2022届高三化学一轮复习专题七电化学腐蚀与防护含解析

这是一份2022届高三化学一轮复习专题七电化学腐蚀与防护含解析，共24页。试卷主要包含了单选题，填空题等内容，欢迎下载使用。

电化学腐蚀与防护
一、单选题（本大题共15小题，共45分）
1. 据统计，金属腐蚀造成的损失远远超过火灾、水灾等自然灾害的总和，越来越被世界各国所重视，下面金属的防腐措施中，使用牺牲阳极的阴极保护法的是(    )
A. 汽车底盘喷涂油漆 B. 掺防腐的金属制成不锈钢菜刀
C. 地下钢管连接锌块 D. 钢闸门连接电源负极
2. 下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(    )
A. 钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：O2+2H2O+4e-=4OH-
B. 当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C. 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D. 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
3. 下列各装置中都盛有0.1mol⋅L-1 的NaCl溶液，放置相同时间后，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是(    )
A. ③①④② B. ①②④③ C. ②①④③ D. ②①③④
4. 下列叙述中正确的是(      )
A. 电子工业中，用三氯化铁溶液腐蚀铜箔印刷线路板，发生的反应属于电化学腐蚀
B. 钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大
C. 如图所示的装置可防止铁钉生锈
D. 电解精炼铜时，阳极和阴极的质量变化相等

5. 下列说法正确的是
A. 氯碱工业的电解槽示意图如上图所示，电解槽中应使用阴离子交换膜
B. 在铁表面镀锌时，锌应与电源的负极相连
C. 为防止轮船的腐蚀，可在船底焊接镁块
D. 电解精炼铜时，阴阳两极质量的变化应相等
6. 如图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(    )
A. ③>②>④>① B. ②>①>③>④
C. ④>②>③>① D. ④>②>①>③
7. 关于下列装置的描述正确的是(    )
A. 甲装置可用于电解精炼铜
B. 乙装置红墨水水柱两边液面变为左低右高
C. 丙装置中的交换膜为阴离子交换膜
D. 丁装置可达到保护铁闸门的作用
8. 关于下列各装置图的叙述不正确的是(    )
A. 用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是CuSO4溶液
B. 图②装置盐桥中KCl的Cl-移向左烧杯
C. 图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护
D. 图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量相同
9. 将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(    )
A. 阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+
B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

10. 城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是 (    )
A. 该装置能够将电能转化为化学能
B. 管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe-2e-=Fe2+
C. 如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀
D. 钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜
11. 化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述正确的是(    )
A. 钢铁发生析氢腐蚀时，H+得电子释放出H2，钢铁被腐蚀
B. 钢铁发生吸氧腐蚀时，OH-失电子释放出O2，钢铁被腐蚀
C. 船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体
D. 外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门
12. 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是(    )
A. a和b不连接时，铁片上不会有金属铜析出
B. 无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
C. a和b用导线连接时，电流方向从b到a
D. a和b用导线连接时，Fe片上发生氧化反应，溶液中SO42-向铜电极移动

13. 利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，有关说法正确的是(    )
A. 铝罐不会被腐蚀
B. 石墨棒上发生的反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
C. 石墨棒应与玩具电机的负极相连
D. 该电池工作一段时间后石墨棒的质量会增加
14. 利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、NO3-等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是(    )
A. 反应①②③④均在正极发生
B. 单位时间内，三氯乙烯脱去a mol Cl时ne=a mol
C. ④的电极反应式为NO3-+10H++6e-=NH4++3H2O
D. 增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量，可使nt增大
15. 碳钢广泛应用在石油化工设备管道等领域，随着深层石油天然气的开采，石油和天然气中含有的CO2及水引起的腐蚀问题(俗称二氧化碳腐蚀)引起了广泛关注。深井中二氧化碳腐蚀的主要过程如下所示：
负极：Fe(s)+2HCO3-(aq)-2e-=FeCO3(s)+H2CO3(aq)(主要)
正极：2H2CO3(aq)+2e-=H2↑+2HCO3-(aq)(主要)
下列说法不正确的是
A. 钢铁在CO2水溶液中的腐蚀总反应可表示为CO2+H2O+Fe=FeCO3+H2
B. 深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为化学腐蚀
C. 碳钢管道在深井中的腐蚀与油气层中盐份含量有关，盐份含量高腐蚀速率会加快
D. 腐蚀过程表明含有CO2的溶液其腐蚀性比相同pH值的HCl溶液腐蚀性更强
二、填空题（本大题共5小题，共55分）
16. (1)如图所示装置，若烧杯中溶液为稀硫酸，则正极反应为______.若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极反应为______将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，电池总反应为______。

