高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能电池（第3课时）金属的腐蚀与防治测试题3 鲁科版选修4.doc

选修4第1章第3节 化学能转化为电能-电池第3课时金属的腐蚀与防治一、选择题1. 钢铁发生腐蚀时，正极上发生的反应是()a. 2fe-4e-=2fe2+ b. 2fe2+4e-=2fe c. 2h2o+o2+4e-=4oh- d. fe3+e-=fe2+2下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()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. 钢铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀，负极反应为fe3e=fe3+d. 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3下列描述不符合生产、生活实际的是（ ）a. 家用炒锅残留盐溶液时易发生吸氧腐蚀 b. 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极c. 氯碱工业用铜作阳极 d. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极4下列有关说法不正确的是（ ）a. 实验室制取氢气，为了加快反应速率，可向稀h2so4中滴加少量cu(no3)2溶液b. 铅蓄电池在放电过程中，负极和正极质量均增加c. 在硫酸型酸雨地区，不纯的铜发生电化学腐蚀，正极反应为：o2+4e-+4h+=2h2od. 生铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应均为：fe-2e- fe2+5下列说法正确的是（ ）a. 甲烷的标准燃烧热为h=-890.3kjmol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为ch4(g)+2o2(g)=co2(g)+2h2o(g) h=-890.3kjmol-1b. 已知h2o(l)= h2o(g) h=+44 kjmol-1,则2gh2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放22kj的能量c. 镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易被腐蚀d. 同温同压下，h2(g)+ cl2 (g)=2hcl(g)在光照和点燃条件下的h相同6如图所示的微生物燃料电池在净化废水的同时能回收能源或得到有价值的化学产品。下列有关说法不正确的是（ ）a. b极为正极，发生还原反应b. 负极的电极反应式为ch3cho-10e-+3h2o=2co2+10h+c. 理论上处理l mol cr2o72-时有l4mol h+从交换膜左侧向右侧迁移d. 放电时，交换膜右侧生物菌周围溶液的ph增大7有关电化学的相关知识中，下列叙述正确的是()a. 金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程b. 将水库中的水闸（钢板）与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀c. 合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也都比其成分金属强d. 铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：fe3e=fe3+，继而形成铁锈8研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()a. d为石墨，铁片腐蚀加快b. d为石墨，铁片上电极反应为：fe2e = fe2+c. d为锌块，铁片不易被腐蚀d. d为锌块，铁片上的电极反应为：2h2o + 2e = h2+ 2oh9有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线连结起来浸入稀硫酸溶液中，b不被腐蚀。将a、d分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应剧烈；将cu浸入b的盐溶液里，无明显变化。如果把cu浸入c的盐溶液里，有c的单质析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()a. dcab b. dbac c. dabc d. badc10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. 钢闸门连接电源负极 d. 地下钢管连接锌块11下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是()a. 氢气 b. 甲烷 c. 甲醇 d. 汽油12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o22h2o4e=4oh13埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是a. 