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人教版高中化学选修4 4.4《金属的电化学腐蚀与防护》同步练习(解析版)
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选修4第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护(解析版)
第I卷(选择题)
一、单选题
1.为了减缓地下钢管的腐蚀,下列措施可行的是( )
A.钢管与镁块相连 B.钢管与铜板相连
C.钢管与铅板相连 D.钢管与直流电源正极相连
【答案】A
【解析】
A.由于金属活动性Mg>Fe,所以钢管与镁块相连,构成原电池时,钢管为正极,Fe被保护,首先腐蚀的是镁,A符合题意;
B.由于金属活动性Fe>Cu,所以钢管与铜板相连,构成原电池时,钢管为负极,发生氧化反应,导致腐蚀加快,B不符合题意;
C.金属活动性Fe>Pb,所以钢管与铅板相连构成原电池时,钢管为负极,发生氧化反应,导致腐蚀加快,C不符合题意;
D.钢管与直流电源正极相连,作阳极,失去电子,发生氧化反应,腐蚀速率大大加快,D不符合题意;
答案选A。
2.如图所示试管中的铁钉腐蚀最快的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
形成原电池能加快金属的腐蚀速率,Fe与铜离子发生置换反应生成Cu,Cu、Fe和电解质溶液形成原电池,Fe作负极被腐蚀,所以D中腐蚀速率最快。
故选:D。
3.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是( )
A.在某些工具的机械转动部位刷油漆以防锈
B.衣架和电线外面包上一层塑料层以防锈
C.在钢材制造的大型船舶上装上一定数量的锌块
D.自行车的钢圈和车铃上镀上一层铬,既耐腐蚀又美观耐磨
【答案】A
【解析】
A.在某些工具的机械转动部位刷油漆,能隔绝空气和水,但转动部位漆易脱落,应该涂油,故A错误;
B.衣架和电线外面包上一层塑料层,能隔绝空气和水,所以能防锈,故B正确;
C.在钢材制造的大型船舶上装上一定数量的锌块,Fe、Zn和海水构成原电池,Zn易失电子作负极、Fe作正极,所以被保护,故C正确;
D.自行车的钢圈和车铃上镀上一层铬,能隔绝空气和水,且Cr不易发生腐蚀,所以能防止铁生锈,故D正确;
答案选A。
4.钢铁腐蚀发生得最普遍的是( )
A.化学腐蚀 B.析氢腐蚀 C.吸氧腐蚀 D.酸碱腐蚀
【答案】C
【解析】
钢铁的化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍的多,且腐蚀速度也快得多,在钢铁的电化学腐蚀中,在酸性条件下发生析氢腐蚀,在弱酸性、中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀,所以钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍;
故选C。
5.下列说法正确的是( )
A.煤是无机化合物,天然气和石油是有机化合物
B.氢能属于可再生能源
C.现实生活中,化学腐蚀现象比电化学腐蚀现象更严重
D.铅蓄电池属于一次电池
【答案】B
【解析】
A.煤是多种有机物和无机物的混合物,主要成分是碳单质,不是化合物,选项A错误;
B.氢能能通过电解水等方法获得,属于可再生能源,选项B正确;
C.电化学腐蚀加速负极金属被腐蚀,比化学腐蚀快,危害更大,选项C错误;
D.铅蓄电池为可充电电池,可以重复使用,不属于一次电池,选项D错误;
答案选B。
6.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中不正确的( )
A.此过程中铜并不被腐蚀
B.此过程中正极电极反应式为:2H++2e- = H2↑
C.此过程中电子从Fe移向Cu
D.此过程中还涉及到反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
【答案】B
【解析】
根据图片知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。则
A.该原电池中铜作正极,Fe作负极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,则此过程中铁被腐蚀,铜不被腐蚀,A正确;
B.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,B错误;
C.该原电池放电时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,C正确;
D.此过程中铁被腐蚀负极上发生的电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁,反应方程式为:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,D正确;
答案选B。
7.为了减少钢管因锈蚀造成的损失,某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中,钢管主要发生析氢腐蚀
B.电子由金属棒M沿导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中,向金属棒M移动,抑制与铁的反应
D.该方法称为牺牲阳极的阴极保护法
【答案】C
【解析】
A.在酸性环境下,钢铁发生析氢腐蚀,A正确;
B.为了减少钢管的损失,金属棒M、钢管与潮湿的酸性土壤形成原电池,其中金属棒M作负极,金属棒M失去的电子通过导线流向钢管,保护钢管不被腐蚀,B正确;
C.潮湿的酸性土壤中存在大量氢离子,氢离子移动到正极上得电子被还原,即移动到钢管上得电子,产生氢气,C错误;
D.该方法利用了原电池原理,称为牺牲阳极的阴极保护法,D正确;
答案选C。
8.在具支试管中加入铁粉和活性炭的混合物,然后注入少量稀盐酸,立即塞上橡胶塞组成如图所示装置。下列有关说法错误的是( )
A.铁一定发生析氢腐蚀
B.铁可能会发生吸氧腐蚀
C.若改用NaOH溶液,腐蚀不再发生
D.若改用食盐水,一段时间后导气管内液面高于导管外
【答案】C
【解析】
A.酸性条件下,钢铁发生析氢腐蚀,故A正确;
B.当盐酸反应完,即发生吸氧腐蚀,铁可能会发生吸氧腐蚀,故B正确;
C.若改用NaOH溶液,溶液显碱性,发生吸氧腐蚀,故C错误;
D.若改用食盐水,发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,气体减少,所以导气管内液面高于导管外,故D正确。
故答案为C。
9.下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
A.铁与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,腐蚀速率会加快,故A错误;