(2)钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义①下列各种情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序为______。

②利用图装置，可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为碳棒，开关K置于M处，则碳棒发生的电极反应为______，产生氢氧化铁的化学方程式为______若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______。
(3)利用氧化还原反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2可设计出原电池。在方框内如图画出所设计的双液原电池的示意图，并标出正负极材料和电解质溶液______。

17. 钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为__________________。
(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。


①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________________处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________。
(3)图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量____3.2 g(填“<”“>”或“=”)。
(4)图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是______________________；若将开关K置于N处，发生的总反应是___________________。
18. 钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中涉及的有关问题：
(1)生产中可用稀盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入稀盐酸中，当铁锈被除尽，盐酸消耗尽后溶液中发生的化合反应的化学方程式是________________。 
(2)下列装置中可防止铁棒被腐蚀的是____(填字母)。 
(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置示意图如图。

①A电极对应的金属是____(填元素名称)，B电极的电极反应是_____________。 
②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为____mol。 
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因_________________________________。 
19. Ⅰ.能量之间可相互转化：电解食盐水制备氯气是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应的标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)以铜片为电极之一，硫酸铜溶液为电解质溶液，_______________ 原电池甲只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_______________
(3)甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是___________，其原因是_________________________________
(4)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为了减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在上述的材料中应选_________作阳极。

Ⅱ. CO与H2反应还可制备C2H5OH，C2H5OH可作为燃料使用，用C2H5OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：


电池总反应为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，则d电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为__________________。若线路中转移2 mol电子，则上述燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为______ L。
20. 电化学与我们的生活有着密切的联系，请结合电化学知识回答下列有关问题．
(1)炒过菜的铁锅未及时洗净残液中含有，不久便会腐蚀而出现红棕色锈斑，试回答：铁锅的锈蚀属于______填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”，铁锅锈蚀的负极反应式为：___________________；
(2)下图是一个电化学过程的示意图．


已知甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
甲池是______装置(填“原电池”或“电解池”)，乙池是______装置(填“原电池”或“电解池”)；甲池中通O2一极的电极反应式为__________________________.乙池中，电极质量增加的是            (填”A”或“B”)写出A电极的电极反应式：______________________ 。
答案和解析
1.【答案】C

【解析】
【分析】
本题考查了金属的腐蚀与防护，侧重考查基础知识与基本能力，明确原电池原理即可解答，题目难度不大。
【解答】
解：金属防腐的措施中，使用牺牲阳极的阴极保护法，说明该装置构成原电池，被保护的金属作正极，
A.汽车底盘喷涂油漆，阻止Fe与空气、水接触，从而防止金属被腐蚀，属于物理方法，故A错误；
B.掺防腐的金属制成不锈钢菜刀，是改变物质内部结构而防止金属被腐蚀，没有形成原电池，不属于牺牲阳极的阴极保护法，故B错误；
C.地下钢管连接锌块，Fe、Zn电解质溶液构成原电池，Fe失电子能力小于Zn而作正极被保护，所以该保护方法属于牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D.钢闸门连接电源负极作阴极被保护，该保护方法属于外接电源的阴极保护法，故D错误；
故选：C。  
2.【答案】D

【解析】解：A.弱碱性条件下，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-，故A正确；
B.锌、铁和电解质溶液可形成原电池，锌作负极，铁做正极，加快了锌的腐蚀，对铁制品起保护作用，故B正确；
C.铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，铁作正极被保护，该方法是采用了牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；
D.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，若与外加直流电源的正极相连，则输油管做阳极，更易被腐蚀，故D错误；
本题考查了金属的腐蚀与防护，明确原电池原理即可解答，作原电池负极或电解池阳极的金属加速被腐蚀，难度不大。

3.【答案】C

【解析】
【分析】
本题考查不同条件下金属腐蚀的快慢，明确腐蚀快慢为：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀即可解答。
【解答】
电化学腐蚀较化学腐蚀快，金属得到保护时，腐蚀较慢，作原电池正极和电解池阴极的金属被保护；
①中锌作负极，发生电化学腐蚀，加快锌的腐蚀，②中锌作电解池阳极，在外加电源的作用下，更加快锌的腐蚀，③中锌作电解池阴极，不易被腐蚀，④中发生化学腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③。
故选：C。  
4.【答案】B