该方法将电能转化成化学能 b. 在此装置中钢管道作正极c. 该方法称为“外加电流的阴极保护法” d. 镁块上发生的电极反应为o2+2h2o+4e-=4oh-14为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以al作阳极、pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：pb(s)+(s)+(aq)2(s)+2(l)电解池：电解过程中，以下判断正确的是 （ ）。a. a b. b c. c d. d二、非选择题15. 化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用。甲烷是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。甲烷燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景，现用甲烷燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极） （1）电极b为_极，溶液中oh-移向_极（填a或b）；（2）电极a处所发生的电极反应方程式为 ；（3）乙装置所发生的总反应方程式 ；（4）如图装置中盛有100ml0.2moll-1agno3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氧气56ml（标准状况下）时，则此时右图装置中溶液的ph=_（溶液体积变化忽略不计），d极增重 g。16. i.炒过菜的铁锅为及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。请回答：（1）铁锅的锈蚀是 腐蚀（填“析氢“或“吸氧”） ；（2）写出铁锅腐蚀时正极的电极反应式： ；ii.某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：cu+h2so4(稀)=cuso4+h2。请画出能够实验这一反应的装置图。某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因：17. 研究大气中含硫化合物(主要是so2和h2s)的转化具有重要意义。（1）高湿条件下，写出大气中so2转化为hso3-的方程式：_；_。（2）土壤中的微生物可将大气中h2s经两步反应氧化成so42-，两步反应的能量变化示意图如下：1mol h2s(g)全部氧化成so42-(aq)的热化学方程式为_；（3）二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含so2快速启动，其装置示意图如下：质子的流动方向为_（“从a到b”或“从b到a”） ；负极的电极反应式为_。（4）燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。so2烟气脱除的一种工业流程如下： 用纯碱溶液吸收so2将其转化为hso3-，反应的离子方程式是_； 若石灰乳过量，将其产物再排回吸收池，其中可用于吸收so2的物质的化学式是_。18. 燃料的使用和防污染是社会发展中一个无法回避的矛盾话题。（1）我国北方冬季烧煤供暖所产生的废气是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤炭在o2/co2的气氛下燃烧，能够降低燃煤时no的排放，主要反应为：2no（g）+2co（g）n2（g）+2co2（g） h若n2（g）+o2（g）2no（g） h1=+180.5kjmol12co（g）2c（s）+o2（g） h2=+221kjmol1c（s）+o2（g）co2（g） h3=393.5kjmol1则h= kjmol1；（2）为了提高燃料的利用率，可以将甲醇设计为燃料电池，写出熔融k2co3做电解质时，甲醇燃料电池的负极反应式：_；该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种方法叫做_；（3）含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用clo2将其氧化为co2，然后再加碱中和即可。写出处理甲醇酸性废水过程中，clo2与甲醇反应的离子方程式：_；（4）机动车的尾气也是雾霾形成的原因之一。近几年有人提出在催化剂条件下，利用汽油中挥发出来的c3h6催化还原尾气中的no气体生成三种无污染的物质。请写出该过程的化学方程式： ；电化学气敏传感器法是测定汽车尾气常用的方法之一。其中co传感器的工作原理如上图所示，则对电极的电极反应式为 。参考答案1. 【答案】 c【解析】钢铁发生腐蚀时，正极上发生氧气得到电子的还原反应，如果是析氢腐蚀，方程式为4h+o2+4e=2h2o，如果是吸氧腐蚀，方程式为2h2o+o2+4e=4oh，答案选c。2【答案】d【解析】铁上镀锌的保护方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故a错误；相同条件下，轮船在海水中比在淡水中腐蚀快，故b错误；钢铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀，负极反应为fe2e=fe2+，故c错误；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，故d正确。