（鲁科专用版）2020版高考化学总复习第6章第3讲原电池金属的腐蚀与防护教案.docx

第3讲原电池金属的腐蚀与防护【2020备考】最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。4.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应，能从多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转化。2.科学精神与社会责任：通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。 考点一原电池的工作原理及其应用（频数：难度：）名师课堂导语 电化学是化学能与热能知识的延伸，是氧化还原反应知识的应用，是高考热点，对于本考点的主要考查知识点有：（1）电池的正负极的判断；（2）原电池的原理应用；（3）电极方程式的书写，特别是电极方程式的书写是高考重点，应给予关注。1.原电池的工作原理（1）概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。（2）原电池的构成条件一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）。二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。（3）工作原理装置图电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由锌片沿导线流向铜片离子迁移方向阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移方程式ZnCu2=Zn2Cu（4）原电池中移动方向及闭合回路形成原理图示1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是化学能与电能的转化。2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。2.原电池原理的应用（1）加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。（2）比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。（3）设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。1.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀H2SO4足量时，产生H2的物质的量要减少。2.把一个氧化还原反应拆写成两个电极反应时，首先要写成离子反应，要注意通过电荷守恒与原子守恒把H、OH、H2O分解到两个电极反应中。速查速测1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（）（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（）（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（）（4）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（） （5）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极（）2.（教材改编题）下列装置不能形成原电池的是（）解析A、B、D项都具有活泼性不同的电极；电解质溶液；闭合回路；自发进行的氧化还原反应，均能构成原电池；C项中酒精为非电解质，不能构成原电池。答案C3.（动手能力培养）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极，写出电极反应式。答案如图所示负极Al4OH3e=AlO2H2O正极2H2O2e=H22OHA组基础知识巩固1.（2019聊城三中月考）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是（）A.原电池是将化学能转化成电能的装置B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会通过电流D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析D项，电极a为负极，电子由负极（锌片）流出。答案D2.（2018合肥质检）用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是（）甲乙丙实验装置现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生A.装置甲中的b金属是原电池的负极B.装置乙中的c金属是原电池的阳极C.装置丙中的d金属是原电池的正极D.四种金属的活泼性顺序：dabc解析甲中a溶解说明a是负极，活泼性ab，A错误；原电池一般用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性bc；丙中d是负极，活泼性da，C错误；综上可知D正确。答案D3.（2019潍坊上学期统考，12）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（）A.a电极为原电池的正极B.外电路电流方向是abC.b电极的电极反应式为：O22e2H=H2O2D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H为2 mol解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即ba，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O22e2H=H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H为4 mol，D项错误。答案C【方法技巧】判断原电池正、负极的5种方法B组考试能力过关4.（2017上海化学）对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（）A.电子流入的一极为正极B.比较不活泼的一极为正极C.电子流出的一极为负极D.发生氧化反应的一极为正极解析在原电池中正极为电子流入、性质不活泼、发生还原反应的一极，负极为电子流出、性质较活泼、发生氧化反应的一极，故D错误。答案D5.（天津理综）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后，甲池的c（SO）减小C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c（SO）不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M（Zn2）M（Cu2），故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作过程中Zn2通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。答案C6.（新课标全国）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是（）A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐溶液构成原电池的条件，Ag2S 是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。C项忽视了Al2S3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2Al3Ag2S6H2O=6Ag2Al（OH）33H2S。D项中黑色褪去的原因是Ag2S被还原成了Ag。答案B考点二化学电源（频数：难度：）名师课堂导语 化学电源知识是电化学中的难点，是我们高考热点题型新型化学电源的知识源头，特别是燃料电池与充电电池更是重中之重，要熟练掌握介质对半反应的影响及充电电池四个电极的关系。1.一次电池（1）碱性锌锰干电池（图一）负极材料：Zn电极反应：Zn2OH2e=Zn（OH）2正极材料：碳棒电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn（OH）2（2）锌银电池（图二）负极材料：Zn电极反应：Zn2OH2e=Zn（OH）2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH总反应：ZnAg2OH2O=Zn（OH）22Ag2.二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb（s）PbO2（s）2H2SO4（aq）2PbSO4（s）2H2O（l）可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接应符合：电池的负极与外加电源的负极相连作电解池的阴极；电池的正极与外加电源的正极相连作电解池的阳极。