【解析】
【分析】
本题主要考查电化学防腐蚀和电解精炼的原理，难度一般，注意电化学防腐蚀常用的两种方法是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
【解答】
A.用三氯化铁溶液腐蚀铜箔印刷线路板，直接发生氧化还原反应，是化学腐蚀，A项错误；
B.钢铁表面发生吸氧腐蚀时，正极反应为2H2O+O2+4e-= 4OH-，钢铁表面水膜的pH增大，B项正确；
C.铁钉与电源的正极相连，作阳极，会加快铁钉的腐蚀，C项错误；
D. 电解精炼铜时，阳极除了铜失去电子还会有其他活泼金属杂质失去电子，也有不活泼的金属沉降，阳极和阴极的质量变化不相等，D项错误。
故选B。  
5.【答案】C

【解析】
【分析】
本题考查电解原理及其应用，包括氯碱工业、金属腐蚀和防护、电解精炼，难度不大，侧重于考查学生的分析能力、对基础知识的综合应用能力。
【解答】
A. 氯碱工业使用离子交换膜是防止OH-移动到阳极与生成的氯气发生反应，所以应使用阳离子交换膜，故A选项错误；
B.电镀时，待镀物件与负极相连，做阴极，镀层金属与正极相连，做阳极，锌应与正极相连，故B选项错误；
C.在船底焊接镁块，形成原电池，镁做负极，对轮船起到保护作用，属于牺牲阳极的阴极保护法，故C选项正确；
D.电解精炼铜，阳极除了发生Cu-2e-=Cu2+反应外，还发生Zn-2e-=Zn2+ 、 Fe-2e-= Fe2+，而阴极只发生Cu2++2e-=Cu，所以两极质量变化不相等，故D选项错误。  
6.【答案】D

【解析】解：根据图知，②③装置是原电池，在③中锌比铁活泼，金属铁做正极被保护，②中金属铁比锡活泼，所以铁作负极加快腐蚀，而①发生化学腐蚀，速率较慢，做负极的腐蚀速率快，所以②>①>③，④装置是电解池，其中金属铁为阳极，腐蚀速率最快，所以腐蚀速率是④>②>①>③，
故选：D。
先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢和电解池的阴阳极腐蚀快慢来比较，从而确定腐蚀快慢顺序，电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。
本题考查了金属腐蚀快慢判断，为高频考点，明确铁发生的腐蚀类型及作何种电极即可解答，利用金属腐蚀与防护，采取合适措施防止铁被腐蚀，题目难度不大。

7.【答案】A

【解析】
【分析】
本题主要考查了原电池和电解池的工作原理，主要涉及金属的腐蚀和防护及电解池的应用的知识，掌握反应原理是解题关键，难度一般。
【解答】
A.甲装置粗铜作阳极，精铜作阴极，可用于电解精炼铜，故A正确；
B.乙装置是铁的腐蚀，左侧的试管中发生吸氧腐蚀，右侧的试管中发生析氢腐蚀，所以红墨水水柱两边液面变为左高右低，故B错误； 
C.丙装置中的交换膜为允许钠离子从左到右移动的阳离子交换膜，故C错误；
D.丁装置铁闸门作阳极，被腐蚀，故D错误。
故选A。  
8.【答案】D

【解析】
【分析】
本题综合考查原电池、电解池知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握原电池、电解池的工作原理，题目难度不大。
【解答】
A、根据装置图中电流方向可知，a电极为阳极、b电极为阴极，铁上镀铜时，Cu为阳极、Fe作阴极，电解质溶液可以是CuSO4溶液，即a电极为Cu、b电极为Fe，故A不符合题意；
B、双液铜锌原电池中，Zn为负极、Cu为正极，原电池工作时：阳离子移向正极、阴离子移向负极，即盐桥中KCl的Cl-移向负极Zn，移向左烧杯，故B不符合题意；
C、图③装置是利用电解原理防止钢闸门生锈，即外加电流的阴极保护法，其中钢闸门接外加电源的负极，作阴极，被保护，故C不符合题意；
D、图④中两装置均为原电池，左侧Al电极为负极，电极反应式为Al-3e-=Al3+，右侧Zn电极为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的关系式为2Al～3Zn，即n(Al)：n(Zn)=2：3，消耗负极材料的物质的量不同，故D符合题意。 
故选：D。  
9.【答案】C

