高中化学第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护导学案新人教版.docx

第四节金属的电化学腐蚀与防护1.认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。3.了解金属腐蚀的防护方法。金属的腐蚀1概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。2本质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。3分类(1)化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。电化学腐蚀又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。4钢铁的电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜呈中性或酸性很弱电极反应负极(Fe)Fe2e=Fe2Fe2e=Fe2正极(C)2H2e=H22H2OO24e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反应4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈Fe2O3xH2O1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。()(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。()(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3。()(4)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加。()答案：(1)(2)(3)(4)2请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈(Fe2O3xH2O)的形成过程。(1)负极：_。(2)正极：_。(3)总反应：_。(4)_。(5)_。答案：(1)Fe2e=Fe2(2)O24e2H2O=4OH(3)2FeO22H2O=2Fe(OH)2(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(5)2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质液体直接接触水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强现象无电流产生有微弱电流产生反应式(以铁腐蚀为例)2Fe3Cl2=2FeCl3负极：Fe2e=Fe2正极：2H2OO24e=4OH正极：2H2e=H2(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2，而非Fe3。(2015高考上海卷)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()Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为2H2e=H2解析A由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。B.d为石墨，由于电解质溶液为中性环境，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨电极上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e=4OH，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，Fe得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D.d为锌块，由于电解质溶液为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。答案D(1)若将上述例题装置中“海水”改为“酸雨”，d为石墨，则腐蚀类型属于哪种？正极反应式如何书写？(2)若将上述例题装置中“海水”改为“浓硝酸”，d为铜，则被腐蚀的金属是哪种？解释原因。答案：(1)属于析氢腐蚀。正极反应式为2H2e=H2。(2)铜被腐蚀。铁遇浓硝酸发生钝化被保护，铁作正极，铜作负极，发生氧化反应而被腐蚀。金属腐蚀类型的判断方法(1)根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸碱性判断，位于金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。 金属腐蚀类型及判断1下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A金属在潮湿空气中腐蚀的实质是MnH2O=M(OH)nH2B金属化学腐蚀的实质是Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀解析：选B。金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。2如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是()A生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应B雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C墨水回升时，碳电极反应式为O22H2O4e=4OHD具支试管中溶液pH逐渐减小解析：选C。生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后生铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，生铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，C正确；生铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。影响金属腐蚀的因素3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()ABC D解析：选A。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比其活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大(比大)，与活泼性比其强的Zn相连时，Zn作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比小；为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。4如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间，下列有关描述错误的是()A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀解析：选B。a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。