如下图（板书）3.燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池反应式2H2O2=2H2O1.在书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应及总反应书写的影响。2.书写电极反应时应注意：“ne”相当正电荷，“ne”相当负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。3.根据移动方向， 阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成（如H）；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成（如OH、O2、CO）。速查速测1.（教材基础知识填空）（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。答案（1）减小减小（2）减小增大2.（课后习题改编）某蓄电池反应式为FeNi2O33H2OFe（OH）22Ni（OH）2。下列推断中正确的是（）放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）22e=Fe2OH充电时，Ni（OH）2为阳极蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中A. B.C. D.答案D3.（思维探究题）微型燃料电池是采用甲醇（质子交换膜）取代氢作燃料设计而成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池的负极反应。_答案优点：电池设计简单；和传统充电电池比电池的能量密度高。负极反应：CH3OH6eH2O=CO26HA组基础知识巩固1.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（）干电池示意图铅蓄电池示意图氢氧燃料电池示意图A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g解析干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故C正确；铅蓄电池工作过程中，硫酸铅是在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，故D错误。答案D2.（2019烟台模拟）铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断正确的是（）A.K闭合时，d电极的电极反应式：PbSO42e=PbSOB.当电路中通过0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molC.K闭合时，中SO向c电极迁移D.K闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为负极解析根据图示，K闭合时，为原电池，a为正极，b为负极，为电解池，c为阴极，d为阳极。d为阳极，发生氧化反应：PbSO42e2H2O=PbO24HSO，A项错误；根据铅蓄电池的总反应知，电路中转移0.2 mol电子时，中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，中SO向阳极（d极）迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项错误。答案B3.（传统锌锰干电池的改进）（2018北京大联盟联考）由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反应为Al3MnO23H2O=3MnO（OH）Al（OH）3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是（）A.二氧化锰石墨为电池正极B.负极反应式为Al3e3NH3H2O=Al（OH）33NHC.OH不断由负极向正极移动D.每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子解析由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al（OH）3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。答案C【归纳反思】书写电极反应式时的三个原则1.共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH参加反应。2.得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O（电解质为酸性时）或OH（电解质为碱性或中性时）；失氧时，在反应物中加H2O（电解质为碱性或中性时）或H（电解质为酸性时）。3.中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。B组考试能力过关4.（2015课标全国，11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案A5.（2018课标全国，12）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是（）A.放电时，ClO向负极移动B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为：3CO24e=2COCD.充电时，正极反应为：Nae=Na解析电池放电时，ClO向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO24e=2COC，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。答案D6.（2015全国卷，26节选）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌g。（已知F96 500 Cmol1）解析酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH，则正极反应式为MnO2He=MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成Zn2，则负极反应式为Zn2e=Zn2，结合得失电子守恒可得电池反应式为2MnO22HZn=2MnOOHZn2。电流强度为I0.5 A，时间为t5 min300 s，则通过电极的电量为QIt0.5 A300 s150 C，又知F96 500 Cmol1，故通过电子的物质的量为0.001 6 mol，则理论上消耗Zn的质量为65 gmol10.001 6 mol1/20.05 g。答案MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn20.05考点三金属的腐蚀与防护（频数：难度：）名师课堂导语 金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐（牺牲阳极的阴极保护法外、外加电流的阴极保护法）。1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2.金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（pH4.3）水膜酸性很弱或呈中性电极材料及反应负极Fe：Fe2e=Fe2正极C：2H2e=H2C：O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）2联系吸氧腐蚀更普遍1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。3.金属的防护（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组成，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。我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。LK选修4P21铜锌原电池装置（2）示意图RJ选修4P86牺牲阳极的阴极保护法示意图速查速测1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”（1）Al、Fe、Cu在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物（）（2）钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3（） （3）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀（） （4）所有金属纯度越大，越不易被腐蚀（）（5）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（）（6）生铁比纯铁容易生锈（）2.