【解析】解：A、阴极其实是原电池的正极，阴极发生还原反应，故A错误；
B、金属M的活泼性比Fe的活泼性强才能保护铁不被腐蚀，故B错误；
C、当钢铁设施做原电池的正极时被保护，将导线与金属M相连，M做负极，电子沿着导线进入钢铁设施表面，钢铁设施表面因积累大量电子而被保护，故C正确；
D、海水中有大量的电解质溶液，更容易腐蚀，故D错误。
故选C。
本题考查了金属的电化学腐蚀和防护，难度不大，应注意的是原电池的正极、电解池的阴极被保护。

10.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查金属的电化学腐蚀与防护，需要理解原电池和电解池的基本原理，难度一般。
【解答】
A.该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，故A正确；
B.右端与电源负极相连，应发生得电子的还原反应，且腐蚀减缓，故B错误；
C.如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，故C正确；
D.根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，故D正确。
故选B。  
11.【答案】A

【解析】
【分析】
本题考查了金属电化腐蚀的实质分析，根据原电池原理和电解池原理分析解答，题目较简单。
【解答】
A.发生析氢腐蚀时Fe作负极，失电子发生氧化反应，被腐蚀，氢离子在正极得电子析出氢气，故A正确；
B.发生吸氧腐蚀时，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，故B错误；
C.在原电池中，活泼金属做负极，失电子发生氧化反应，所以船底镶嵌锌块，锌作负极发生氧化反应而被消耗，以保护船体，故C错误；
D.金属与外接电源的负极相连时，作电解池的阴极，被保护，所以外加电源的负极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门，故D错误。
故选A。  
12.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查了原电池原理，明确离子的颜色、电极上发生的反应即可解答，注意铁发生电化学腐蚀生成亚铁离子而不是铁离子，题目难度中等。
【解答】
A.a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应而发生化学腐蚀，铁片上会有金属铜析出，故A错误；
B.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，都生成亚铁离子，溶液由蓝色变为浅绿色，故B正确；
C、电流由正极沿导线流向负极，所以电流方向从a到b，故C错误；
D、原电池中阴离子向负极移动，所以SO42-向铁电极移动，故D错误；
故选：B。  
13.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查了金属的腐蚀与防护，为高频考点，明确原电池原理是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质溶液酸碱性书写，难度中等。
【解答】
碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极。负极上铝失电子发生氧化反应，正极上溶解在水中的氧气得电子发生还原反应；原电池放电时，正极应与玩具电机的正极相连。 
A.碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，铝失电子生成铝离子，所以铝罐逐渐被腐蚀，故A错误；
B.碳棒、铝罐和食盐水构成了原电池，较活泼的金属铝作负极，导电的非金属碳棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；
C.碳棒作原电池的正极，所以应与玩具电机的正极相连，故C错误；
D.在原电池工作时，炭棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，由此可知炭棒的质量不会改变，故D错误。  
14.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查有关从图中分析相关知识的能力，难度中等，能识图并与相关知识结合是解答的关键。
【解答】
A.由修复过程图可知这些反应都是前后有化合价变化，反应①②③④均是得电子的反应，故为正极，故A正确；
B.三氯乙烯中碳化合价为+1，乙烯中碳化合价为+2，1mol三氯乙烯转化为1mol乙烯时得6mol电子，脱去3mol氯原子，所以三氯乙烯脱去a mol Cl时ne=2a mol，故B错误；
C.由图可知N元素化合价变化可以有如下转化硝酸根离子得8个电子转化为铵根离子，由于生成物中有铵离子，所以只能用氢离子与水来配平反应，而不能用水与氢氧根来配平，所以④的电极反应式为NO3-+10H++6e-=NH4++3H2O，故C正确；
D.增大单位体积水体中微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接触面积，加快ZVI释放电子速率，可使nt增大，故D正确。
故选B。  
15.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查原电池原理、电极方程式的书写、金属的腐蚀等，题目难度不大，熟练掌握原电池原理是解题的关键。
【解答】
A.由题目信息可知，负极：、正极：，所以总反应方程式为：CO2+H2O+Fe=FeCO3+H2，故A正确；
B.深井中二氧化碳对碳钢的腐蚀主要为电化学腐蚀，不是化学腐蚀，故B错误；
C.碳钢管道在深井中的腐蚀中，盐份含量高，则导电能力越强，腐蚀速率会加快，故C正确；
D.碳酸是弱酸，盐酸是强酸，所以含有CO2的溶液中碳酸的浓度比相同pH值的HCl溶液的浓度要大，腐蚀性更强，故D正确。
故选B。  
16.【答案】2H++2e-=H2↑  Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O  (5)>(2)>(1)>(3)>(4)  N  O2+4e-+2H2O=4OH-  4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3  牺牲阳极保护法 