金属的防护方法1电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理负极：比被保护金属活泼的金属；正极：被保护的金属设备。(2)外加电流的阴极保护法电解原理阴极：被保护的金属设备；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。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。()(2)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。()(3)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。()答案：(1)(2)(3)2将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层A钢闸门与直流电源负极相连(2)牺牲阳极的阴极保护法B电线外面包塑料法(3)外加电流的阴极保护法C普通钢制成镍铬钢(4)改变内部结构 D轮船外壳装上锌块答案：(1)B (2)D (3)A (4)C金属腐蚀快慢的判断及金属的防护方法1金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：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。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极金属的腐蚀有外接电源的阴极金属的腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。2金属的防护方法金属防护的基本思路(1)防止金属与氧化性介质直接接触。(2)防止金属表面形成电解质溶液层。(3)改善金属的内部结构。(2017济南高二检测)利用如图装置探究铁在海水中的电化学腐蚀与防护。下列说法不正确的是()A若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，采用了牺牲阳极的阴极保护法B若X为锌棒，开关K置于N处，X极的反应：4OH4e=O22H2OC若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，采用了外加电流的阴极保护法D若X为碳棒，开关K置于M处，X极的反应：O24e2H2O=4OH解析若X为锌棒，开关K置于M处，构成原电池，锌为负极，被腐蚀，保护了铁，A对；若X为锌棒，开关K置于N处，为电解池，锌棒为活性阳极，Zn2e=Zn2，B错；若X为碳棒，开关K置于N处，为电解池，铁棒作阴极，被保护，C对；若X为碳棒，开关K置于M处，为原电池，X为正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，D对。答案B(1)若X为锌棒，开关K分别置于M、N处，则两套装置中铁棒被腐蚀的快慢情况如何？(2)镀锡铁若镀层破损，对铁的保护作用会如何变化？答案：(1)两套装置都能对铁棒起保护作用，当开关K置于N处时属于电解池，置于M处时属于原电池，电解池比原电池保护效果好，故开关K置于N处时铁棒被腐蚀的较慢。(2)镀锡铁若镀层破损，会形成原电池，铁比锡活泼而作负极，会失去对铁的保护作用，且加速铁的腐蚀。金属的防护1下列有关金属的保护方法的说法中正确的是()A常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀C锅炉的内壁上常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法解析：选B。A项中涂层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部分进行保护；B项中锌和铁构成原电池，锌作负极，被腐蚀；C项应是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。2以下防腐措施中，属于电化学保护法的是()A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B在金属中加入一些铬或者镍制成合金C在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D在金属表面喷漆解析：选C。在轮船的船壳水线以下部分装上锌，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。3下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A水中的钢闸门连接电源的负极B金属器皿表面喷涂高分子膜C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块解析：选A。外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A项符合题意；金属表面涂漆或喷涂高分子膜是防止金属与其他物质接触发生反应，B、C选项不符合题意；地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法，D项不符合题意。4相同材质的铁在如图中的各情形下最不易被腐蚀的是()解析：选C。A中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。 重难易错提炼1.记住金属腐蚀的两个“两种类型”(1)金属腐蚀两种类型：化学腐蚀和电化学腐蚀；(2)电化学腐蚀两种类型：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。2掌握一个金属腐蚀快慢的规律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。3电化学保护的两种方法牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法(也称阴极保护法)。课后达标检测基础巩固1下列现象与电化学腐蚀无关的是()A生铁比纯铁易生锈B纯银饰品久置表面变暗C黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿D与铜管连接的铁管易生锈解析：选B。B项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关。2下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是()A酸雨后易发生析氢腐蚀、炒锅存留盐溶液时易发生吸氧腐蚀B当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀C铁与电源正极连接可实现电化学保护D将钢管与铜管一起堆放时可保护钢管少受腐蚀解析：选A。A项，酸雨后由于溶液显酸性，容易发生析氢腐蚀，而在炒锅存留盐溶液时由于溶液是中性溶液，因此较易发生吸氧腐蚀，正确；B项，由于金属活动性ZnFeSn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误；D项，将钢管与铜管一起堆放时可使钢管受腐蚀的程度大大增加，错误。3下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()金属表面涂抹油漆 改变金属内部结构 保持金属表面清洁干燥金属表面进行电镀 使金属表面形成致密的氧化物薄膜ABC D全部解析：选D。金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的；中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。