1.4金属的腐蚀与防护 同步练习题 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 同步练习题 一、选择题 1．结合学习生活经历，判断下列叙述不正确的是 A．测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度 B．将单液原电池设计成双液原电池是为了减少化学能转化为热能而造成损失 C．电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法 D．铅蓄电池使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 2．基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。 下列有关叙述正确的是 A．该电池可采用含的水溶液或有机物为电解质溶液 B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a C．充电时，阳极区可能发生的反应有 D．充电时。电路中转移时，阴极质量减重78g 3．据统计，2022年我国光伏发电并装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是 A．光伏并网发电装置中N型半导体为正极 B．c、d为阳离子交换膜，e为阴离子交换膜 C．a为阴极，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑ D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体 4．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 5．用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，下列说法错误的是 A．pH=2.0时，压强增大是因为生成H2 B．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀 C．pH=6.0时，正极主要发生电极反应式为 D．整个过程中，负极电极反应式为 6．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 A． B． C． D． 7．劳动成就梦想。下列家务劳动与所述的化学知识不相符的是 选项 家务劳动 化学知识 A 清理鱼缸并往水中通入空气 空气中的氧气易溶于水 B 用洗洁精洗涤餐具 利用了乳化作用 C 用食醋清洗水垢 醋酸可以和碳酸盐反应 D 用餐后将洗净的铁锅擦干 铁在潮湿环境中易生锈 A．A B．B C．C D．D 8．利用如图装置进行实验(U形管为耐压试管)，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法正确的是 A．铁丝的腐蚀速率：a>b B．a、b管溶液的pH值都增大 C．一段时间后，a管液面低于b管 D．a、b两管中发生相同的电极反应为Fe-3e-=Fe3+ 二、填空题 9．氨氮的生成与消除都具有重要意义。 (1)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，电催化合成氨装置如图： ①a接电源的 极。 ②该装置总反应化学方程式为 。 (2)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理如图。 ①A极的电极反应式为 。 ②通过质子交换膜向 (填“A”或“B”)电极区溶液移动。 ③在好氧微生物反应器中，转化，转移的电子数目为 。 10．某小组采用电化学方法处理废气或废水中的污染物。 (一)电解法处理废气中的氨(NH3)，装置如图所示。 (1)一段时间后，溶液中Fe3+、Fe2+的总物质的量 (填“增大”“减小”或“基本不变”)。 (2)阳极的电极反应式为 。 (3)若要处理8.96LNH3(标准状况)，理论上消耗O2 mol。 (二)采用纳米铁粉、炭粉的混合物可处理废水中的NO，原理如图1所示。 (4)纳米铁粉中掺杂炭粉的原因是 。正极的电极反应式为 。 (5)实验表明酸性废水中NO的浓度与溶液pH的关系如图2所示。pH<a时，pH越低，NO处理率越低的主要原因可能是 。 11．如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应，甲池与乙池溶液的体积均为400mL。按图示接通电路，反应一段时间。 (1)甲池是 (填“原电池”或“电解池”)装置。 (2)C极为 (填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为 。 (3)烧杯中溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)。 (4)甲池中总反应的离子方程式为 。 (5)若反应5min时，甲池中一电极质量增加1.28g，则此时溶液的pH为 (假设反应前后溶液体积无变化)。 12．已知：2H2+O22H2O。 (1)该反应1g氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，其中断裂1molH-H键吸收436kJ，断裂1molO=O键吸收496kJ，那么形成1molH-O键放出热量 。 (2)原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图为原电池装置示意图： ①若A、B均为铂片，电解质为氢氧化钠溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为燃料电池，写出通入氢气的一极的电极反应式为： 。 ②如把H2改为甲烷，则负极反应式为： ，该甲烷燃料电池总反应的离子方程式为： 。 ③已知N2H4(g)-空气燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为 ；若导线中转移电子2mol，则标况下，正极消耗的O2为 L 13．铁单质及其化合物的应用非常广泛。 (1)氢氧化铁胶体与硫酸铜溶液的本质区别是 。 (2)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式 。从能量角度分析，铁触媒的作用是 。 (3)给铁件镀铜时，铁件应作 极；电解精炼铜时，粗铜作 极，其电极反应方程式为 。 (4)电解足量的硫酸铜溶液时，电解池的总反应方程式为 ，电解一段时间后，发现阴极析出铜的质量为，此时向电解液中加入 的 (填物质的化学式)即可将电解液恢复电解前的状态。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：A．测定中和反应反应热时，混合溶液的最高温度为终止温度，故A错误； B．单液原电池中一部分化学能转换成热能，而双液电池中化学能转换成热能的部分远远的小于单液电池，将单液原电池设计成双液原电池是为了减少化学能转化为热能而造成损失，故B正确； C．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀的原理是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确； D．铅蓄电池的总电极反应式:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，生成水，导致硫酸的浓度降低，酸性减弱，离子浓度减小，导电能力减弱，故D正确； 故选A。 2．C 解析：A．该电池的负极为金属K，易与发生反应，不能用含的水溶液为电解质溶液，故A错误； B．放电时，电极a为负极，电子从电极a通过导线流动到电极b，电子不通过电解质，故B错误； C．阳极反应可能存在[、、]，故C正确； D．充电时，电路中转移时，阴极发生的反应为，故电极应增重78g，故D错误； 故答案选C。 3．C 【分析】从图中可以看出，光伏并网发电装置中，a电极连接N型半导体，则其为负极，b电极连接P型半导体，则其为正极；电解装置中，a极为阴极，b极为阳极。从电解池a极区溶液中四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]浓度增大，也可推出(CH3)4N+透过c膜向a电极移动，则a电极为阴极，c膜为阳膜；Cl-透过d膜向右侧移动，则d膜为阴膜；Na+透过e膜向左侧移动，则e膜为阳膜。 解析：A．由分析可知，光伏并网发电装置中，N型半导体为负极，A不正确； B．由分析可知，c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B不正确； C．a为阴极，(CH3)4N+得电子产物与电解质作用，生成(CH3)4NOH和H2，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，C正确； D．182g四甲基氢氧化铵的物质的量为=2mol，则a极生成1molH2，b极生成0.5molO2，两极共产生1.5mol气体，但由于温度、压强未知，所以无法求出生成气体的体积，D不正确； 故选C。 4．B 解析：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。 5．B 解析：A．铁的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀和析氢腐蚀，pH=2.0时，压强增大说明气体量增多，是因为发生析氢腐蚀生成H2，A项正确； B．pH=4.0时，压强变化不大，说明既发生析氢腐蚀，又发生吸氧腐蚀，使得气体的量变化不大，B项错误； C．pH=6.0时，压强变小，主要发生吸氧腐蚀，正极主要发生O2的还原反应，电极反应式为，C项正确； D．整个过程中，铁作负极，发生氧化反应，所以负极电极反应式为，D项正确； 故选B。 6．A 解析：钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，C作正极，溶解氧气的水膜作电解质溶液；负极的电极反应式为2Fe-4e- =2Fe2+，正极的电极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-，故选A。 7．A 解析：A．氧气难溶于水，A错误； B．洗洁精对油污有乳化作用，所以洗洁精洗涤餐具上的油污时，发生乳化作用，B正确； C．醋酸可以和碳酸盐反应，因此可用食醋清洗水垢，C正确； D．由于铁在潮湿环境中易生锈，所以需将用餐后将洗净的铁锅擦干，D正确。 故选A。 8．B 解析：A．a管电解质溶液为中性，发生吸氧腐蚀，b管电解质溶液为稀硫酸，发生析氢腐蚀，氢离子浓度大，所以腐蚀速率，A错误； B．a中产生OH-，pH会变大；b中消耗氢离子，pH也会变大，B正确； C．a发生吸氧腐蚀，吸收氧气，气体体积会减少；b发生析氢腐蚀，产生氢气气体体积会变大，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，C错误； D．金属的腐蚀，都是金属做负极，失去电子发生氧化反应，所以，a、b两管中负极的电极反应均为，D错误； 故选B。 二、填空题 9．(1) 负 (2) B 解析：（1）由N2转化为NH3的一极，氮元素化合价降低，为电解池的阴极，对应a接电源的负极，则b接电源正极；根据两极反应物和生成物，可写出该装置的总反应化学方程式是；故答案是负；； （2）①分析题中装置图，电极A由CH3COO-转化为CO2，碳元素的化合价升高，则A为燃料电池的负极，电极方程式是； ②电极B是正极，电极反应式是2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O；溶液中的H+向正极移动，即B极区移动； ③在好氧微生物反应器中，分析进去的反应物和出来的生成物可知反应方程式是+2O2= NO+H2O+ 2H+，转移1mol，转移电子数是8mol，当转化，转移的电子数目为； 10．