2023北京重点校高二（上）期中化学汇编：金属的腐蚀与防护（含解析）

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2023北京重点校高二（上）期中化学汇编
金属的腐蚀与防护
一、单选题
1．（2023北京丰台高二上期中）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：
序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ
实验
现象 铁钉周边出现_________色 锌片周边未见明显变化 铁钉周边出现蓝色 铜片周边略显红色
下列说法不正确的是
A．实验Ⅰ中铁钉周边出现红色
B．实验I中负极的电极反应式：
C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
D．对比实验I、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀
2．（2023北京101中学高二上期中）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电极上发生还原反应
B．电子由锌片通过导线流向石墨棒
C．将稀硫酸换成乙醇，灯泡也能发光
D．当电路中有电子发生转移时，生成的体积为
3．（2023北京海淀高二上期中）用如下装置进行铁的电化学腐蚀实验。下列说法正确的是
A．铁发生的电极反应：
B．铁腐蚀过程中，化学能转化为热能
C．炭粉的存在对铁腐蚀的速率无影响
D．导管口产生气泡证明铁发生了析氢腐蚀
4．（2023北京四中高二上期中）如图所示的实验，不能达到实验目的的是
A B C D
制备胶体 验证溶解度大于 比较碳酸、醋酸和硼酸的酸性强弱 验证铁发生吸氧腐蚀
A．A B．B C．C D．D
5．（2023北京第十二中学高二上期中）下列实验不能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验 2NO2(g，红棕色)N2O4(g，无色)
结论 证明温度对平衡的影响 制作简单燃料电池 精炼粗铜 防止铁管道被腐蚀
A．A B．B C．C D．D
6．（2023北京北师大二附中高二上期中）下列实验装置(部分夹持装置已略去)能达到对应实验目的是
A B C D
实验目的 测定锌与稀硫酸反应速率 测定中和反应的反应热 比较 AgCl和 Ag2S 溶度积大小 探究铁的析氢腐蚀
实验装置
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
7．（2023北京丰台高二上期中）电化学原理在能量转换、物质制备、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
(1)下图是常见电化学装置图
① 负极材料为Zn，其在此装置中的作用是 。
② 若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应 。
(2)下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图
在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为 端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因 。
(3)下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图
①电解饱和NaCl溶液的化学方程式是 。
② NaOH溶液从 (填b或c)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因 。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 。
(4)我国科学家通过电解，从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
①金属锂在电极 (填“A”或“B”)生成，发生的是 (填“氧化”或“还原”)反应。
②阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是 ； 。
8．（2023北京汇文中学高二上期中）某研究小组用微生物电池模拟淡化海水，同时做电解实验，实验装置如下图所示，C、D是铂电极。
(1)若A、B是惰性电极
①写出D极的电极反应式 。
②写出甲中总反应的离子方程式 。
(2)若甲是铁片镀铜装置，A、B质量相同。当B和A的质量差为12.8g时，C极产生的气体在标准状况下的体积是 L。
(3)苯酚的分子式为。
①离子交换膜A为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
②a极的电极反应式为 。
③理论上每消除1mol苯酚，同时消除 mol ；当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐 g。
9．（2023北京第十二中学高二上期中）是一种高效多功能的新型消毒剂。
已知：微溶于水，在酸性或中性溶液中快速分解产生，在碱性溶液中较稳定。
(1)一种制备的方法如下。
①若以铅蓄电池为电源，则铂片应与 极相连(填Pb或)。
②生成的电极反应式： 。
③阴极室KOH的浓度提高，结合电极反应式解释原因： 。
(2)向含的溶液中加入KOH固体，析出固体，再用稀KOH溶液洗涤，得到粗品。用化学方程式解释不能用水洗涤的原因： 。
(3)电解1.5h后，测得，
已知：
①，说明除之外，还有其他含铁物质生成。经检验，阳极产物中含铁物质仅有和FeOOH，则 。