（教材改编题）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）A. B.C. D.解析是铁发生化学腐蚀。均为构成原电池，由金属的活动性可知，中铁作正极，受到保护；、中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀更快。为电解池，中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，中铁作阴极受到保护。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。答案C3.（思维探究题）写出钢铁、铜制品在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈、铜绿的原理。（1）铁锈的形成负极：_正极：_（2）铜锈的形成负极：_正极：_。解析（1）铁锈的形成负极：2Fe4e=2Fe2正极：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe（OH）24Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（铁锈）（3x）H2O（2）铜锈的形成负极：2Cu4e=2Cu2正极：O22H2O4e=4OH2Cu2H2OO2=2Cu（OH）22Cu（OH）2CO2=Cu2（OH）2CO3（铜绿）H2O答案见解析A组基础知识巩固1.（2018郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列说法错误的是（）A.当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C.当pH14时，正极反应为O24H4e=2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓解析C项正极反应为O24e2H2O=4OH。答案C2.钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是（）A.a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应B.a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有ZnC.a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门D.a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法解析a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去电子，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。答案D3.（2018河南罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（）A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu2e=Cu2D.C棒为正极，电极反应式：2H2e=H2解析由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：Cu2e=Cu2，正极：O24e2H2O=4OH，溶液中，Cu22OH=Cu（OH）2，所以B选项正确。答案B【规律总结】电化学腐蚀规律1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；活动性不同的两金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。2.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。3.从防腐措施方面分析，腐蚀的由慢到快的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。4.不同类型腐蚀快慢：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措施的腐蚀。B组考试能力过关4.（2017课标全国，11）支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（）A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁（阳极）流向正极，从负极流向钢管桩（阴极），A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。答案C5.（2018北京理综）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是（）A.对比，可以判定Zn保护了FeB.对比，K3Fe（CN）6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼解析中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知Zn保护了Fe，A项正确；与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。答案DA级全员必做题1.下列关于原电池的叙述中正确的是（）A.正极和负极必须是金属B.原电池是把化学能转化成电能的装置C.原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应D.锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成解析一般普通原电池中负极必须是金属，正极可以是金属或非金属导体，A错误；原电池是把化学能转化成电能的装置，B正确；原电池工作时，正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，C错误；锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上有0.2 g氢气生成，D错误。答案B2.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是（）A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀解析油漆经不住高温，军事演习期间，坦克高速行驶履带会发热，油漆很快脱落，故A项错；B、C项均属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项滚筒采用的不锈钢材料既耐磨又耐腐蚀，正确。答案A3.（2019深圳模拟）如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是（）A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在“化学能电能光能”的转换C.如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，故D正确。答案C4.（2019浙江温州十校联合体期末联考）如图所示实验装置，下列说法不正确的是（）A.装置为铁的吸氧腐蚀实验B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀解析无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为2H2OO24e=4OH，A正确；发生腐蚀时，Fe作负极被氧化，电极反应式为Fe2e=Fe2，一段时间后，铁钉附近溶液中含有Fe2，滴入NaOH溶液时，先生成Fe（OH）2沉淀，后被氧化生成Fe（OH）3沉淀，B正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为2H2e=H2，故发生析氢腐蚀，D正确。答案C5.（2019福建厦门第一次质量检测）铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关闭，可得到强还原性的H（氢原子）；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的OH（羟基自由基）。下列说法错误的是（）A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe2e=Fe2B.不鼓入空气时，正极的电极反应式为He=HC.鼓入空气时，每生成1 molOH有2 mol电子发生转移D.处理含有草酸（H2C2O4）的污水时，上端开口应打开并鼓入空气解析根据铁碳微电解装置示意图可知，Fe为原电池负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，故A正确；由题意可知上端开口关闭，可得到强还原性的H，则不鼓入空气时，正极的电极反应式为He=H，故B正确；鼓入空气时，正极的电极反应式为O22H2e=2OH，每生成1 molOH有1 mol电子发生转移，故C错误；处理含有草酸（H2C2O4）的污水时，因C2O具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化为CO2和H2O，则上端开口应打开并鼓入空气生成强氧化性的OH，以氧化H2C2O4处理污水，故D正确。