4为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施是()A与石墨棒相连B与直流电源负极相连C与直流电源正极相连 D与铅板相连解析：选B。防止金属腐蚀的电化学保护法中，一是牺牲阳极的阴极保护法，二是外加电流的阴极保护法。B项是外加电流的阴极保护法。5“瓦良格”号航空母舰，是中国人民解放军海军的第一艘可搭载固定翼飞机的航空母舰。已知航空母舰的主体是钢铁，减弱甲板的腐蚀是航母制造过程中需要攻克的一个难题。某同学设计如图实验，请根据铁处于、三种不同的环境中被腐蚀的快慢，判断在航空母舰甲板上最好嵌上的固体应为()A铁 B锌C碳 D铜解析：选B。航空母舰甲板嵌上固体锌后，能起到腐蚀锌保护铁的作用。6为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时的现象描述不正确的是()A装置左侧的液面一定会下降B装置左侧液面比装置的低C装置中的铁钉腐蚀最严重D装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析：选B。中铁钉与铜丝相连，金属活动性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置中的铁钉腐蚀最严重，C选项正确。中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀不及，由于均发生了2H2e=H2，和中均生成了气体，液面都会下降，装置的左侧液面比装置的左侧液面低，A选项正确，B选项错误。中浓硫酸吸水，从而使铁钉处在干燥空气中几乎不腐蚀，D选项正确。7关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是 ()A正极就是阳极 B负极就是阴极C阳极上发生氧化反应 D正极上发生氧化反应解析：选C。牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极的金属不被腐蚀。8缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()A镁 B铝C锌 D铜解析：选D。金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生OH，即正极反应式：2H2OO24e=4OH，因此金属丝的活泼性比Fe差，铜符合题目要求。9如图所示，液面上浮着一个空心铁球。数天后可观察到的现象是()铁球表面出现红棕色锈斑铁球表面出现黑色锈斑量筒内水位下降量筒内水位上升A BC D解析：选B。量筒内的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生了吸氧腐蚀，其负极反应是2Fe4e=2Fe2，正极反应是O22H2O4e=4OH；Fe2与OH结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水成为Fe2O3xH2O而在铁球表面出现红棕色锈斑；由于量筒中的O2被吸收，所以量筒内的水位会上升。10钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为_。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_(填写字母序号)。A铜 B钠C锌 D石墨(3)如图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得电子。(2)铁闸门上连接一块比Fe活泼的金属如锌，则锌会失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。答案：(1)负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O22H2O4e=4OH(2)C(3)负11根据下图装置，回答下列问题。(1)C中Fe极的电极反应式为_。(2)B中Fe极的电极反应式为_，Cu极附近溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_。解析：(1)装置C中ZnFe稀H2SO4构成原电池，其中Zn作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe作正极，电极反应式为2H2e=H2。(2)装置B中，FeCu海水构成原电池，其中负极(Fe)：2Fe4e=2Fe2，正极(Cu)：2H2OO24e=4OH。该装置本质上是发生的吸氧腐蚀，故Cu极附近c(OH)增大，pH增大。经比较铁被腐蚀的快慢顺序为BAC。答案：(1)2H2e=H2(2)Fe2e=Fe2增大BAC能力提升12钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是()Fe由2价转化为3价O2被还原H被还原有Fe2O3xH2O生成杂质碳被氧化除去A BC D解析：选C。钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应：(1)当钢铁表面的电解质溶液的酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，其电极反应式是正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2；(2)当钢铁表面的电解质溶液的酸性较弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，其电极反应式是正极：O22H2O4e=4OH，负极：Fe2e=Fe2。钢铁发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈，发生的一系列反应为2FeO22H2O=2Fe(OH)2，4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3xH2O。13铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如图所示)。数天后，他观察到的现象是()A铁屑不生锈，试管内液面上升B铁屑不生锈，试管内液面高度不变C铁屑生锈，试管内液面上升D铁屑生锈，试管内液面高度不变解析：选C。在潮湿的空气中，铁容易生锈，并且发生的是吸氧腐蚀，导致试管内压强减小，液面上升。14.(2017江南十校联考)如图所示装置中，在U形管底部盛有CCl4，分别在U形管两端小心倒入饱和食盐水和稀硫酸，并使a、b两端液面相平，然后分别塞上插有生铁丝的塞子，密封好，放置一段时间后，下列有关叙述中错误的是()A铁丝在两处的腐蚀速率：abBa、b两端相同的电极反应式为Fe2e=Fe2C一段时间后，a端液面高于b端液面D生铁丝中的碳在a、b两处分别作原电池的负极和正极解析：选D。在酸性较强的环境中，生铁发生析氢腐蚀；在酸性较弱或中性环境中，生铁发生吸氧腐蚀。无论哪种腐蚀，Fe均为负极，电极反应为Fe2e=Fe2；碳均为正极，电极反应分别为2H2e=H2(析氢腐蚀)、O22H2O4e=4OH(吸氧腐蚀)，故一段时间后，a端液面高于b端液面。15(1)图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验。图一说明原溶液呈_，铁钉发生了_腐蚀。图二说明原溶液呈_，铁钉发生了_腐蚀。