中，金属腐蚀会带来严重的损失。下列事实与金属电化学腐蚀无关的是（　　）
A．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
B．金属钠置于空气中表面变暗
C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀
7．下列说法错误的是（）
A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：Fe－2e－＝Fe2+
B．钢铁发生吸氧腐蚀，正极的电极反应为：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－
C．破损后的镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀
D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，钢铁作原电池的负极
8．化学与生活密切相关。下列说法错误的是（　　）
A．泡沫灭火器可用于一般的起火，也适用于电器起火
B．疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性
C．家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆，有利于健康及环境
D．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
9．下列有关物质在生活中应用的说法正确的是（　　）
A．暖宝宝中的铁粉、活性炭、水等物质与空气接触会发生电化学反应
B．含维生素C的食物宜在空气中长时间加热后食用
C．酒精的浓度越高，消毒杀菌效果越好
D．将废旧电池埋入土里，可防止重金属对环境造成污染
10．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法中错误的是（　　）
A．正极的电极方程式为：O2+ 2H2O + 4e-═ 4OH-
B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成
C．若向自来水中加入少量NaCl（s），可较快地看到铁锈
D．向铁电极附近吹入O2比向石墨电极附近吹入O2，铁锈出现得快
11．下列说法正确的是（　　）
A．在相同条件下pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中，水的电离程度前者比后者大
B．反应NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)能自发进行，则该反应ΔH>0
C．锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜，反应加快的主要原因是Cu2+水解增大了c(H+)
D．一定条件下，反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0达到平衡后，升高体系温度，反应重新达到平衡前，有2v正(O2)12．下列叙述正确的是（　　）
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B．由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极
C．马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触，锡先被腐蚀
D．铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过
13．下图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是（　　）
A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀
B．正极为C，发生的反应为氧化反应
C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀
D．正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
14．下列有关电化学装置完全正确的是（　　）
A．铜上镀银 B．电解法制钠 C．牺牲阳极的阴极保护法保护铁 D．铁的析氢腐蚀
A．A B．B C．C D．D
15．下列有关金属腐蚀与保护的说法正确的是（　　）
A．铁上镀锌的保护方法叫牺牲负极的正极保护法
B．相同条件下，轮船在海水中比在淡水中腐蚀慢
C．水库里钢闸门与电源负极相连的方法叫做外加电流的阴极保护法
D．钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀，负极反应为Fe﹣3e﹣═Fe3+
16．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．铝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
二、综合题
17．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3（s）+3CO（g） 2Fe（s）+3CO2（g）△H=a kJ mol﹣1
（1）已知：①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ mol﹣1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ mol﹣1
则a=　 　kJ mol﹣1．
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K=　 　，温度升高后，K值　 　（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡．
Fe2O3 CO Fe CO21
甲/mol 1.0 1.0 1.0 1.0
乙/mol 1.0 2.0 1.0 1.0
①甲容器中CO的平衡转化率为　 　．
②下列说法正确的是　 　（填字母）．
a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态 b．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2：3 d．增加Fe2O3可以提高CO的转化率