B.铁与直流电源的负极相连,做电解池的阴极,该方法为外加直流电源的阴极保护法,能使铁受到保护不被腐蚀,故B正确;
C.铁的金属性强于锡,铁、锡在海水中构成原电池,铁做负极,腐蚀速率会加快,故C错误;
D.铁与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,腐蚀速率会加快,故D错误;
故选B。
10.下列电化学装置及用途正确的是
A
B
C
D
铜的精炼
铁上镀银
防止Fe被腐蚀
构成铜锌原电池
【答案】C
【解析】
A. 根据电解原理,铜的精炼中,粗铜作阳极,与电源的正极相连,纯铜作阴极,与电源的负极相连,故A错误;
B. 电镀,镀件作阴极,镀层金属作阳极,即Fe为阴极,Ag为阳极,故B错误;
C. 该装置为电解池装置,Fe为阴极,根据电解原理,Fe不参与反应,即该装置能防止Fe被腐蚀,故C正确;
D.锌与硫酸铜直接反应,没有电流产生,不能构成原电池;锌电极应盛放ZnSO4溶液,Cu电极盛放CuSO4溶液,这样才能构成原电池,故D错误;
答案为C。
11.铜锈的主要成分有 Cu2(OH)2CO3 和 Cu2(OH)3Cl,结构如图所示。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈, 下列说法不正确的是( )
A.上述铜锈的形成过程中,铜均为负极
B.Cu2(OH)2CO3 结构致密,属于无害锈
C.在文物表面涂抹饱和食盐水,能够对文物起到保护作用
D.上述铜锈的形成过程中,正极电极反应式均为O2+4e−+2H2O=4OH−
【答案】C
【解析】
A. Cu生成铜锈,化合价由0价升高为+2价,发生氧化反应,铜作负极,A正确;
B. Cu2(OH)2CO3结构致密,能防止Cu的腐蚀,属于无害锈,Cu2(OH)3Cl结构疏松,不能防止Cu的腐蚀,属于有害锈,B正确;
C.青铜器文物表面涂抹饱和食盐水,可构成原电池,加快Cu的腐蚀生成疏松的Cu2(OH)3Cl,不能起到保护的作用,C错误;
D.铜作负极,氧气作正极,氧气在碱性条件下发生还原反应,其电极反应式为:O2+4e−+2H2O=4OH−,D正确;
故答案为:C。
12.某小组为研究金属的腐蚀与防护,设计如图所示装置。下列叙述正确的是( )
A.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于M处
B.若X为碳棒,开关K置于N处,会加快铁的腐蚀
C.若X为锌,开关K置于M处,是牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为锌,开关K置于N处,铁电极发生的反应为:Fe-2e-=Fe3+
【答案】C
【解析】
A.若X为碳棒,当开关K置于N处时,形成电解池,铁做阴极被保护,能减缓铁的腐蚀,故A错误;
B.当X为碳棒,开关K置于N处时,形成电解池,铁做阴极被保护,能减缓铁的腐蚀,故B错误;
C.当X为锌时,开关K置于M处,形成原电池,铁做原电池的正极被保护,即为牺牲阳极的阴极保护法,故C正确;
D.当X为锌时,开关K置于N处,形成电解池,铁做阴极,故阴极上的电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故D错误。
答案选C。
13.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B.图②,若断开电源,钢闸门将发生析氢腐蚀
C.图②,若将钢闸门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀
D.图③,若金属M 比 Fe 活泼,可防止输水管腐蚀
【答案】B
【解析】
A. 图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈,放在潮湿的空气中易生锈,故A正确;
B. 图②,若断开电源,电解质是中性或弱碱性环境,钢闸门将发生吸氧腐蚀,故B错误;
C. 图②,若将钢闸门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀,防腐方法为外加电流的阴极保护法,故C正确;
D. 图③,若金属M比Fe活泼,可防止输水管腐蚀,让M作负极,Fe作正极,叫牺牲阳极的阴极保护法,故D正确。
综上所述,答案为B。
14.钢板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.负极反应式为:2H++2e-→H2↑
B.此过程中铁做负极,被氧化
C.此过程中铜会被腐蚀,发生氧化反应
D.此过程中电子从Fe移向Cu,铁铆钉发生还原反应
【答案】B
【解析】
A. 吸氧腐蚀形成的是原电池,负极铁失电子被氧化成Fe2+,故A错误;
B. 此过程中Fe失电子被氧化成Fe2+,所以铁做负极,被氧化,故B正确;
C. 该原电池中铜作正极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,故C错误;
D. 此过程中铁柳钉失电子发生氧化反应,故D错误;
故答案为B。
15.下图中烧杯里盛的是海水,铁被腐蚀由快到慢的顺序是( )
A.③>②>①>⑤>④ B.④>②>①>③>⑤ C.③>②>④>⑤>① D.④>⑤>②>③>①
【答案】A
【解析】
根据图知:①铁为活泼金属,发生的是化学腐蚀;
②为原电池装置,Fe较Sn活泼,为原电池的负极,发生氧化反应被腐蚀;
③为电解池装置,Fe连接电源正极,为电解池的阳极,发生氧化反应被腐蚀;
④为电解池装置,Fe连接电源负极,为电解池的阴极而被保护;
⑤为原电池装置,Fe较Zn不活泼,为原电池的正极而被保护;
由金属腐蚀快慢顺序:电解池的阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极可知,腐蚀速率由快到慢的顺序为③②①⑤④;
答案选A。
16.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是( )
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
FeO2﹣
A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时,正极反应为O2+4H++4e→2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓
【答案】C
【解析】
在强酸性条件下,碳钢发生析氢腐蚀,在弱酸性、中性、碱性条件下,碳钢发生吸氧腐蚀,据此分析解答。
A.当pH<4溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为:2H++2e-=H2↑,故A正确;
B.当pH>6溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,因此主要得到铁的氧化物,故B正确;
C.在pH>14溶液中,碳钢发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,故C错误;