②判断阳极有水(或)放电，判断依据：
ⅰ.水(或)有还原性；
ⅱ. 。
参考答案
1．B
【详解】A．实验Ⅰ中锌做负极，铁做正极，铁钉极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，溶液显碱性周边出现红色，故A正确；
B．实验I中锌做负极，负极的电极反应式：，故B错误；
C．实验Ⅱ中铜不活泼，铜作正极，正极的电极反应式：，故C正确；
D．对比实验I、Ⅱ可知，锌能保护铁，而铜铁形成原电池会加速铁锈蚀，故生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确；
故选B。
2．B
【分析】由图知，电极锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，石墨极为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为，电子由负极经外电路流向正极。
【详解】A．由分析知，锌电极为负极，失去电子，发生氧化反应，A错误；
B．由分析知，电子由锌片通过导线流向石墨棒，B正确；
C．由于乙醇是非电解质，将稀硫酸换成乙醇，不能构成原电池，灯泡不发光，C错误；
D．未给定标准状况下，无法得知气体得体积，D错误；
故选B。
3．B
【详解】A．铁发生的电极反应：，故A错误；
B．铁腐蚀过程中，试管发热，说明化学能转化为热能，故B正确；
C．铁粉、炭粉、氯化钠溶液构成原电池，炭粉的存在加快铁腐蚀的速率，故C错误；
D．铁腐蚀过程中，试管内温度升高，气体膨胀，导管口产生气泡不能证明铁发生了析氢腐蚀，故D错误；
选B。
4．B
【详解】A．在沸水中滴加几滴饱和氯化铁溶液，加热至红褐色，可以制取氢氧化铁胶体，A项不符合题意；
B．由图中数据可知，硝酸银溶液是过量的，因此过量的银离子会直接和碘离子反应生成碘化银沉淀，不是沉淀的转化，因此无法证明AgCl溶解度大于AgI，B项符合题意；
C．向相同浓度的溶液和溶液中，滴加相同量的溶液，醋酸溶液中有气泡，生成了，说明醋酸酸性强于碳酸；而硼酸溶液中没有明显现象，说明硼酸酸性弱于碳酸；该实验能达到实验目的，C项不符合题意；
D．中性条件下，铁发生吸氧腐蚀，导致导气管中液面上升，因此可以实现目的，D项不符合题意；
故选B。
5．D
【详解】A．对于可逆反应，升高温度，气体的颜色变深，则平衡逆向移动；降低温度，气体颜色变浅，则平衡正向移动，A正确；
B．用惰性电极材料作电极，硫酸作电解质溶液，利用原电池原理，制作简单的燃料电池，B正确；
C．电解法精炼粗铜时，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，该装置能达到精炼铜的目的，C正确；
D．废铁、铁管道和电源形成电解池，为外加电流阴极保护法，但是应当将铁管道作阴极才能防止铁管道被腐蚀，图中铁管道作阳极，不能达到保护铁管道被腐蚀的目的，D错误；
故答案为：D。
6．A
【详解】A．针筒可测定氢气的体积，由单位时间内气体的体积可计算反应速率，故A正确；
B．图中保温效果差，不能测定中和热，故B错误；
C．硝酸银过量，分别与NaCl、Na2S反应生成沉淀，不能比较AgCl和Ag2S溶解度大小，故C错误；
D．食盐水为中性，Fe发生吸氧腐蚀，水沿导管上升可证明，故D错误；
答案选A。
7．(1) 做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体，(任意两点即可) Cu 2e = Cu2+
(2) 左 铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液c(OH ) > c(H+)，溶液呈碱性
(3) 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑ c c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O + 2e =O2 ↑+ 2OH ，OH 在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出 Cl2 + H2O HCl + HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集
(4) A 还原 2H2O 4e = O2↑ + 4H+ 2Cl 2e =Cl2 ↑
【详解】（1）①该图装置为原电池，Zn易失电子作负极发生氧化反应、电子经锌和导线流向Cu极，Cu作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应。负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也是导电，可以作为电子导体，故答案为：做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体，(任意两点即可)；
②若用一根铜丝代替盐桥插入烧杯，则左侧烧杯中发生锌的吸氧腐蚀，为原电池，右侧烧杯为电解池，a电极与原电池的正极相连，为阳极，电极反应Cu 2e = Cu2+；
故答案为：Cu 2e = Cu2+；
（2）铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液中，c(OH ) > c(H+)，溶液呈碱性，所以铜端变红；
故答案为：左；铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2+4e +2H2O=4OH ，使左端附近溶液c(OH ) > c(H+)，溶液呈碱性；