(2)为了进一步探究图一实验中的腐蚀原理，某探究小组又设计了如下实验：a向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)；b将一枚无锈铁钉和一支碳棒分别用导线与电流表连接后，再分别插入两个玻璃筒中(装置如图三所示)；c1 min后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入2滴黄色的K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液；d向插入碳棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。请回答下列问题：b步骤中可观察到电流表指针发生了偏转，原因是_。c步骤中观察到的现象是_，表明_。d步骤中观察到的现象是_，表明_。解析：(1)图一中水柱上升，说明消耗了空气中的氧气，发生吸氧腐蚀；图二中水柱下降，说明产生了H2，发生了析氢腐蚀。(2)铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，电路中产生了电流，故电流表指针会发生偏转；铁钉溶解生成的Fe2遇到黄色的K3Fe(CN)6溶液会生成蓝色沉淀；碳棒附近生成OH，加入酚酞溶液后变红。答案：(1)中性或弱酸性吸氧较强酸性析氢(2)铁钉、碳棒、食盐水构成了原电池，电路中产生了电流有蓝色沉淀生成发生了反应：Fe2e=Fe2溶液变红溶液呈碱性，发生了反应：O22H2O4e=4OH16.某研究性学习小组为探究影响铁生锈的因素，设计了如下方案：在四只小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶，干燥的细铁丝；B瓶，浸过食盐水的细铁丝；C瓶，浸过清水的细铁丝；D瓶，完全浸没在食盐水中的细铁丝。然后组装成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示。不同时间水面上升的高度时间/h高度/cm瓶号00.51.01.52.02.53.0A瓶(干燥的细铁丝)0000000B瓶(浸过食盐水的细铁丝)00.41.23.45.67.69.8C瓶(浸过清水的细铁丝)0000.30.82.03.5D瓶(完全浸没在食盐水中的细铁丝)0000000请回答下列问题：(1)导管中水面上升的原因为_。(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的顺序为(填小烧瓶号)_。(3)影响铁生锈的因素主要有_。(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法有_(答两种方法)。解析：细铁丝在清水或食盐水中，发生吸氧腐蚀，故导管中液面要上升。但要发生吸氧腐蚀的原电池反应，必须符合构成原电池的基本条件：活动性不同的电极；电解质溶液；有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触。为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用覆盖保护层的方法。答案：(1)细铁丝在水或食盐水中发生吸氧腐蚀，消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强减小(2)BCAD(3)跟氧气接触，有水分存在，有电解质(或食盐)存在，三者同时具备时铁生锈速率最快(4)电镀、牺牲阳极的阴极保护法(其他合理答案也可)章末过关检测(四)(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1下列叙述中不正确的是()A原电池的负极发生氧化反应B电化学反应的实质是金属单质失去电子形成阳离子，而电子直接给氧化剂C金属在潮湿环境中主要发生吸氧腐蚀D钢铁在潮湿环境中锈蚀时，开始有Fe(OH)2，而后逐渐变成Fe(OH)3和Fe2O3答案：B2下列关于原电池和电解池的比较中正确的是()A能量转化形式相同B两极的名称相同C负极和阴极上移向的离子类别相同 D负极和阳极上发生的反应类型相同解析：选D。原电池和电解池原理的实质均为氧化还原反应，它们的能量转化形式和电极名称不同；负极和阳极，正极和阴极上移向离子类别相同，发生的电极反应类型相同，D项正确。3下列有关电化学的示意图中正确的是()解析：选D。A项，Zn应作负极，错。B项，Zn应放在ZnSO4溶液中，Cu应放在CuSO4溶液中，图示装置不会构成原电池，而是在左烧杯中直接发生化学反应，错。C项，电解精炼铜，应将粗铜与电源正极相连，错。D项，电解饱和食盐水，在阴极产生H2，阳极产生Cl2，正确。4下列说法正确的是()A电解池能把电能转化为热能B电解池中与直流电源正极相连的电极是阳极C通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极D电解池中的阴离子在阴极上发生氧化反应解析：选B。电解池是把电能转化为化学能的装置，A项错误；电解池中，电子从直流电源的负极流出，转移到电解池的阴极上，C项错误；电解池中的阴离子在阳极上发生氧化反应，D项错误。5下列各种镀有金属保护层的铁板，镀层破损后在相同的环境中，铁板最易被腐蚀的是()A镀锌铁(白铁)B镀锡铁(马口铁)C镀铜铁 D镀银铁解析：选D。镀有金属保护层的铁板，在镀层破损时，与周围环境形成原电池。A中镀层破损时，锌作负极，铁作正极受到保护；B、C、D中镀层破损时，铁均作负极而被腐蚀，与正极金属的活动性相差越大，负极被腐蚀的速率越快，所以选D。6化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()A氢氧燃料电池的负极反应式为O22H2O4e=4OHB电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2C粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe2e=Fe2解析：选B。O22H2O4e=4OH是氢氧燃料电池的正极反应式，A不正确；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，C不正确；Fe2e=Fe2是钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式，D不正确。7法国格勒诺布尔约瑟夫傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O66O26CO26H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是()A该生物燃料电池不可以在高温下工作B电池的负极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HC消耗1 mol氧气时转移4 mol e，H向负极移动D今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能解析：选C。酶在高温下会变性，失去催化活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下工作，A项说法正确；电池中C6H12O6在负极发生氧化反应，电极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224H，B项说法正确；电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极，所以H向正极移动，C项说法错误。8已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“”，另一个接线柱旁标有“”。关于标有“”的接线柱，下列说法中正确的是()A充电时作阳极，放电时作正极B充电时作阳极，放电时作负极 C充电时作阴极，放电时作负极D充电时作阴极，放电时作正极解析：选A。