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,正极上氧气浓度减小,生成氢氧根离子速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,故D正确;
故选C。
17.右图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置,有关说法正确的是( )
A.该装置为电解池
B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn
C.若加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化,不需要更换
【答案】C
【解析】
A.根据图示,装置中没有电源,属于原电池,故A错误;
B.锌的活泼性比铁强,锌作负极,被腐蚀,本实验牺牲了金属Zn来保护金属Fe,故B错误;
C.锌的活泼性比铁强,锌作负极,铁没有被腐蚀,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀,故C正确;
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn会被腐蚀,需要不定期更换,故D错误;
故选C。
18.青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中,青铜基体是正极
B.若有64g Cu腐蚀,理论上耗氧体积为22.4L(标准状况)
C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,因为改变了反应的焓变
D.为防止腐蚀,可通过导线将铜器与直流电源负极相连
【答案】D
【解析】
A.根据图示可知,青铜基体电极有Cu2+产生,Cu化合价升高,发生氧化反应,作负极,A错误;
B.在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64g Cu腐蚀转移2mol电子,在标况下,理论上耗氧体积为,B错误;
C.反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关,故反应焓变不变,C错误;
D.将铜器与直流电源负极相连,则铜器做阴极,采用外加电流的阴极保护法防止腐蚀,D正确;
答案选D。
19.下图所示的实验,能达到实验目的的是( )
A
B
C
D
片刻后在 Fe 电极附近滴入铁氰化钾溶液
验证化学能转化为电能
证明温度对平衡移动的影响
验证 Fe 电极被保护
验证AgCl 溶解度大于Ag2S
【答案】B
【解析】
A.由图可知,该装置缺少盐桥,不能形成闭合回路,不能形成原电池,则不能验证化学能转化为电能,故A不能达到实验目的;
B.二氧化氮为红棕色气体,四氧化二氮为无色气体,利用气体颜色的深浅变化,可说明温度对化学平衡的影响,故B能达到实验目的;
C.由图可知,与电源正极相连的Fe电极为电解池阳极,铁失去电子发生氧化反应,加快Fe的腐蚀,不能验证Fe电极被保护,故C不能达到实验目的;
D.由图可知,AgNO3溶液过量,过量的Ag+能与S2-直接反应生成Ag2S沉淀,不存在AgCl与Ag2S的沉淀的转化,则不能证明AgCl溶解度大于Ag2S,故D不能达到实验目的;
故选B。
20.在潮湿的深层土壤中,钢管主要发生厌氧腐蚀,有关厌氧腐蚀的机理有多种,其中一种理论为厌氧细菌可促使SO42-与H2反应生成S2-,加速钢管的腐蚀,其反应原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.正极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2+2OH-
B.SO42-与H2的反应可表示为:4H2+SO42-S2-+4H2O
C.钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)3
D.在钢管表面镀锌可减缓钢管的腐蚀
【答案】C
【解析】
A.在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀,没有氧气参与反应,正极上水发生还原反应生成H2,电极反应式为2H2O +2e-=2OH-+H2,故A正确;
B.SO42-与H2在厌氧细菌的催化作用下反应生成S2-和H2O,根据电子守恒和元素守恒可知离子反应式为:4H2+SO42-S2-+4H2O,故B正确;
C.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式都是Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为2H++2e-=H2↑,SO42-与H2的反应可表示为:4H2+SO42-S2-+4H2O,亚铁离子和硫离子反应生成硫化亚铁,硫离子是多元弱酸阴离子,水解分步进行,水解的离子方程式为:S2-+H2O⇌HS-+OH-,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,所以钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)2,故C错误;
D.原电池中,作负极的金属加速被腐蚀,作正极的金属被保护,Fe、Zn和电解质溶液构成原电池时,锌更活泼,易失电子作负极,Fe作正极,所以Fe被保护,在钢管表面镀锌可以防止腐蚀,故D正确;
故答案为C。
第II卷(非选择题)
二、填空题
21.某研究小组对铁钉生锈进行研究
(1)经过较长时间后,甲同学观察到的现象是:上述图中的铁钉最容易生锈的是____(填序号)。
(2)在铁钉的锈蚀过程中,Fe发生了____(填“氧化”或“还原”反应)。
(3)铁生锈的外部条件是____。
(4)若为了防止铁钉生锈,该同学想在铁钉表面镀上一层金属,该金属最好是____。
A.锡 B.铜 C.锌
(5)水是一种宝贵的自然资源。下列做法会造成水污染的是_____(填序号)。
①生活污水任意排放 ②海上油轮原油泄漏 ③水力发电 ④农药化肥不合理施用
向含Hg2+的废水中加入Na2S以除去Hg2+,该反应的离子方程式为_____。
【答案】A 氧化 水、氧气 C ①②④ Hg2+ + S2- = HgS
【解析】
(1)A. 铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀;
B. 植物油隔绝空气,铁难以腐蚀;
C. 碱石灰吸水,在干燥的空气中铁难以腐蚀;
则经过较长时间后,最容易生锈的铁钉是A;
(2)铁为活泼金属,易失去电子而被氧化,则在铁钉的锈蚀过程中,Fe发生了氧化反应;
(3)铁在潮湿的空气中易发生原电池反应,发生吸氧腐蚀而被氧化,故铁生锈的外部条件是水、氧气;
(4)在铁表面镀上一层锌,锌比铁活泼,当镀层破损后,易腐蚀锌而保护铁,故选C;
(5)①生活污水任意排放,生活污水中含有P元素,造成水体富营养化,水质恶化,所以污染水资源,故选;
②海上油轮原油泄露,会造成水中鱼类大量死亡,水质恶化,故选;