（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀．下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液．
①在a～c装置中，能保护铁的是　 　（填字母）．
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是　 　（填名称）．
18．请回答下列问题：
（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气（CO和H2）还原氧化铁，有关反应为：
CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ mol﹣1
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566kJ mol﹣1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为　 　；
（2）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的1/4．
钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式．
正极：　 　；负极：　 　．
19．金属的腐蚀和防护在我们的生活中很常见。
（1）下图是为了减缓海水对钢闸门A、C的腐蚀而采取的措施，其中图1利用B的金属性比铁强来保护A，该方法称为　 　法；若采用图2所示原理来减缓钢闸门C的腐蚀，则C应与直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)相连。
（2）为除去银器表面的硫化银(Ag2S)，可采用如下方法：向一个铝制容器中加入食盐溶液，将银器浸人食盐溶液中，使银器与铝接触良好。过一段时间，银器表面变为银白色，并有H2S气体和少量白色絮状沉淀生成，则正极的电极反应式为 　 　。
（3）青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图。
①腐蚀过程中，负极是　 　 (填“a”“b”或“c”)。
②已知环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈[Cu2(OH)3Cl]，该反应的离子方程式为　 　。
20．根据有关知识回答下列问题。
（1）（Ⅰ）研究CO2的利用具有现实意义，比如将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁、设计燃料电池等。
已知：Fe2O3(s)+3C（石墨）=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 =+489 kJ/mol
C（石墨）+CO2(g)=2CO(g) ΔH 2 = +172 kJ/mol
写出Fe2O3和CO为原料冶炼铁的热化学方程式　 　。
（2）利用CO燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解质溶液)，写出该电池的正极反应式　 　。
（3）（Ⅱ）初中我们学过铜不能与稀硫酸反应。某学生利用上述CO/O2燃料电池设计了如图所示装置（框内部分未画出），实现了铜与稀硫酸的反应：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4(未注明反应条件)。回答下列问题。
A是石墨棒，B是一种金属，该金属是　 　(填名称)。
（4）B应接电源的　 　极（填“通入CO”或“通入O2”）。
（5）写出该装置中发生还原反应的电极反应式　 　。
（6）若C溶液为100mL饱和食盐水，A和B电极均为石墨棒，该学生连通电路，写出烧杯中反应的离子方程式　 　，当放出标况下112mL氢气时，该溶液的pH=　 　（室温下）。
（7）（Ⅲ）将（Ⅱ）中装置改造成下图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于　 　处。
（8）若X为锌棒，开关K置于M处，该电化学防护法称为　 　。
21．钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一
（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　 　。
（2）外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法之一，该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)相连。
（3）在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是　 　。
（4）研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，A、B两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下：
城市 年均温度℃ 年均湿度% 的浓度() 大气沉积速率() 腐蚀速率()
A 17.0 76 61 29 58
B 12.3 72 54 420 79
①研究人员认为，A、B两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为　 　。
②结合化学用语解释A、B两城市中碳钢能发生析氢腐蚀的原因：　 　。
③用电化学原理分析B城市碳钢腐蚀速率高于A城市的主要原因：　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A.外加电流阴极保护法中，将铁与电源的负极相连接，做电解池的阴极，被保护，B符合题意，A不符合题意；
C.而铁连接锌，构成原电池，锌被腐蚀保护了铁，属于牺牲阳极的阴极保护法，不合题意，C不符合题意；
D.而铁连接铜，构成原电池，铁被腐蚀保护了铜，达不到保护铁的目的， D不符合题意；
故答案为：B
【分析】外加电流阴极保护法应用的是电解池原理，将被保护金属与电源的负极相连，作为阴极。
2．【答案】D
【解析】【解答】A、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极都是铁放电生成亚铁离子，负极反应相同，故A不符合题意；
B、钢铁的析氢腐蚀的正极是水膜中氢离子放电，吸氧腐蚀的正极是水膜中氧气放电，正极反应不同，故B不符合题意；
C、在钢铁的电化学腐蚀中，钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故C不符合题意；