答案C 6.（2018安徽“江南十校”第一次联考）某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理见图。下列说法正确的是（）A.a为CH4，b为CO2 B.CO向正极移动 C.此电池在常温时也能工作 D.正极电极反应式为：O22CO24e=2CO解析由图可知a为负极，发生反应：CH48eCO2，电池中传导的是CO，利用CO平衡电荷得：CH48e4CO=5CO22H2O，b极通入空气，发生反应：2O24CO28e=4CO，A、B错误，D正确；熔融碳酸盐，在常温下不能进行，C错误。答案D7.（2019山东济宁期末）H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为：2H2S（g）O2（g）=S2（s）2H2O（l）H632 kJmol1。下图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法不正确的是（）A.电路中每流过2 mol电子，电池内部释放316 kJ热能B.每34 g H2S参与反应，有2 mol H经质子膜进入正极区C.电极a为电池的负极D.电极b上发生的电极反应为：O24e4H=2H2O解析A项原电池中能量转换形式为化学能转化为电能，故A项错误。答案A8.我国对可呼吸的钠二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应式为：4Na3CO22Na2CO3C，其工作原理如图所示（放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中）。关于该电池，下列说法错误的是（）A.充电时，Na从阳极向阴极移动B.可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂C.放电时，当转移1 mol电子时负极质量减轻23 gD.放电时，正极反应式为3CO24Na4e=2Na2CO3C解析已知4Na3CO22Na2CO3C，放电时Na为负极，充电时Na金属片连接电源的负极为阴极；A.充电时是电解池，Na从阳极向阴极移动，故A正确；B.Na能与乙醇反应，不可代替TEGDME做有机溶剂，故B错误；C.放电时，当转移1 mol电子时，负极氧化的钠为1 mol，即质量减轻23 g，故C正确；D.放电时，正极上CO2发生还原反应生成C，发生的电极反应为3CO24Na4e=2Na2CO3C，故D正确。答案B9.（2018安徽皖北协作区联考）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是（）A.Cl由中间室移向左室B.X气体为CO2C.处理后的含NO废水的pH降低D.电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4 L解析该电池中，NO得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO10e12H=N26H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成X，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时，电解质溶液中阴离子Cl移向负极室（左室），A项正确；有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，所以X气体为CO2，B项正确；正极反应为2NO10e12H=N26H2O，H参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，C项错误；根据负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应为C6H10O524e7H2O=6CO224H知，电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为622.422.4（L），D项正确。答案C10.蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下：NiO2Fe2H2OFe（OH）2Ni（OH）2。（1）此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的极连接，电极反应式为_。（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应：Cu2H2O=Cu（OH）2H2的有。A.稀硫酸 B.NaOH溶液C.Na2SO4溶液 D.CuSO4溶液E.NaCl溶液（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间后，蓄电池内部消耗了0.36 g水，则：电解足量N（NO3）x溶液时某一电极析出了a g金属N，则金属N的相对原子质量R的计算公式为R（用含a、x的代数式表示）。（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH4为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH48e4CO=5CO22H2O，则正极的电极反应式为_。解析（1）此蓄电池在充电时，电池阴极应与外加电源的负极连接，发生氢氧化亚铁得电子的还原反应，其电极反应式为Fe（OH）22e=Fe2OH。（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，则阳极铜失去电子，根据总电极方程式可知阴极是氢离子得到电子，铜离子与氢氧根结合生成氢氧化铜沉淀，稀硫酸溶液显酸性，不能生成氢氧化铜，A错误；氢氧化钠溶液显碱性，阴极氢离子放电，可以产生氢氧化铜，B正确；铜电极电解硫酸钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢氧化铜，C正确；铜电极电解硫酸铜溶液，开始阴极铜离子放电，D错误；铜电极电解氯化钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢氧化铜，E正确。（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间后，蓄电池内部消耗了0.36 g水，即0.02 mol水，根据方程式可知反应中转移0.02 mol电子。电解足量N（NO3）x溶液时某一电极析出了a g金属N，则根据电子得失守恒可知，金属N的相对原子质量R的计算公式为R50ax。（4）已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH48e4CO=5CO22H2O，则正极是氧气得到电子，根据负极反应式可知，正极电极反应式为2O24CO28e=4CO。答案（1）负Fe（OH）22e=Fe2OH（2）B、C、E（3）50ax（4）O22CO24e=2CO（或2O24CO28e=4CO）11.（2018天津静海一中等五校期末联考）某兴趣小组做如下探究实验：（1）图为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为_。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过mol电子。（2）如图，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显（填“酸性”“碱性”或“中性”），用离子方程式表示溶液显此性的原因：_。（3）如图，其他条件不变，将图中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨（1）为（填“正”“负”“阴”或“阳”）极，乙装置中与铜线相连的石墨（2）电极上发生反应的反应式为_。（4）将图乙装置中CuCl2溶液改为加入400 mL CuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28 g，则此时溶液的pH为_（不考虑反应中溶液体积的变化）。解析（1）Fe是活泼电极，失电子被氧化生成Fe2，石墨是惰性电极，溶液中Cu2在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池的反应为FeCu2=Fe2Cu。工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu22e=Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时电路中转移电子为x mol，则有x mol56 gmol1x mol64 gmol112 g，解得x0.2。（2）NH4Cl溶液中NH发生水解反应：NHH2ONH3H2OH，使溶液呈酸性，故石墨电极（即正极）上发生的反应为2H2e=H2。（3）其他条件不变，若将盐桥换成