③水力发电,污染小,能源利用高,不会污染水,故不选;
④农药化肥不合理施用,N、P、As等元素排放到水中,造成水体污染,故选;
故选①②④;
Hg2+和Na2S反应生成硫化汞沉淀,离子反应方程式为:Hg2++S2-=HgS↓。
22.铁及其化合物用途非常广泛。
(1)已知赤铁矿还原冶炼时是逐级进行的,已知:
(a) 3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) △H = a kJ·mol-1
(b) Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H =b kJ·mol-1
(c) Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2 (g) △H = c kJ·mol-1
①上述反应(a)平衡常数表达式为K=___________________。
②反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) △H =__________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)用类似冶炼铝的方法, 在600~1000℃时电解熔融的Fe2O3冶炼铁(装置示意图如图),该法除消耗能量较少外,另一最突出的优点是__________________________________;电解时阳极发生的电极反应为____________。
(3)生铁在自然界中可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,析氢腐蚀的负极的电极反应式为_________;如图所示,纯铁处于a、b、c三种不同的环境中,铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是(填字母)_____________。
【答案】 (3b-a-2c)/6 不产生CO2 2O2--4e-=O2↑ Fe-2e-=Fe2+ c>a>b
【解析】
(1)①反应(a)为3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g),平衡常数表达式为:,故答案为:
②根据盖斯定律,[3(b)-(a)-2(c)]/6可得:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),则H =(3b-a-2c)/6kJ·mol-1,故答案为:(3b-a-2c)/6;
(2) 还原法冶炼铁过程中会产生CO2气体,对环境有破坏,电解熔融的Fe2O3冶炼铁时,不产生CO2;O2-在阳极失去电子生成O2,其阳极发生的电极反应为:2O2--4e-=O2↑,故答案为:不产生CO2;2O2--4e-=O2↑;
(3)析氢腐蚀,铁在负极失电子生成亚铁离子,其负极的电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+;铁与碳构成原电池,加快了铁的腐蚀;铁与锌构成原电池,Zn保护了Fe,减慢了Fe的腐蚀,所以铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是:c>a>b,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;c>a>b。
23.本题为《化学与生活(选修1)》模块选做题,人类的衣食住行都离不开化学,化学与生活密切相关。
(1)根据要求,选择恰当的选项用字母代号填空:
①“含氟牙膏”中的氟应理解为___。
A.单质 B.元素 C.离子
②抗生素药有阻止多种细菌生长的功能,下列药物属于抗生素药的是___。
A.阿司匹林 B.抗酸药(氢氧化铝) C.青霉素
③下列方法不属于目前常用的垃圾处理方法的是___。
A.焚烧法 B.干馏法 C.堆肥法
(2)在全球每年被腐蚀的钢铁中,电化学腐蚀比化学腐蚀所占比例___(填“高”或“低”)。
【答案】B C B 高
【解析】
(1)①“加碘食盐”、“铁强化酱油”、“含氟牙膏”等商品,这些商品中所强调的碘、铁、氟,都是说明这些物质的存在,而不关注以什么形式存在,或者便于说明如何存在,所以就用宏观的元素种类来说明,因此理解为元素。
故答案为B;
②阿司匹林是解热镇痛药;青霉素是抗生素青霉素是抗生素;氢氧化铝是抗酸药。
故答案为C;
③目前我国采用的垃圾处理方法有:填埋、堆肥、焚烧、资源化。
故答案为B;
(2)由于平时使用的钢铁制品大多数是合金,故发生电化学腐蚀的几率要远高于化学腐蚀,即电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
故答案为高。
24.84消毒液等含氯消毒剂等可有效灭活新型冠状病毒。了解这些消毒剂的制备原理、性质十分重要。
试回答下列问题:
(1)取少量84消毒液于试管中,滴几滴酚酞试液,溶液先变红后褪色,其主要原因是_______(用离子方程式表示)。
(2)采用如图所示的简易装置可以在家中制备84消毒液。a为电源______极,制备84消毒液的总反应的化学方程式为_______。
(3)盛装84消毒液宜选择塑料容器,不宜用铁器,其主要原因是________(答2条即可)。
【答案】 负 具有强氧化性,易腐蚀铁器;是电解质,铁器易发生吸氧腐蚀(合理即可)
【解析】
(1)发生水解反应,则水解使溶液显碱性,而水解生成的次氯酸具有漂白性,故滴加酚酞试液后溶液先变红后褪色;
(2)导管的作用是排出阴极生成的,阴极附近产生,阳极产生,溶液吸收可得到84消毒液,有关化学方程式依次为,,两个化学方程式相加即可得到总反应的化学方程式为;
(3)盛装84消毒液宜选择塑料容器,不宜用铁器,其主要原因是具有强氧化性,易腐蚀铁器;是电解质,铁器易发生吸氧腐蚀。
25.(1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为__________。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是_______(填字母)。
(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成图防腐示意图,并作相应标注________。
(3)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
【答案】吸氧腐蚀 B 吸氧腐蚀 或
【解析】
(1)由题图可看出,在海水中,该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀,在A、B、C、D四个区域中,因为B区能接触到氧气,则生成铁锈最多的是B区,故答案为:吸氧腐蚀;B;
(2)铜是不活泼的金属,石墨是能导电的非金属,所以应用阴极电保护法保护铜,石墨与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,铜与直流电源的负极相连,做阴极,防腐示意图为,故答案为:;