D、钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀都是电化学腐蚀，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀，其中电化腐蚀又分为 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 。要注意金属所处的环境来判定腐蚀例型。
3．【答案】B
【解析】【解答】A项，SO2具有漂白性，不符合题意；
B项，铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，符合题意；
C项，只有从“源头”上消除污染，才真正地体现了绿色化学，不符合题意；
D项，用CO2合成可降解塑料，在降解过程中产生CO2，实现碳的循环，不符合题意。
故答案为：B
【分析】A.根据二氧化硫的漂白性分析；
B.铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀；
C.绿色化学不是治理污染；
D.根据碳的循环进行分析。
4．【答案】A
【解析】【解答】解：A、菜刀切菜后和水接触易生锈，故A正确；
B、将钢铁制成不锈钢后，不锈钢的性能好于钢铁，不易生锈，故C错误；
C、在铁塔的表面喷上一层油漆，可以防止金属和水以及空气接触，故C错误；
D、埋在地下的钢管与锌块相连后，形成原电池，金属铁做正极，该极金属被保护，不易生锈，故D错误．
故选A．
【分析】A、金属生锈的条件：金属和空气以及水接触；
B、不锈钢的性能好于钢铁的；
C、防止金属生锈的条件：防止和水以及空气接触；
D、在原电池中，正极金属被保护，不易生锈．
5．【答案】B
【解析】【解答】A．人工合成淀粉能减少二氧化碳的排放，有利于推进“碳中和”目标的实现，故A不符合题意；
B．石墨烯和C60是同中元素组成的不同单质，互为同素异形体，故B符合题意；
C．青铜中Cu和其它较不活泼金属、电解质水溶液构成原电池，所以能发生吸氧腐蚀，故C不符合题意；
D．焰色试验可以发出不同颜色的光，喷涂碱金属目的是利用焰色反应让火焰可视，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.利用二氧化碳合成淀粉，可减少二氧化碳的排放；
C.青铜中的金属与水构成原电池，发生吸氧腐蚀；
D.不同金属具有不同的焰色反应。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．铁和铜接触处和电解质溶液会形成原电池反应，铁做负极发生氧化反应被腐蚀，A不符合；
B．金属钠暴露在空气中表面变暗是因为钠被氧化生成了氧化钠，属于化学变化，与金属电化学腐蚀无关，B符合题意；
C．铜锌合金在电解质溶液中形成原电池反应，锌做负极被腐蚀．正极被保护，所以不易形成铜绿，和电化学有关，C不符合；
D．埋在潮湿土壤里的铁管由于潮湿土壤中的电解质更容易导电，发生电化学反应，故比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀，D不符合；
故答案为：B。
【分析】依据原电池的构造条件分析。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，A不符合题意；
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，B不符合题意；
C．在原电池中，镀锌铁板中锌作负极，铁作正极而被保护，镀锡铁板中铁作负极而被腐蚀，C不符合题意；
D．用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁，牺牲阳极作原电池负极，被保护的钢铁作原电池正极，D符合题意。
故答案为：D
【分析】熟悉钢铁的两种腐蚀方式；原电池中，较活泼金属做负极，失去电子，化合价升高，发生氧化反应（被腐蚀），正极得电子，化合价降低，发生还原反应（被保护），利用外接电源保护金属时，被保护的金属做阴极。
8．【答案】A
【解析】【解答】A、泡沫灭火器中加入的主要是碳酸氢钠和硫酸铝溶液，两者混合的时候发生双水解反应，生成大量的二氧化碳气体泡沫，该泡沫喷出进行灭火。但是，喷出的二氧化碳气体泡沫中一定含水，形成电解质溶液，具有一定的导电能力，可能导致触电或电器短路，A符合题意；
B、疫苗是指用各类病原微生物制作的用于预防接种的生物制品。由于疫苗对温度比较敏感，温度较高时，会因为蛋白质变性，而失去活性，所以疫苗一般应该冷藏保存，B不符合题意；
C、油性漆是指用有机物作为溶剂或分散剂的油漆；水性漆是指用水作为溶剂或分散剂的油漆，使用水性漆可以减少有机物的挥发对人体健康和室内环境造成的影响，C不符合题意；
D、电热水器内胆连接一个镁棒，就形成了原电池，因为镁棒比较活泼所以应该是原电池的负极，从而对正极的热水器内胆（多为不锈钢或铜制）起到了保护作用，这种保护方法为：牺牲阳极的阴极保护法，D不符合题意；
【分析】A、泡沫灭火器会产生水，造成电器短路；
B、高温易造成蛋白质变性；
C、传统油性漆会挥发出甲醛等有毒气体；
D、镁的活动性比铁强，做原电池的负极发生反应；
9．【答案】A
【解析】【解答】A．暖宝宝中发生了原电池反应，实质是铁的电化学腐蚀，故A符合题意；
B．维生素C的食物在空气中长时间加热后会变质，不能长时间加热，故B不符合题意；
C．酒精的消毒杀菌效果最好的浓度是百分之七十五，不是浓度越大越好，故C不符合题意；
D．废电池埋入土里会污染土壤，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据金属电化学腐蚀的原理判断，或者根据化学反应的实质判断是否发生电化学反应，利用维生素C具有还原性，氧气具有氧化性，根据氧化还原反应进行判断。
10．【答案】D
【解析】【解答】A．在钢铁的吸氧腐蚀中，Fe是负极，C作正极，正极的电极方程式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，不符合题意；
B.若将石墨电极改成Mg电极，由于金属活动性Mg>Fe，Mg作负极，首先被腐蚀，所以难以观察到铁锈生成，不符合题意；
C.若向自来水中加入少量NaCl(s)，由于溶液中离子的浓度增大，导电性增强，所以可较快地看到铁锈，不符合题意；
D.向铁电极附近吹入O2比向石墨电极附近吹入O2，铁锈出现得慢，符合题意。
【分析】A、自来水为中性，发生吸氧腐蚀，为氧气和水得电子生成氢氧根；
B、镁比铁更活泼，镁为负极，失去电子被氧化；
C、加入的氯化钠为强电解质，离子浓度增大，导电性增强；
D、氧气在正极发生反应，石墨为正极，速率更快。