（3）①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气，同时产生氢氧根，化学方程式是2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑，故答案为：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑；
②由电源可知，与负极相连的为阴极，c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH ，OH 在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出，故答案为：c；c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O + 2e =O2 ↑+ 2OH ，OH 在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出；
③阳极产生的氯气会和水发生反应，存在着下列平衡：Cl2+H2OHCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集，故答案为：Cl2 + H2O HCl + HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集；
（4）①Li+得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示电子流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应；
②阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有OH-和Cl-等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是2H2O 4e = O2↑ + 4H+；2Cl 2e =Cl2 ↑。
8．(1)
(2)1.12L
(3) 阴 5.6 58.5
【分析】根据装置图可以知道，左侧为原电池，右侧为电解池。原电池中电极a苯酚失电子转化为CO2，所以电极a为负极，则电极b为正极；在电解池中，根据电源正对阳极，负极对阴极，可知电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。
【详解】（1）①电极D为阴极，阳离子H+和SO移向电极D，H+优先得电子，故电极反应为；②甲装置为电解池，且A、B为惰性电极，电解质为CuSO4；阳离子Cu2+和H+移向阴极B反应，Cu2+优先得电子被还原为Cu，阴离子OH-和SO移向阳极，OH-优先失电子被还原为O2，故甲中总反应的离子方程式为。
（2）若甲是铁片镀铜装置，则阳极A为单质Cu，电极反应为，阴极B为镀件铁片，电极反应为Cu2++2e-=Cu, 当B和A的质量差为17.8g时,电极A质量减小6.4g，电极B质量增加6.4g，通过电极反应可知，转移电子数为×2=0.2mol,根据电荷守恒，电极C（阳极）将失去0.2mol电子，根据电极C的电极反应，生成氧气为0.05mol，体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
（3）①左侧原电池中NaCl溶液转化为淡水，可知Na+移向正极b，Cl-移向负极a，所以离子交换膜A为阴离子交换膜；②电极a中反应物苯酚转化为CO2，其中苯酚中C的化合价为-价，CO2中的C的化合价为+4价，转移电子数目为28，故a电极反应为；③根据a电极反应可知，每消除1mol苯酚转移电子28mol，b电极反应为2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O,转移28mol电子时，消除NO=5.6mol；当电路中转移1mol电子时，有1mol的Na+移向正极，1molde Cl-移向负极，模拟海水理论上除去1mol，即58.5gNaCl。
【点睛】在书写电极反应式时，要根据电解质的酸碱性分析电极反应的产物是否能稳定存在，如果产物能与电解质的离子继续反应，就要合在一起写出总式，才是正确的电极反应式。有时燃料电池的负极反应会较复杂，我们可以先写出总反应，再写正极反应，最后根据总反应和正极反应写出负极反应。
9．(1) Pb 阴极反应，浓度增大；通过阳离子交换膜进入阴极室
(2)
(3) 13.3% (或其他合理答案)
【详解】（1）①铅蓄电池中Pb电极为负极，电极为正极，由图可知，铁片为阳极，失去电子生成，则铂片为阴极，与Pb极相连；
②铁片为阳极，失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：；
③阴极反应，浓度增大；通过阳离子交换膜进入阴极室。
（2）K2FeO4在中性溶液中快速分解产生O2，可知K2FeO4和水反应产生O2，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为。
（3）①Fe→，Fe的化合价从0价变为+6价，Fe→FeOOH，Fe的化合价从0变为+3价。S(K2FeO4)=60%，说明40%的Fe转化为了FeOOH，假设共有1molFe，则n(生成所用的电子)=1mol×60%×6=3.6mol，n(通过电极的电子)= =9mol，则n(生成FeOOH所用的电子)=1mol×40%×3=1.2mol，η(FeOOH)= ×100%=13.3%。
②η(K2FeO4)+η(FeOOH)＜100%，说明不只有Fe被氧化失去电子，阳极还有水(或OH )放电。
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