3【答案】c【解析】a. 家用炒锅残留盐溶液时易发生吸氧腐蚀，a正确；b. 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，b错误；c. 氯碱工业用阳极氯离子放电，石墨作阳极，c错误；d. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极，镀件作阴极，d正确，答案选c。4【答案】a【解析】a、向稀h2so4中滴加少量cu(no3)2溶液，酸性溶液中硝酸根和金属反应得不到氢气，可以获得一氧化氮，a错误；b、铅蓄电池在放电过程中，负极和正极均有硫酸铅生成，质量均增加，b正确；c、溶液显酸性，正极氧气得到电子结合氢离子生成水，c正确；d、生铁不管是发生吸氧腐蚀，还是析氢腐蚀，负极上都是金属失电子的氧化反应：fe-2e-=fe2+，d正确，答案选a。选项a是解答的难点和易错点，解答时往往受原电池可以加快反应速率产生思维定式而认为选项a正确，这主要是由于忽视在酸性溶液中硝酸根的强氧化性，注意硝酸盐没有氧化性，但在酸性溶液中硝酸根具有强氧化性，遇到还原性微粒时会发生氧化还原反应，在离子共存或书写离子方程式时需要引起注意。5【答案】d【解析】a. 在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量是燃烧热，甲烷的标准燃烧热为h=-890.3kjmol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为ch4(g)+2o2(g)co2(g)+2h2o(l) h=-890.3kjmol-1，a错误；b. 已知h2o(l)= h2o(g) h=+44 kjmol-1，则2gh2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放44kj的能量，b错误；c. 金属性是znfesn，因此镀层破损后，马口铁（镀锡的铁）比白铁（镀锌的铁）更易被腐蚀，c错误；d. 反应热与反应条件没有关系，同温同压下，h2(g)+ cl2 (g)=2hcl(g)在光照和点燃条件下的h相同，d正确，答案选d。6【答案】c【解析】由电解池装置图可知h+向右移动，则b电极为正极，发生还原反应，cr2o72-得电子生成cr3+，a极发生氧化反应，ch3cho被氧化生成co2，为原电池的负极，则a由分析可知，b电极为正极，发生还原反应，a正确；b负极上ch3cho被氧化生成co2，负极的电极反应式为ch3cho-10e-+3h2o=2co2+10h+，b正确；c正极反应为cr2o72-+6e-+14h+2cr3+7h2o，所以理论上处理l mol cr2o72-时转移6mol电子，则有6mol h+从交换膜左侧向右侧迁移，c错误；d交换膜右侧生物菌周围，正极反应为ch3cho-10e-+3h2o=2co2+10h+，氢离子浓度减小，所以溶液的ph增大，d正确，答案选c。本题考查原电池知识，侧重学生的分析能力的考查，答题时注意把握题给信息，结合氢离子的定向移动判断原电池的正负极 解答的关键，注意有机物中c元素化合价的判断。7【答案】b【解析】a. 金属腐蚀就是金属失去电子被氧化的过程，a错误；b. 将水库中的水闸（钢板）与外加直流电源的负极相连，作阴极，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，b正确；c. 合金的熔点都低于它的成分金属，c错误；d. 铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生电化学腐蚀：fe2e=fe2+，继而形成铁锈，d错误，答案选b。8【答案】d【解析】ad为石墨，活泼金属铁片作负极，发生腐蚀，所以铁片腐蚀加快，a正确；bd为石墨，活泼金属铁片作负极，电极反应：fe2e = fe2+，b正确；c锌比铁片活泼，所以腐蚀锌，所以铁片不易被腐蚀，c正确；dd为锌块，作为负极，因海水呈中性，所以发生吸氧腐蚀，所以铁片上电极反应为：o2+2h2o+4e-4oh-，d错误；答案选d。本题考查了原电池原理，根据电极上得失电子判断正负极，再结合电极反应类型、电子流向来分析解答，熟记原电池原理，难点是电极反应式的书写。9【答案】c【解析】两种活动性不同的金属和电解质溶液构成原电池，较活泼的金属作负极，负极上金属失电子发生氧化反应被腐蚀，较不活泼的金属作正极，电流由正极流向负极，所以a的活动性大于b；金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈，将a、d分别投入等浓度盐酸溶液中，d比a反应剧烈，所以d的活动性大于a；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入b的盐溶液中，无明显变化，说明b的活动性大于铜；如果把铜浸入c的盐溶液中，有金属c析出，说明铜的活动性大于c；所以金属的活动性顺序为：dabc，故选c。本题考查了金属活动性强弱的判断。原电池中被腐蚀的金属是活动性强的金属；金属和相同的酸反应时，活动性强的金属反应剧烈；金属的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属。