11．【答案】D
【解析】【解答】A．CH3COOH因电离抑制水的电离，NH4Cl溶液中因NH4+的水解促进水的电离，则在相同条件下pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中，水的电离程度前者比后者小，故A不符合题意；
B．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，△G=△H-T △S＜0， △S＜0，则该反应的△H＜0，故不符合题意；
C．锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜，反应加快的主要原因是置换出的Cu与Zn形成了原电池，加快反应速率，故C不符合题意；
D．反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0达到平衡后，升高体系温度，平衡逆向移动，则反应重新达到平衡前v正(O2)【分析】A.醋酸抑制水的电离，氯化铵促进水的电离；
B.根据自由能判据进行分析；
C.形成铜锌原电池加快反应速率；
D.根据温度对化学平衡和化学反应速率的影响进行判断。
12．【答案】D
【解析】【解答】解：A．构成原电池正负极的材料不一定是两种金属，可能是金属和非金属，如：锌、石墨、稀硫酸原电池，故A错误；
B．锌、铜和硫酸铜溶液构成的原电池中，锌易失电子作负极，铜作正极，故B错误；
C．锡、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁易失电子作负极，锡作正极，所以铁易被腐蚀，故C错误；
D．铜锌原电池放电时，负极上电极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+，根据锌和转移电子之间的关系式，当有13g锌被溶解，转移电子的物质的量= =0.4mol，故D正确；
故选D．
【分析】A．构成原电池正负极的材料不一定是两种金属，可能是金属和非金属；
B．易失电子的金属作负极；
C．作原电池负极的金属易被腐蚀；
D．根据锌和转移电子之间的关系式计算．
13．【答案】D
【解析】【解答】钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极；A．从图中看出，空气中的氧气参加反应，所以发生了吸氧腐蚀，故A错误；
B．碳作正极，发生的反应为还原反应，故B错误；
C．在酸性环境下，原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，故C错误；
D．吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e =4OH-。
故答案为：D
【分析】A.根据电化学腐蚀中的氢气和氧气的情况来确定电化学腐蚀类型；
B.原电池中，一般较不活泼的金属为正极，发生还原反应；
C.在酸性条件下，原电池的正极发生氢离子的电子的还原反应；
D.在吸氧腐蚀中，氧气在正极得电子发生还原反应。
14．【答案】C
【解析】【解答】A．铜不是惰性电极，接电源正极做电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，不能在铜上镀银，A不符合题意；
B．NaCl溶液中含有H+，得电子能力：H+>Na+，则电解NaCl溶液生成氢气，不能得到单质钠，B不符合题意；
C．Zn的金属性比Fe活泼，在原电池中做负极，Fe做正极，为牺牲阳极的阴极保护法保护铁，C符合题意；
D．食盐水为中性介质，铁发生吸氧腐蚀，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.装置中含有电源，为电解池，铜电极与正极相连，铜电极上，Cu-2e-＝Cu2+，银电极上，Ag++e-＝Ag。
B.该装置为电解池，阴极得电子能力是H+（水）＞Na+，所以得到H2，不能得到Na。
C.该装置为原电池，牺牲阳极的阴极保护法，负极（或阳极）是比被保护金属活泼的金属，正极（或阴极）是被保护的金属设备。
D.钢铁在中性介质中发生吸氧腐蚀，在酸性介质中发生析氢腐蚀。
15．【答案】C
【解析】【解答】解：A、将铁与锌插入到电解质溶液中用导线连接起来，叫牺牲阳极的阴极保护法，故镀锌铁镀层损害后，锌失电子，铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，不叫牺牲负极的正极保护法，A选项错误；
B、铁海水中含电解质浓度大，淡水中含电解质浓度小，故海水中比淡水腐蚀快，故B错误；
C、采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，故C正确；
D、铁做负极被氧化失去电子生成Fe2+离子，负极反应为Fe﹣2e﹣=Fe2+，故D错误；
故选C．
【分析】A、将铁与锌插入到电解质溶液中用导线连接起来，叫牺牲阳极的阴极保护法；
B、铁海水中含电解质浓度大，淡水中含电解质浓度小；
C、作电解池阴极的金属被保护；
D、做负极被氧化失去电子生成Fe2+离子．
16．【答案】B
【解析】【解答】解：A．由Al、Mg、NaOH组成的原电池，Al做负极失电子生成AlO2﹣，故A错误；
B．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应失电子，Cu作负极，故B正确；
C．镀锌铁镀层破损后Fe作正极被保护，镀锡铁的镀层破损后Fe作负极被腐蚀，后者较易被腐蚀，故C错误；
D．将反应2Fe3++Fe═3Fe2+设计为原电池，Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极，所以不能用Zn作负极，故D错误；
故选B．
【分析】A．失电子的一极为负极，Al与氢氧化钠反应失电子，Mg不与氢氧化钠反应；
B．失电子的一极为负极，Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应失电子；
C．Fe作负极被腐蚀，作正极被保护；
D．将反应2Fe3++Fe═3Fe2+设计为原电池，Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极．
17．【答案】（1）﹣28.5
（2）；减小
（3）60%；ac
（4）bc；锌
【解析】【解答】解：（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol﹣1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol﹣1