【解析】解：(1)烧杯中溶液为稀硫酸，则较不活泼的金属Al是正极，正极发生还原反应为：2H++2e-=H2↑，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，金属镁和氢氧化钠之间不会发生反应，则金属Al是负极，负极发生氧化反应为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，Cu-2e-=Cu2+，总的反应是金属铜和浓硝酸之间的反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，
故答案为：2H++2e-=H2↑；Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；
(2)①根据图知，(2)(3)装置是原电池，在(2)中，金属铁做负极，(3)中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀，所以(2)>(3)，(4)(5)装置是电解池，(4)中金属铁为阴极，(5)中金属铁为阳极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即(5)>(4)，
根据电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，所以铁腐蚀快慢顺序为：(5)>(2)>(1)>(3)>(4)，
故答案为：(5)>(2)>(1)>(3)>(4)；
②若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处，若X为碳棒，开关K置于M处，碳棒是正极，铁件是负极，正极上发生还原反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，负极上是氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，总反应为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，氢氧化亚铁不稳定，会被氧气氧化，转化为氢氧化铁：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，
故答案为：N；O2+4e-+2H2O=4OH-；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；牺牲阳极的阴极保护法；
(3)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，则该原电池为：，
故答案为：。
(1)烧杯中溶液为稀硫酸，则较不活泼的金属Al是正极，正极发生还原反应，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，金属镁和氢氧化钠之间不会发生反应，则金属Al是负极，负极发生氧化反应，插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子；
(2)①先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢比较，作原电池负极和电解池阳极的金属易被腐蚀，作原电池正极或电解池阴极的金属易被保护，金属腐蚀快慢顺序是：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀；
②若K为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe连接电源的负极；开关K置于M处，则发生金属贴的吸氧腐蚀，金属铁是负极，碳棒是正极，若K为锌，开关K置于M处，金属锌是负极，金属铁是正极，正极被保护，负极被腐蚀；
(3)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，负极上Cu失电子发生氧化反应、正极上铁离子得电子发生还原反应。
本题考查了金属的腐蚀与防护、原电池工作原理的应用等知识，明确原电池和电解池原理是解本题关键，知道作原电池负极或电解池阳极的金属易被腐蚀，会写电极反应式是重点，难度不大。

17.【答案】(1)Fe+2FeCl3=3FeCl2                                         
(2)①N
②牺牲阳极的阴极保护法            
(3)<                                       
(4)2Fe3++2e-=2Fe2+Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+


【解析】
【分析】
本题考查了原电池和电解池原理，根据原电池中正负极上得失电子及电极反应式来分析解答即可，题目难度中等。
【解答】
(1)铁锈的成分为Fe2O3，能和酸反应生成盐和水，离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，铁锈除尽后溶液中的氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，化学方程式为：Fe+2FeCl3=3FeCl2 ，故答案为：Fe+2FeCl3=3FeCl2 ； 
(2)①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处，故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称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； 
(3)图中若X为粗铜，此装置为电镀装置，即在铁件上镀铜，阴极反应：Cu2++2e-=Cu，铁件质量增加3.2g即为铜的质量，阳极上是粗铜中含有的较活泼的金属先反应，铜后反应，所以溶解的铜的质量小于3.2g，故答案为：<；
(4)若X为铜，开关在M处，则为原电池，铁做负极，铜做正极，铜电极的反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，若将开关在N处，则为电解池，实现的是铜与氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，总反应为u+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，故答案为：2Fe3++2e-=2Fe2+； Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。
  
18.【答案】(1)2FeCl3+Fe=3FeCl2
(2)BD
(3)①铜；Cu2++2e-=Cu
②0.08
③镀铜铁镀层破损后，铜、铁在潮湿环境中构成原电池，铁作负极，加速了铁的腐蚀；而镀锌铁镀层破损后，铁、锌在潮湿环境中构成原电池，铁作正极，被保护(其他合理答案也可)