(3)①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀,故答案为:吸氧腐蚀;
②二氧化硅为酸性氧化物,为降低生铁中硅的含量,即降低二氧化硅的含量,可加入碳酸钙或氧化钙,使其在高温下与二氧化硅反应,故答案为:或。
第I卷(选择题)
一、单选题
1.为了减缓地下钢管的腐蚀,下列措施可行的是( )
A.钢管与镁块相连 B.钢管与铜板相连
C.钢管与铅板相连 D.钢管与直流电源正极相连
【答案】A
【解析】
A.由于金属活动性Mg>Fe,所以钢管与镁块相连,构成原电池时,钢管为正极,Fe被保护,首先腐蚀的是镁,A符合题意;
B.由于金属活动性Fe>Cu,所以钢管与铜板相连,构成原电池时,钢管为负极,发生氧化反应,导致腐蚀加快,B不符合题意;
C.金属活动性Fe>Pb,所以钢管与铅板相连构成原电池时,钢管为负极,发生氧化反应,导致腐蚀加快,C不符合题意;
D.钢管与直流电源正极相连,作阳极,失去电子,发生氧化反应,腐蚀速率大大加快,D不符合题意;
答案选A。
2.如图所示试管中的铁钉腐蚀最快的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
形成原电池能加快金属的腐蚀速率,Fe与铜离子发生置换反应生成Cu,Cu、Fe和电解质溶液形成原电池,Fe作负极被腐蚀,所以D中腐蚀速率最快。
故选:D。
3.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是( )
A.在某些工具的机械转动部位刷油漆以防锈
B.衣架和电线外面包上一层塑料层以防锈
C.在钢材制造的大型船舶上装上一定数量的锌块
D.自行车的钢圈和车铃上镀上一层铬,既耐腐蚀又美观耐磨
【答案】A
【解析】
A.在某些工具的机械转动部位刷油漆,能隔绝空气和水,但转动部位漆易脱落,应该涂油,故A错误;
B.衣架和电线外面包上一层塑料层,能隔绝空气和水,所以能防锈,故B正确;
C.在钢材制造的大型船舶上装上一定数量的锌块,Fe、Zn和海水构成原电池,Zn易失电子作负极、Fe作正极,所以被保护,故C正确;
D.自行车的钢圈和车铃上镀上一层铬,能隔绝空气和水,且Cr不易发生腐蚀,所以能防止铁生锈,故D正确;
答案选A。
4.钢铁腐蚀发生得最普遍的是( )
A.化学腐蚀 B.析氢腐蚀 C.吸氧腐蚀 D.酸碱腐蚀
【答案】C
【解析】
钢铁的化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍的多,且腐蚀速度也快得多,在钢铁的电化学腐蚀中,在酸性条件下发生析氢腐蚀,在弱酸性、中性或碱性条件下发生吸氧腐蚀,所以钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍;
故选C。
5.下列说法正确的是( )
A.煤是无机化合物,天然气和石油是有机化合物
B.氢能属于可再生能源
C.现实生活中,化学腐蚀现象比电化学腐蚀现象更严重
D.铅蓄电池属于一次电池
【答案】B
【解析】
A.煤是多种有机物和无机物的混合物,主要成分是碳单质,不是化合物,选项A错误;
B.氢能能通过电解水等方法获得,属于可再生能源,选项B正确;
C.电化学腐蚀加速负极金属被腐蚀,比化学腐蚀快,危害更大,选项C错误;
D.铅蓄电池为可充电电池,可以重复使用,不属于一次电池,选项D错误;
答案选B。
6.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中不正确的( )
A.此过程中铜并不被腐蚀
B.此过程中正极电极反应式为:2H++2e- = H2↑
C.此过程中电子从Fe移向Cu
D.此过程中还涉及到反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
【答案】B
【解析】
根据图片知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。则
A.该原电池中铜作正极,Fe作负极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,则此过程中铁被腐蚀,铜不被腐蚀,A正确;
B.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,B错误;
C.该原电池放电时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,C正确;
D.此过程中铁被腐蚀负极上发生的电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁,反应方程式为:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,D正确;
答案选B。
7.为了减少钢管因锈蚀造成的损失,某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法错误的是( )
A.在潮湿的酸性土壤中,钢管主要发生析氢腐蚀
B.电子由金属棒M沿导线流向钢管
C.在潮湿的酸性土壤中,向金属棒M移动,抑制与铁的反应
D.该方法称为牺牲阳极的阴极保护法
【答案】C
【解析】
A.在酸性环境下,钢铁发生析氢腐蚀,A正确;
B.为了减少钢管的损失,金属棒M、钢管与潮湿的酸性土壤形成原电池,其中金属棒M作负极,金属棒M失去的电子通过导线流向钢管,保护钢管不被腐蚀,B正确;
C.潮湿的酸性土壤中存在大量氢离子,氢离子移动到正极上得电子被还原,即移动到钢管上得电子,产生氢气,C错误;
D.该方法利用了原电池原理,称为牺牲阳极的阴极保护法,D正确;
答案选C。
8.在具支试管中加入铁粉和活性炭的混合物,然后注入少量稀盐酸,立即塞上橡胶塞组成如图所示装置。下列有关说法错误的是( )
A.铁一定发生析氢腐蚀
B.铁可能会发生吸氧腐蚀
C.若改用NaOH溶液,腐蚀不再发生
D.若改用食盐水,一段时间后导气管内液面高于导管外
【答案】C
【解析】
A.酸性条件下,钢铁发生析氢腐蚀,故A正确;
B.当盐酸反应完,即发生吸氧腐蚀,铁可能会发生吸氧腐蚀,故B正确;
C.若改用NaOH溶液,溶液显碱性,发生吸氧腐蚀,故C错误;
D.若改用食盐水,发生吸氧腐蚀,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,气体减少,所以导气管内液面高于导管外,故D正确。
故答案为C。
9.下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
A.铁与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,腐蚀速率会加快,故A错误;
B.铁与直流电源的负极相连,做电解池的阴极,该方法为外加直流电源的阴极保护法,能使铁受到保护不被腐蚀,故B正确;
C.铁的金属性强于锡,铁、锡在海水中构成原电池,铁做负极,腐蚀速率会加快,故C错误;
D.铁与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,腐蚀速率会加快,故D错误;