(1)基本不变 (2)2NH3-6e-=N2+6H+ (3)0.3 (4)形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率 NO+8e-+10H+=NH+3H2O (5)氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低 解析：（1）由图可知，该反应通过Fe3+和Fe2+的循环实现了废气中氨气的处理，则Fe3+、Fe2+的总量是基本不变的； （2）在阳极氨气中的氮原子失去电子生成氮气，电离反应为：2NH3-6e-=N2+6H+； （3）由图可知，氨气失去的电子最终是给了氧气，根据得失电子守恒可知，4NH3~3O2，8.96LNH3的物质的量=，则氧气的物质的量=0.3mol； （4）纳米铁粉中掺杂炭粉，形成了活泼性不同的两个电极，形成原电池，加快反应速率；由图可知，在正极是硝酸根离子得到电子生成了铵根离子，电极反应式为：NO+8e-+10H+=NH+3H2O； （5）pH较低时，氢离子也可以和Fe反应，会反应消耗纳米铁粉，导致与NO发生反应的纳米Fe量减小，NO处理率降低。 11．(1)电解池 (2)阳极 2Cl--2e-=Cl2↑ (3)a (4)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ (5)1 【分析】由题目知E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应，可推E为铝，F为镁，乙池中铝和NaOH溶液能发生自发反应，所以乙池是原电池，E是负极，F是正极。 解析：（1）由题目知E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应，可推E为铝，F为镁，乙池中铝和NaOH溶液能发生自发反应，所以乙池是原电池，中间连接两个烧杯的是电解池，甲池也是电解池； （2）电解池中，正极连接阳极，负极连接阴极。C电极是阳极；阳极中的离子易失电子，放电顺序是先Cl-后OH-，所以电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑； （3）阳极产生氯气，氯气具有氧化性，能氧化I- 得到I2，所以烧杯中溶液变蓝的a； （4）甲池中是硫酸铜溶液，阳极是水中的OH-放电，阴极是铜离子放电，所以总反应的离子方程式是2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+； （5）甲池中质量增加的电极是阴极，，增加1.28g铜，根据总方程式计算，生成H+的量是0.04mol，此时氢离子浓度是0.04mol/0.4L=0.1mol/L，其pH是1。 12．(1)463.6kJ (2)2H2+4OH--4e-=4H2O CH4-8e-+10OH-=+7H2O CH4+2O2+2OH-=+3H2O N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 11.2 解析：(1)已知1g即0.5mol氢气完全燃烧放出热量121.6kJ，则2mol氢气完全燃烧放出热量486.4kJ，化学反应放出的热量=新键形成释放的能量-旧键断裂吸收的能量，设形成1molH-O键放出热量xkJ，依据方程式：2H2+O22H2O，则有：486.4kJ=4x-(436kJ2+496kJ)，解得x=463.6kJ。 (2)①燃料电池中，燃料为负极，负极失电子，因此负极为氢气失电子得到氢离子，但电解质溶液为氢氧化钠溶液，生成的氢离子又会与氢氧根离子结合生成水，因此通入氢气的一极的电极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O(或2H2+4OH--4e-=4H2O)。 ②如把H2改为甲烷，甲烷失电子得到二氧化碳，二氧化碳结合氢氧根离子生成碳酸根离子，因此负极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，依据得失电子守恒，该甲烷燃料电池总反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=+3H2O。 ③N2H4(g)-空气燃料电池，N2H4作负极失电子生成氮气和氢离子，生成的氢离子结合氢氧根离子生成水，负极的电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，若导线中转移电子2mol，则消耗氧气0.5mol，标准状况下，0.5mol氧气的体积为0.5mol22.4L/mol=11.2L。 13．(1)分散质粒子直径不同 (2)N2(g)+3H2(g)2NH(g)(b-a)mol/L 降低反应的活化能 (3)阴 阳 Cu-2e-=Cu2+ (4)2Cu2++2H2O2Cu +4H++O2 8.0 CuO 解析：(1)氢氧化铁胶体与硫酸铜溶液的本质区别是分散质粒子直径不同，胶体的粒子直径为1-100nm，溶液的粒子直径<1nm，故为：分散质粒子直径不同。 (2)由合成氨反应能量图可知：反应物3H2和N2的总能量为akJ/mol，生成物NH3的总能量为bkJ/mol，所以热化学反应方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH(g)(b-a)mol/L。由图可知，不加铁触媒时反应的活化能高，加铁触媒时， 反应的活化能降低了，所以铁触媒的能降低反应的活化能，增加了活化分子百分数，提高了化学反应速率。故为：N2(g)+3H2(g)2NH(g)(b-a)mol/L；降低反应的活化能。 (3)给铁件镀铜时，铁件应和电源的负极相连作阴极，发生还原反应；电解精炼铜时，粗铜和电源的正极相连作阳极，发生氧化反应，其电极反应方程式为：Cu-2e-=Cu2+。故为：阴；阳；Cu-2e-=Cu2+。 (4)根据电解原理和阴、阳离子的放电顺序可知：用惰性材料做电极电解足量的硫酸铜溶液时，阳极4OH--4e-=O2+H2O，阴极Cu2++2e-=Cu，电解池的总反应方程式为：2Cu2++2H2O2Cu +4H++O2，电解一段时间后，阴极析出铜即0.1mol，转移0.2mol电子，则阳极析出0.05mol氧气，所以要使电解液恢复电解前的状态，需要加入0.1mol CuO，其质量为8.0g，故为：2Cu2++2H2O2Cu +4H++O2；8.0；CuO。 学科网（北京）股份有限公司 $$