标有“”是铅蓄电池的正极，放电时发生还原反应，充电时发生氧化反应，作阳极。只有A项符合题意。9原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是()A由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为Cu2e=Cu2B由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为Cu2e=Cu2C由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中，负极反应式为Al4OH3e=AlO2H2OD由Al、Cu和浓HNO3组成的原电池中，负极反应式为Al3e=Al3解析：选C。A项，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；B项，Al作负极，电极反应式为Al3e=Al3；C项，Mg不与NaOH溶液反应，Al作负极；D项，Al在浓HNO3中钝化，Cu作负极，电极反应式为Cu2e=Cu2。10某学生欲完成反应2HCl2Ag=2AgClH2而设计了下列四个实验，你认为可行的是()解析：选C。题给反应是一个不能自发进行的氧化还原反应，必须借助电解手段才能使之发生。B、D两装置不是电解池，显然不能使之发生；A装置是电解池，但Ag棒作阴极而不参与反应，其电解池反应不是题给反应，A装置不能使题给反应发生；C装置是电解池，Ag棒作阳极而参与反应，其电解池反应是题给的反应，C装置能使题给反应发生。11(2017朔州高二测试)如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是()A乙池中d的电极反应为2Cl2e=Cl2Ba、c两极产生气体的物质的量相等C甲、乙两池中溶液的pH均保持不变D乙池中发生的反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2解析：选D。A项，d电极是阴极，应该是溶液中的阳离子放电，即2H2e=H2，故不正确；B项，a、c均为阳极，甲池中是OH放电产生O2，乙池中是Cl放电产生Cl2，故产生气体的物质的量不相等，故不正确；C项，甲池电解硫酸铜溶液，溶液的pH减小，乙池电解饱和氯化钠溶液，溶液的pH增大，故不正确。12MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl。下列有关该电池的说法正确的是()AAgCl为电池的正极B正极反应为Age=AgC该电池一定不能被MgCl2溶液激活D可用于海上应急照明供电，直接将化学能转化为光能解析：选A。A.根据电池的总反应，AgCl中Ag得电子生成Ag发生还原反应，作电池的正极，A项正确；B.AgCl是难溶于水的物质，正极反应为AgCle=AgCl，B项错误；C.MgCl2是电解质，导电能力强于海水，能激活该电池，C项错误；D.该电池能应急照明供电，将化学能转化为电能，D项错误。13在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是()A用图 所示装置进行实验，为了更快、更清晰地观察到导管中液柱上升，可用酒精灯加热具支试管B图 是图 所示装置的原理示意图，图 所示装置的正极材料是铁C铝制品表面出现白斑的原理可以通过图 所示装置进行探究，Cl由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl2e=Cl2D图所示装置的总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑解析：选D。A项，加热使具支试管中气体压强增大，部分气体逸出，冷却后，气体压强减小，导管中形成液柱，不能证明金属发生了吸氧腐蚀，错误；B项，负极材料应为铁，错误；C项，铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为3O212e6H2O=12OH，负极反应为4Al12e=4Al3，错误；D项，将正极反应式和负极反应式相加可得图所示装置的总反应：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，正确。14(2015高考浙江卷)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的电极反应式是H2O2e=H2O2CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析：选D。A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2，故在阴极上发生的反应为H2O2e=H2O2，CO22e=COO2，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2OCO2H2COO2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为21，D项错误。15按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是()AF表示反应生成Cu的物质的量BE表示反应实际消耗H2O的物质的量CE表示反应生成O2的物质的量DF表示反应生成H2SO4的物质的量解析：选B。电解实质为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，则每通过4 mol e，生成Cu 2 mol，O2 1 mol，消耗H2O 2 mol，生成H2SO4 2 mol。16(2017湛江高二检测)用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2 溶液，下列说法中不正确的是()A阴极发生的电极反应为Cu22e=CuB阳极发生的电极反应为4OH4e=2H2OO2C若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2为0.05 molD恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2，溶液可恢复到原来的浓度解析：选D。惰性电极电解足量的 Cu(NO3)2溶液，阴极发生的电极反应为Cu22e=Cu，阳极发生的电极反应为4OH4e=2H2OO2，若有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出，转移电子是0.2 mol，放出的O2为0.2 mol40.05 mol，恰好电解完时，应加入一定量的CuO，溶液可恢复到原来的浓度，A、B、C正确，D错误。二、非选择题(本题包括4小题，共52分)17(10分)已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因：_。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_，若能，请写出负极电极反应式：_(若不能，则不填)。(3)若电池反应为Cu2H=Cu2H2，该池属于原电池还是电解池？_，请写出各电极的电极材料和电解质溶液：_。解析：(1)若把铜、铝导线连接在一起使用，则二者与外界空气及水分构成原电池，铝作负极，加速铝腐蚀，使其使用寿命缩短。(2)因为Cu2Fe3=Cu22Fe2，所以能构成原电池，其负极电极反应式为Cu2e=Cu2。(3)因为该反应是非自发反应，故该池是电解池，其电极反应式为阳极：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。答案：(1)因