10【答案】d【解析】汽车底盘喷涂油漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，不属于牺牲阳极的阴极保护法，故a项错误；掺防腐的金属制成不锈钢菜刀是改变金属的内部结构，不属于牺牲阳极的阴极保护法，故b项错误；钢闸门连接电源负极属于外加电流的阴极保护法，不属于牺牲阳极的阴极保护法，c项错误；地下钢管连接锌块为牺牲阳极的阴极保护法，d项正确（1）电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。 （2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。11【答案】a【解析】甲烷、甲醇、汽油含有碳元素，燃烧过程中易生成污染气体，氢气燃烧生成无污染的水，是最环保的燃料，答案选a。点睛：本题考查燃料燃烧产物分析，结合燃料电池原理。考核化学与社会问题中的节能减排、保护环境、资源利用等相关问题。燃料电池的能量转换率为80%，普通电池的转换率为30%左右，氢气作为燃料电池的燃料，其产物又是水，对环境无危害性，从能效比及环境保护的角度看，氢气的确是最理想的能源。太阳能和氢能全面使用将是新能源领域人类努力的方向。12【答案】d【解析】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，空气中的氧气减少，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+4e4oh-，故d正确；故选d。13【答案】b【解析】a构成的原电池中，该方法是将化学能转化成了电能，a错误；b根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，b正确；c根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，c错误；d镁块作负极，电极反应：mg-2e-+4oh-=mg(oh)2，d错误；答案选b。本题考查金属的腐蚀与防护，明确金属腐蚀与防护的原理以及原电池的工作原理是解答的关键。根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，金属和钢管、及电解质溶液构成原电池，镁块作负极，钢管道作正极，从而钢管道得到保护。14【答案】d【解析】a原电池中，溶液中氢离子向正极二氧化铅电极移动，故a错误；b根据电子守恒分析，每消耗3molpb，转移6mol电子，根据电子守恒生成lmolal2o3，故b错误；c原电池正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，故c错误；d原电池中铅作负极，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以质量增加，在电解池中，pb阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以铅电极质量不变，故d正确；故选d。15【答案】(1)正；a(2)ch4+10oh-8e-=co32-+7h2o(3)4agno3+2h2o4ag+o2+4hno3(4)1；1.08【解析】（1）氧气在b电极发生还原反应，b是正极；原电池阴离子移向负极，溶液中oh-移向a；（2）电极a发生氧化反应，a处所发生的电极反应方程式为ch4+10oh-8e-=co32-+7h2o；（3）惰性电极电解硝酸银，发生的总反应方程式4agno3 +2h2o 4ag +o2+4hno3；消耗氧气56ml（标准状况下）氧气时，转移电子0.01mol，根据电子守恒，乙池生成=0.01mol，0.1mol/l，ph=1，d电极生成0.01mol的银，质量为1.08g。16【答案】i.（1）吸氧；（2）2h2o+o2+4e-=4oh- ii.两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极了等。【解析】（1）弱碱或者中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀。正极发生还原反应，氧气得电子变成氢氧根离子，方程式为：2h2o+o2+4e-4oh-；（2）铜和稀硫酸不反应，要实现该反应，需要通过电解，装置如图所示：。当两极与电池的正负极接反了之后，该电解池就相当于电解水，正负极都会有气泡产生，而且铜不会被腐蚀。17【答案】（1）so2+h2oh2so3；h2so3h+hso3-（2）h2s(g)+2o2(g)=so42-(aq)+2h+(aq)h=806.39kjmol1（3）从a到b(1分)so22e-+2h2o=so42-+4h+（4）h2o+2so2+co32-2hso3-+co2 naoh【解析】（1）高湿条件下，大气中so2转化为hso3-的方程式为so2+h2oh2so3、h2so3h+hso3-；（2）根据图像有：h2s(g)+o2(g)s(s)+h2o(g) h-221.19kj/mol，s(s)+o2(g) so42-(aq) +2h+(aq) h-585.20kj/mol，将+，得：h2s(g) + 2o2(g)so42-(aq) + 2h+(aq) h-221.19kj/mol+（-585.20kj/mol）806.39 kj/mol；（3）根据图示，a为燃料电池的负极，b为燃料电池的正极，在原电池电解液中，正电荷由负极向正极移动