【解析】
【分析】
本题考查了原电池和电解池原理，明确原电池的构成条件是解本题关键，难点是(3)②中转移电子的物质的量的计算，注意阴阳极上质量差的计算方法，为易错点。
【解答】
(1)氧化铁可以和盐酸之间反应生成氯化铁和水，当铁锈除净后，金属铁可以和氯化铁之间反应得到氯化亚铁，即2FeCl3+Fe=3FeCl2；
故答案为：2FeCl3+Fe=3FeCl2；
(2)B装置中，金属铁做原电池的正极，被保护，不易生锈，D装置中，金属铁作阴极，被保护起来，C装置具备金属生锈的条件，A装置中，金属铁是原电池的负极，易被腐蚀；
故答案为：BD；
(3)①在铁件的表面镀铜，金属铜必须是阳极材料，发生电极本身失电子的氧化反应，且金属铁为阴极，发生电极反应：Cu2++2e-=Cu；
故答案为：铜；Cu2++2e-=Cu；
②阳极上铜质量减少，阴极上铜质量增加，二者质量差为5.12g时，阴极上析出铜的质量为2.56g，根据铜和转移电子之间的关系式知，转移电子的物质的量=2.56g64g/mol×2=0.08mol；
故答案为：0.08；
③镀铜铁中由于铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，但是镀锌的铁镀层破损后，金属Zn为负极，金属铁为正极，正极金属被保护；
故答案为：镀铜铁镀层破损后，铜、铁在潮湿环境中构成原电池，铁作负极，加速了铁的腐蚀；而镀锌铁镀层破损后，铁、锌在潮湿环境中构成原电池，铁作正极，被保护(其他合理答案也可)。
  
19.【答案】(1)
(2)有红色固体生成，负极被腐蚀
(3)甲  电池乙负极可与CuSO4 (aq)直接发生反应，导致部分化学能转化为热能，电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能再转化为电能时损耗较小
(4)锌片


【解析】
【分析】
本题考查原电池的工作原理、电极反应式书写、燃料电池、设计原电池、金属防腐蚀和电化学计算，综合性强，难度一般。
【解答】
Ⅰ.(1)在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，如图示设计原电池，锌做负极，铜做正极，原电池的甲装置示意图为：
，
故答案为：；
(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，依据原电池反应的原理，需要选用比铜活泼的锌做负极，形成原电池，由于Zn直接与CuSO  4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出，
故答案为：有红色固体生成，负极被腐蚀；
(3)甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，因为甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能；而乙中的活泼金属还可以与CuSO4溶液发生置换反应，部分能量转化为热能，故甲电池(使用盐桥)可以避免锌和铜离子的接触，从而避免能量损失，提高电流效率，提供稳定的电流，
故答案为：甲；电池乙负极可与CuSO4 (aq)直接发生反应，导致部分化学能转化为热能，电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能再转化为电能时损耗较小；
(4)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀，
故答案为：锌片；
Ⅱ. 根据图中质子移动方向或电子移动方向，可知d电极是正极，c电极是负极，在负极乙醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，根据电池总反应可知参加反应的氧气和转移电子之间的关系为：O2--4e-， 所以线路中转移2 mol电子，消耗的O2为0.5mol，在标况下的体积为11.2L，
故答案为：正极；C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+；11.2。
  
20.【答案】(1)吸氧腐蚀；Fe-2e-=Fe2+；
(2)①原电池；电解池；O2+2H2O+4e-=4OH-；A；Cu2++  2e- = Cu。


【解析】
【分析】
本题主要考查电化学知识，注意原电池和电解池的区别与联系，掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的常见例子，题目难度不大，
【解答】
(1)中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，负极反应为物质失去电子，发生氧化反应，则铁锅锈蚀的负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
故答案为吸氧腐蚀；Fe-2e-=Fe2+；
(2)①根据装置图，甲池为燃料电池，做原电池，通O2的一极是原电池正极，考虑到溶液是碱性的，根据电荷守恒判断，该电极得到电子发生还原反应，生成OH-，则通O2一极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；乙池得到甲池的电能，做电解池，根据装置图分析，Fe极连接原电池负极，电极Fe不参与电极反应，Fe电极析出金属Cu，电极反应式 Cu2++  2e- = Cu，所以A极质量增加，
故答案为原电池；电解池；O2+2H2O+4e-=4OH-；A；Cu2++  2e- = Cu。