故选B。
10.下列电化学装置及用途正确的是
A
B
C
D
铜的精炼
铁上镀银
防止Fe被腐蚀
构成铜锌原电池
【答案】C
【解析】
A. 根据电解原理,铜的精炼中,粗铜作阳极,与电源的正极相连,纯铜作阴极,与电源的负极相连,故A错误;
B. 电镀,镀件作阴极,镀层金属作阳极,即Fe为阴极,Ag为阳极,故B错误;
C. 该装置为电解池装置,Fe为阴极,根据电解原理,Fe不参与反应,即该装置能防止Fe被腐蚀,故C正确;
D.锌与硫酸铜直接反应,没有电流产生,不能构成原电池;锌电极应盛放ZnSO4溶液,Cu电极盛放CuSO4溶液,这样才能构成原电池,故D错误;
答案为C。
11.铜锈的主要成分有 Cu2(OH)2CO3 和 Cu2(OH)3Cl,结构如图所示。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈, 下列说法不正确的是( )
A.上述铜锈的形成过程中,铜均为负极
B.Cu2(OH)2CO3 结构致密,属于无害锈
C.在文物表面涂抹饱和食盐水,能够对文物起到保护作用
D.上述铜锈的形成过程中,正极电极反应式均为O2+4e−+2H2O=4OH−
【答案】C
【解析】
A. Cu生成铜锈,化合价由0价升高为+2价,发生氧化反应,铜作负极,A正确;
B. Cu2(OH)2CO3结构致密,能防止Cu的腐蚀,属于无害锈,Cu2(OH)3Cl结构疏松,不能防止Cu的腐蚀,属于有害锈,B正确;
C.青铜器文物表面涂抹饱和食盐水,可构成原电池,加快Cu的腐蚀生成疏松的Cu2(OH)3Cl,不能起到保护的作用,C错误;
D.铜作负极,氧气作正极,氧气在碱性条件下发生还原反应,其电极反应式为:O2+4e−+2H2O=4OH−,D正确;
故答案为:C。
12.某小组为研究金属的腐蚀与防护,设计如图所示装置。下列叙述正确的是( )
A.若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于M处
B.若X为碳棒,开关K置于N处,会加快铁的腐蚀
C.若X为锌,开关K置于M处,是牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为锌,开关K置于N处,铁电极发生的反应为:Fe-2e-=Fe3+
【答案】C
【解析】
A.若X为碳棒,当开关K置于N处时,形成电解池,铁做阴极被保护,能减缓铁的腐蚀,故A错误;
B.当X为碳棒,开关K置于N处时,形成电解池,铁做阴极被保护,能减缓铁的腐蚀,故B错误;
C.当X为锌时,开关K置于M处,形成原电池,铁做原电池的正极被保护,即为牺牲阳极的阴极保护法,故C正确;
D.当X为锌时,开关K置于N处,形成电解池,铁做阴极,故阴极上的电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故D错误。
答案选C。
13.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )
A.图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈
B.图②,若断开电源,钢闸门将发生析氢腐蚀
C.图②,若将钢闸门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀
D.图③,若金属M 比 Fe 活泼,可防止输水管腐蚀
【答案】B
【解析】
A. 图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈,放在潮湿的空气中易生锈,故A正确;
B. 图②,若断开电源,电解质是中性或弱碱性环境,钢闸门将发生吸氧腐蚀,故B错误;
C. 图②,若将钢闸门与电源的负极相连,可防止钢闸门腐蚀,防腐方法为外加电流的阴极保护法,故C正确;
D. 图③,若金属M比Fe活泼,可防止输水管腐蚀,让M作负极,Fe作正极,叫牺牲阳极的阴极保护法,故D正确。
综上所述,答案为B。
14.钢板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.负极反应式为:2H++2e-→H2↑
B.此过程中铁做负极,被氧化
C.此过程中铜会被腐蚀,发生氧化反应
D.此过程中电子从Fe移向Cu,铁铆钉发生还原反应
【答案】B
【解析】
A. 吸氧腐蚀形成的是原电池,负极铁失电子被氧化成Fe2+,故A错误;
B. 此过程中Fe失电子被氧化成Fe2+,所以铁做负极,被氧化,故B正确;
C. 该原电池中铜作正极,原电池放电时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,故C错误;
D. 此过程中铁柳钉失电子发生氧化反应,故D错误;
故答案为B。
15.下图中烧杯里盛的是海水,铁被腐蚀由快到慢的顺序是( )
A.③>②>①>⑤>④ B.④>②>①>③>⑤ C.③>②>④>⑤>① D.④>⑤>②>③>①
【答案】A
【解析】
根据图知:①铁为活泼金属,发生的是化学腐蚀;
②为原电池装置,Fe较Sn活泼,为原电池的负极,发生氧化反应被腐蚀;
③为电解池装置,Fe连接电源正极,为电解池的阳极,发生氧化反应被腐蚀;
④为电解池装置,Fe连接电源负极,为电解池的阴极而被保护;
⑤为原电池装置,Fe较Zn不活泼,为原电池的正极而被保护;
由金属腐蚀快慢顺序:电解池的阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极可知,腐蚀速率由快到慢的顺序为③②①⑤④;
答案选A。
16.一定条件下,碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。下列说法错误的是( )
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
FeO2﹣
A.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时,碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时,正极反应为O2+4H++4e→2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减缓
【答案】C
【解析】
在强酸性条件下,碳钢发生析氢腐蚀,在弱酸性、中性、碱性条件下,碳钢发生吸氧腐蚀,据此分析解答。
A.当pH<4溶液中,碳钢主要发生析氢腐蚀,负极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为:2H++2e-=H2↑,故A正确;
B.当pH>6溶液中,碳钢主要发生吸氧腐蚀,负极反应式为:Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,因此主要得到铁的氧化物,故B正确;
C.在pH>14溶液中,碳钢发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-,故C错误;