由盖斯定律①﹣②×3得到Fe2O3（s）+3CO（g） 2Fe（s）+3CO2（g）△H=（+489.0kJmol﹣1）﹣（+172.5kJmol﹣1）×3=﹣28.5kJmol﹣1，
故答案为：﹣28.5；（2）Fe2O3（s）+3CO（g） 2Fe（s）+3CO2（g）△H=﹣28.5kJmol﹣1，平衡常数K= ，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，
故答案为： ；减小；（3）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭
容器甲中，加入物质反应达到平衡，设消耗一氧化碳物质的量为x
　 Fe2O3（s） + 3CO（g） 2Fe（s） + 3CO2（g）
起始量（mol） 1 　 1 　 1 　 1
变化量（mol） 　 　 x 　 　 　 x
平衡量（mol） 　 　 1﹣x 　 　 　 1+x
K= =64，解得x=0.6，转化率为 ×100%=60%，
故答案为：60%；
②a．反应前后气体质量变化，体积不变，若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，故a正确；
b．反应前后气体体积相同，所以增加反应物的物质的量，等同于加压，平衡不移动，平衡转化率相同，故错误；
c．甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol；乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳为1.4mol，平衡物质的量为0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4+0.6=2：3，故正确；
d．固体量增加不影响化学平衡，增加Fe2O3不能提高CO的转化率，故错误；
故答案为：ac；（4）①a、铁做阳极，失去电子，故没有被保护；b、铁做阴极，被保护；c、铁做正极，被保护；故选bc；
②保护铁，则让铁做原电池的正极，X活动性比铁强，可以为锌，故答案为：锌．
【分析】（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol﹣1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol﹣1
由盖斯定律①﹣②×3得到Fe2O3（s）+3CO（g） 2Fe（s）+3CO2（g）；（2）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，反应是放热反应，升温平衡逆向进行；（3）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，设消耗一氧化碳物质的量为x
　 Fe2O3（s） + 3CO（g） 2Fe（s） + 3CO2（g）
起始量（mol） 1 　 1 　 1 　 1
变化量（mol） 　 　 x 　 　 　 x
平衡量（mol） 　 　 1﹣x 　 　 　 1+x
K= =64，解得x=0.6，以此计算转化率；
②a．反应前后气体质量变化，体积不变，气体密度为变量；
b．反应前后气体体积相同，所以增加反应物的物质的量，等同于加压，平衡不移动；
c．甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol；乙容器中结合平衡常数可知消耗一氧化碳为1.4mol，平衡物质的量为0.6mol；
d．固体量增加不影响化学平衡；（4）①原电池中正极被保护，电解池中阴极被保护；
②保护铁，则让铁做原电池的正极，X为比铁活泼的金属．
18．【答案】（1）2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=﹣46kJ mol﹣1
（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；Fe﹣2e﹣=Fe2+
【解析】【解答】解：（1）已知：①CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ mol﹣1，②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566kJ mol﹣1，根据盖斯定律①×2+②可得：2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=﹣46kJ mol﹣1；故答案为：2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=﹣46kJ mol﹣1；（2）钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，负极上Fe失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe﹣2e﹣=Fe2+，故答案为：正极：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；负极：Fe﹣2e﹣=Fe2+．
【分析】（1）已知：①CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+260kJ mol﹣1，②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566kJ mol﹣1，根据盖斯定律①×2+②可得；（2）钢铁发生吸氧腐蚀，负极上Fe失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应．
19．【答案】（1）牺牲阳极的阴极保护；负极
（2）Ag2S+2e-=2Ag+S2-
（3）c；2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓
【解析】【解答】（1）图1中利用金属性比铁强的金属B来保护金属A，则金属A为正极，金属B为负极，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法；图2中有外接电源，属于电解池，为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源的负极相连，为阴极，因此C应与直流电源的负极相连；
（2）银器表面变为银白色，说明Ag2S转化为Ag，该过程中，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：Ag2S+2e-=2Ag+S2-；