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,正极上氧气浓度减小,生成氢氧根离子速率减小,所以碳钢腐蚀速率会减缓,故D正确;
故选C。
17.右图是金属牺牲阳极的阴极保护法的实验装置,有关说法正确的是( )
A.该装置为电解池
B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn
C.若加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化,不需要更换
【答案】C
【解析】
A.根据图示,装置中没有电源,属于原电池,故A错误;
B.锌的活泼性比铁强,锌作负极,被腐蚀,本实验牺牲了金属Zn来保护金属Fe,故B错误;
C.锌的活泼性比铁强,锌作负极,铁没有被腐蚀,加入K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe电极附近不会产生特征蓝色的沉淀,故C正确;
D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn会被腐蚀,需要不定期更换,故D错误;
故选C。
18.青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图,下列说法正确的是( )
A.腐蚀过程中,青铜基体是正极
B.若有64g Cu腐蚀,理论上耗氧体积为22.4L(标准状况)
C.多孔催化层加速了青铜器的腐蚀,因为改变了反应的焓变
D.为防止腐蚀,可通过导线将铜器与直流电源负极相连
【答案】D
【解析】
A.根据图示可知,青铜基体电极有Cu2+产生,Cu化合价升高,发生氧化反应,作负极,A错误;
B.在该反应中,铜失去电子变成Cu2+,64g Cu腐蚀转移2mol电子,在标况下,理论上耗氧体积为,B错误;
C.反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关,故反应焓变不变,C错误;
D.将铜器与直流电源负极相连,则铜器做阴极,采用外加电流的阴极保护法防止腐蚀,D正确;
答案选D。
19.下图所示的实验,能达到实验目的的是( )
A
B
C
D
片刻后在 Fe 电极附近滴入铁氰化钾溶液
验证化学能转化为电能
证明温度对平衡移动的影响
验证 Fe 电极被保护
验证AgCl 溶解度大于Ag2S
【答案】B
【解析】
A.由图可知,该装置缺少盐桥,不能形成闭合回路,不能形成原电池,则不能验证化学能转化为电能,故A不能达到实验目的;
B.二氧化氮为红棕色气体,四氧化二氮为无色气体,利用气体颜色的深浅变化,可说明温度对化学平衡的影响,故B能达到实验目的;
C.由图可知,与电源正极相连的Fe电极为电解池阳极,铁失去电子发生氧化反应,加快Fe的腐蚀,不能验证Fe电极被保护,故C不能达到实验目的;
D.由图可知,AgNO3溶液过量,过量的Ag+能与S2-直接反应生成Ag2S沉淀,不存在AgCl与Ag2S的沉淀的转化,则不能证明AgCl溶解度大于Ag2S,故D不能达到实验目的;
故选B。
20.在潮湿的深层土壤中,钢管主要发生厌氧腐蚀,有关厌氧腐蚀的机理有多种,其中一种理论为厌氧细菌可促使SO42-与H2反应生成S2-,加速钢管的腐蚀,其反应原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.正极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2+2OH-
B.SO42-与H2的反应可表示为:4H2+SO42-S2-+4H2O
C.钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)3
D.在钢管表面镀锌可减缓钢管的腐蚀
【答案】C
【解析】
A.在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀,没有氧气参与反应,正极上水发生还原反应生成H2,电极反应式为2H2O +2e-=2OH-+H2,故A正确;
B.SO42-与H2在厌氧细菌的催化作用下反应生成S2-和H2O,根据电子守恒和元素守恒可知离子反应式为:4H2+SO42-S2-+4H2O,故B正确;
C.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式都是Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为2H++2e-=H2↑,SO42-与H2的反应可表示为:4H2+SO42-S2-+4H2O,亚铁离子和硫离子反应生成硫化亚铁,硫离子是多元弱酸阴离子,水解分步进行,水解的离子方程式为:S2-+H2O⇌HS-+OH-,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,所以钢管腐蚀的直接产物中含有FeS、Fe(OH)2,故C错误;
D.原电池中,作负极的金属加速被腐蚀,作正极的金属被保护,Fe、Zn和电解质溶液构成原电池时,锌更活泼,易失电子作负极,Fe作正极,所以Fe被保护,在钢管表面镀锌可以防止腐蚀,故D正确;
故答案为C。
第II卷(非选择题)
二、填空题
21.某研究小组对铁钉生锈进行研究
(1)经过较长时间后,甲同学观察到的现象是:上述图中的铁钉最容易生锈的是____(填序号)。
(2)在铁钉的锈蚀过程中,Fe发生了____(填“氧化”或“还原”反应)。
(3)铁生锈的外部条件是____。
(4)若为了防止铁钉生锈,该同学想在铁钉表面镀上一层金属,该金属最好是____。
A.锡 B.铜 C.锌
(5)水是一种宝贵的自然资源。下列做法会造成水污染的是_____(填序号)。
①生活污水任意排放 ②海上油轮原油泄漏 ③水力发电 ④农药化肥不合理施用
向含Hg2+的废水中加入Na2S以除去Hg2+,该反应的离子方程式为_____。
【答案】A 氧化 水、氧气 C ①②④ Hg2+ + S2- = HgS
【解析】
(1)A. 铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀;
B. 植物油隔绝空气,铁难以腐蚀;
C. 碱石灰吸水,在干燥的空气中铁难以腐蚀;
则经过较长时间后,最容易生锈的铁钉是A;
(2)铁为活泼金属,易失去电子而被氧化,则在铁钉的锈蚀过程中,Fe发生了氧化反应;
(3)铁在潮湿的空气中易发生原电池反应,发生吸氧腐蚀而被氧化,故铁生锈的外部条件是水、氧气;
(4)在铁表面镀上一层锌,锌比铁活泼,当镀层破损后,易腐蚀锌而保护铁,故选C;
(5)①生活污水任意排放,生活污水中含有P元素,造成水体富营养化,水质恶化,所以污染水资源,故选;
②海上油轮原油泄露,会造成水中鱼类大量死亡,水质恶化,故选;
③水力发电,污染小,能源利用高,不会污染水,故不选;
④农药化肥不合理施用,N、P、As等元素排放到水中,造成水体污染,故选;
故选①②④;
Hg2+和Na2S反应生成硫化汞沉淀,离子反应方程式为:Hg2++S2-=HgS↓。