（3）①由图示原理示意图可知，腐蚀过程中，Cu发生失电子的氧化反应，生成Cu2+，因此负极是c；
②根据题干信息可知，该反应中，反应物为Cu2＋、OH－和Cl－，生成物为Cu2(OH)3Cl，该反应的离子方程式为：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；
【分析】（1）根据金属的电化学腐蚀和防护进行分析；
（2）银器表面变为银白色，说明Ag2S转化为Ag，据此确定电极反应式；
（3）①根据负极发生氧化反应进行分析；
②根据信息确定反应物和生成物，从而书写反应的离子方程式；
20．【答案】（1）Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g)ΔH＝－27kJ/mol
（2）O2 + 4H+ + 4e－＝ 2H2O
（3）铜
（4）通入O2
（5）2H++2e－＝H2↑
（6）2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑；13
（7）N 处
（8）牺牲阳极的阴极保护法
【解析】【解答】(1)已知：a、Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ mol-1，B、C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ mol-1，依据盖斯定律a-b×3得到：Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe (s)+3CO2(g)△H=489-172×3=-27kJ/mol，故答案为：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝-27kJ/mol；
(2)CO-O2燃料电池(以H2SO4溶液为电解液)，一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，原电池负极电极反应为：CO+H2O-2e-=CO2+2H+，正极电极反应为氧气得到电子发生还原反应，在酸性溶液中的电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；
(3)要实现铜与稀硫酸的反应：Cu+H2SO4=H2↑+CuSO4，只能利用电解原理，A是石墨棒，B是一种金属，只能是铜，故答案为：铜；
(4)根据反应方程式，铜被氧化，因此B应接电源的正极，即通入O2的一极，故答案为：通入O2；
(5)该装置，溶液中的氢离子在阴极发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e－＝H2↑，故答案为：2H++2e－＝H2↑；
(6)用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有氢氧根离子生成，电池反应式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-；设生成氢氧根离子的物质的量为x，
2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+ 2OH-
22.4L 2mol
0.112L x
22.4L：2mol=0.112L：x，解得：x= =0.01mol，c(OH-)= =0.1mol/L，则溶液的pH=13，故答案为：2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑，13；
(7)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，铁比铜活泼，所以要采用外加电流的阴极保护法，所以为延缓铁腐蚀，K应置于N处，故答案为：N处；
(8)若X为锌，开关K置于M处，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故答案为：牺牲阳极的阴极保护法。
【分析】（1）由盖斯定律计算反应热，从而得出反应的热化学方程式；
（2）该燃料电池中，O2在正极发生得电子的还原反应；
（3）由电池总反应，确定该金属为Cu；
（4）在该电解池中，Cu做阳极，与电源的正极相连；
（5）在该电解池中，H+在阴极发生得电子的还原反应；
（6）电解饱和食盐水的总反应为： 2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ ；根据公式计算产生H2的物质的脸，进而求出产生n(OH-)，根据公式c(H+)×c(OH-)=Kw，求溶液中c(H+)，进而求出溶液的pH；
（7）缓解铜的腐蚀，铜应作为原电池的正极，或电解池的阴极；
开关置于M处时，为原电池，铁做正极，锌做负极，为牺牲阳极的阴极保护法；
21．【答案】（1）Fe-2e-= Fe2+
（2）负极
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品
（4）2H++2e-=H2↑；A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行
【解析】【解答】（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，Fe在负极失去电子生成Fe2+，电极方程式为：Fe-2e-= Fe2+。
（2）外加电流的阴极保护法原理是：将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护。
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品。
（4）①碳钢发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2，正极上发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。
【分析】（1）碳钢管形成原电池时，Fe在负极失去电子生成Fe2+；
（2）将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护；
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护；
（4）①金属发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且SO2的浓度也较高，两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。