22.铁及其化合物用途非常广泛。
(1)已知赤铁矿还原冶炼时是逐级进行的,已知:
(a) 3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) △H = a kJ·mol-1
(b) Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H =b kJ·mol-1
(c) Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2 (g) △H = c kJ·mol-1
①上述反应(a)平衡常数表达式为K=___________________。
②反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) △H =__________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)用类似冶炼铝的方法, 在600~1000℃时电解熔融的Fe2O3冶炼铁(装置示意图如图),该法除消耗能量较少外,另一最突出的优点是__________________________________;电解时阳极发生的电极反应为____________。
(3)生铁在自然界中可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,析氢腐蚀的负极的电极反应式为_________;如图所示,纯铁处于a、b、c三种不同的环境中,铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是(填字母)_____________。
【答案】 (3b-a-2c)/6 不产生CO2 2O2--4e-=O2↑ Fe-2e-=Fe2+ c>a>b
【解析】
(1)①反应(a)为3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g),平衡常数表达式为:,故答案为:
②根据盖斯定律,[3(b)-(a)-2(c)]/6可得:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),则H =(3b-a-2c)/6kJ·mol-1,故答案为:(3b-a-2c)/6;
(2) 还原法冶炼铁过程中会产生CO2气体,对环境有破坏,电解熔融的Fe2O3冶炼铁时,不产生CO2;O2-在阳极失去电子生成O2,其阳极发生的电极反应为:2O2--4e-=O2↑,故答案为:不产生CO2;2O2--4e-=O2↑;
(3)析氢腐蚀,铁在负极失电子生成亚铁离子,其负极的电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+;铁与碳构成原电池,加快了铁的腐蚀;铁与锌构成原电池,Zn保护了Fe,减慢了Fe的腐蚀,所以铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是:c>a>b,故答案为:Fe-2e-=Fe2+;c>a>b。
23.本题为《化学与生活(选修1)》模块选做题,人类的衣食住行都离不开化学,化学与生活密切相关。
(1)根据要求,选择恰当的选项用字母代号填空:
①“含氟牙膏”中的氟应理解为___。
A.单质 B.元素 C.离子
②抗生素药有阻止多种细菌生长的功能,下列药物属于抗生素药的是___。
A.阿司匹林 B.抗酸药(氢氧化铝) C.青霉素
③下列方法不属于目前常用的垃圾处理方法的是___。
A.焚烧法 B.干馏法 C.堆肥法
(2)在全球每年被腐蚀的钢铁中,电化学腐蚀比化学腐蚀所占比例___(填“高”或“低”)。
【答案】B C B 高
【解析】
(1)①“加碘食盐”、“铁强化酱油”、“含氟牙膏”等商品,这些商品中所强调的碘、铁、氟,都是说明这些物质的存在,而不关注以什么形式存在,或者便于说明如何存在,所以就用宏观的元素种类来说明,因此理解为元素。
故答案为B;
②阿司匹林是解热镇痛药;青霉素是抗生素青霉素是抗生素;氢氧化铝是抗酸药。
故答案为C;
③目前我国采用的垃圾处理方法有:填埋、堆肥、焚烧、资源化。
故答案为B;
(2)由于平时使用的钢铁制品大多数是合金,故发生电化学腐蚀的几率要远高于化学腐蚀,即电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
故答案为高。
24.84消毒液等含氯消毒剂等可有效灭活新型冠状病毒。了解这些消毒剂的制备原理、性质十分重要。
试回答下列问题:
(1)取少量84消毒液于试管中,滴几滴酚酞试液,溶液先变红后褪色,其主要原因是_______(用离子方程式表示)。
(2)采用如图所示的简易装置可以在家中制备84消毒液。a为电源______极,制备84消毒液的总反应的化学方程式为_______。
(3)盛装84消毒液宜选择塑料容器,不宜用铁器,其主要原因是________(答2条即可)。
【答案】 负 具有强氧化性,易腐蚀铁器;是电解质,铁器易发生吸氧腐蚀(合理即可)
【解析】
(1)发生水解反应,则水解使溶液显碱性,而水解生成的次氯酸具有漂白性,故滴加酚酞试液后溶液先变红后褪色;
(2)导管的作用是排出阴极生成的,阴极附近产生,阳极产生,溶液吸收可得到84消毒液,有关化学方程式依次为,,两个化学方程式相加即可得到总反应的化学方程式为;
(3)盛装84消毒液宜选择塑料容器,不宜用铁器,其主要原因是具有强氧化性,易腐蚀铁器;是电解质,铁器易发生吸氧腐蚀。
25.(1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为__________。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是_______(填字母)。
(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成图防腐示意图,并作相应标注________。
(3)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
【答案】吸氧腐蚀 B 吸氧腐蚀 或
【解析】
(1)由题图可看出,在海水中,该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀,在A、B、C、D四个区域中,因为B区能接触到氧气,则生成铁锈最多的是B区,故答案为:吸氧腐蚀;B;
(2)铜是不活泼的金属,石墨是能导电的非金属,所以应用阴极电保护法保护铜,石墨与直流电源的正极相连,做电解池的阳极,铜与直流电源的负极相连,做阴极,防腐示意图为,故答案为:;
(3)①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀,故答案为:吸氧腐蚀;
②二氧化硅为酸性氧化物,为降低生铁中硅的含量,即降低二氧化硅的含量,可加入碳酸钙或氧化钙,使其在高温下与二氧化硅反应,故答案为:或。
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