162原电池 金属的腐蚀与防护

1、1-6-2原电池金属的腐蚀与防护(时间：45分钟分值：100分)基 础 巩 固一、选择题1下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是()解析装置A和C中无外接电源，符合构成原电池的条件，是原电池装置，电池的总反应式均为Zn2H=Zn2H2，铜作正极，放出H2。装置B为电解装置，铜作阳极，失去电子逐渐溶解，无气体生成，起始时阴极Ag上有H2逸出。装置D也是电解装置，铜作阴极，溶液中H得到电子在阴极逸出H2，起始时的电解总反应式可表示为2Ag2H2AgH2。答案B2下列几中金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是()A铜表面镀锌 B镀银铜质奖章C铁皮表面镀锡 D铝表面镀铜解析两金属的活动性差距越大

2、，镀层破损后，金属被腐蚀的速率越快。答案D3(2012·北京理综，12)人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。右图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是()A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO22H2e=HCOOH解析首先标化合价，看价变化，O2HOOH，CO2中C的化合价降低，得电子，由图示装置中电子转移的方向可知催化剂a表面发生失电子的反应，催化剂b表面发生得电子的反应，所以在催化剂b表面发生的电极反应为CO22H2e=HCOO

3、H；在a表面H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O4e=4HO2，由电极反应式可知a极附近酸性增强，b极附近酸性减弱，C错误。答案C4(2011·全国新课标卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O解析本题考查可充电电池的工作原理，电极反应式的书写、电极附近溶液酸碱性的

4、变化等。由铁镍电池放电时的产物全部是碱，可知电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确。放电时Fe失电子被氧化，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2，B正确。充电时，阴极发生还原反应，电极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，pH增大，C错误。充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D正确。答案C5如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()ABC D解析中Fe为负极，杂质C为正极的原电池腐蚀，是钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。、实质均为原电池装置。中Fe为正极，被保护；、中F

5、e为负极，均被腐蚀。但相对来说Fe和Cu的金属活泼性差别比Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀更快。是Fe作阳极，Cu作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。是Fe作阴极，Cu作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。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C6(2012·海淀模拟)高功率Ni/MH(M表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：Ni(OH)2MNiOOHMH，下列叙述正确的是()A放电时正极附近溶液的碱性增强B放电时负极反应为：MH2Oe=MHOHC充电时阳极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2

6、OHD放电时每转移1 mol电子，正极1 mol NiOOH被氧化解析放电时正极反应为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，正极附近c(OH)增大，溶液碱性增强，A对；放电时负极反应为MHOHe=MH2O，B错；充电时阳极反应为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，C错；放电时正极发生还原反应，放电时每转移1 mol电子，正极上有1 molNiOOH被还原，D错。答案A7(2011·浙江理综，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比

7、边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2解析本题考查了原电池之钢铁的吸氧腐蚀知识。液滴下铁为负极失电子生成亚铁离子，液滴外缘氧气得电子与水化合生成氢氧根，OH与Fe2结合生成Fe(OH)2，进而生成Fe2O3·n H2O，阴离子移向负极，A项错误，B项正确；铁为负极失电子发生氧化反应

8、，C项错误；铁比铜活泼，应为铁失电子：Fe2e=Fe2，D项错误。答案B8据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为3)和H2O2为原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，它可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A电池放电时Na从a极区移向b极区B电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用C该电池的a极反应式为BH8OH8e=BO6H2OD每消耗3 mol H2O2时转移电子3 mol解析由图知，a极区发生氧化反应，a是负极，b极区发生还原反应，b是正极。Na由负极移向正极，A项正确；b是正极，正极材料为MnO2，MnO2能促进双氧

9、水分解，B项正确；负极上，氢由1价升至1价，负极反应式为BH8OH8e=BO6H2O，C项正确；在电池反应中，H2O2只作氧化剂，氧由1价降至2价，每消耗3 mol H2O2时转移电子6 mol，D项错误。答案D9氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下有数种说法，正确的组合为()负极反应为O22H2O4e4OH负极反应为2H24OH4H2O4e电池工作时正极区pH升高，负极区pH降低电池工作时溶液中的阴离子移向正极A BC D解析氢氧燃料电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，则正极发生的反应为O22H2O4e4OH，负极发生的反应为4H24O

10、H4H2O4e。故在正极区pH升高，负极区pH降低，阴离子应该移向负极。答案A10MnO2和Zn是制造干电池的重要原料，工业上用软锰矿和闪锌矿联合生产MnO2和Zn的基本步骤为：(1)软锰矿、闪锌矿与硫酸共热：MnO2ZnS2H2SO4=MnSO4ZnSO4S2H2O(2)除去反应混合物中的不溶物(3)电解混合液：MnSO4ZnSO42H2OMnO2Zn2H2SO4下列说法不正确的是()A步骤(1)中MnO2和H2SO4都是氧化剂B步骤(1)中每析出12.8 gS沉淀共转移0.8 mol电子C步骤(3)中电解时MnO2在阳极处产生D硫酸在生产中可循环使用解析步骤(1)中MnO2是氧化剂，ZnS

11、是还原剂，H2SO4既不是氧化剂也不是还原剂；该反应中每生成1 molS，转移2 mol电子，则析出0.4 mol(12.8 g)S时，转移0.8 mol电子；电解时阳极发生氧化反应，步骤(3)中，MnSO4被氧化为MnO2，所以MnO2在阳极处产生；步骤(3)中生成硫酸，步骤(1)中消耗硫酸，所以硫酸在生产中可循环使用。答案A二、非选择题 11氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表

12、面镀铂粉的原因为_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。解析(1)电池即是把化学能转变为电能的装置；在电池中电子是从负极经导线流向正极，而氢氧燃料电池中通入H2的一

13、极是负极，故电子由a流动到b。(2)H2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故负极反应式为2H24OH4e4H2O。(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，从而增大反应速率。(4)LiH中Li为1价，H为1价，故反应中还原剂是Li，反应中氧化剂是H2O。由反应可知吸收标准状况下224 L H2时生成160 g LiH，则生成的LiH的体积是，故生成的LiH体积与被吸收的H2的体积比为：。由生成的20 mol LiH与H2O反应，由反应可知生成20 mol H2，H22e，能量转化率为80%，则通过的电子的物质的量为20 mol×2×80%32

14、mol。答案(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e4H2O或H22OH2e2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O1/1 148或8.71×1043212某化学小组对金属的腐蚀情况进行了实验研究，实验装置如图所示：请根据所学的知识推测一下2天后的实验现象和实验结果：(1)铁钉被腐蚀最严重的是_(填装置序号，下同)，铁钉基本不变的是_。(2)四个装置的右侧管内的液面由高到低的顺序为_。(3)影响金属腐蚀的因素除了金属本身的性质外，还有_。(4)你认为保护铁制品不被腐蚀的做法有_。解析本题要注意四个装置中电解液的不同和铁钉所处的

15、环境的差别，A中的稀硫酸没有挥发性，铁钉处于潮湿的空气中，能发生吸氧腐蚀使右管液面下降；B、C中的盐酸具有挥发性，铁钉处于酸性环境中发生析氢腐蚀使右管液面上升，C中浓盐酸挥发性更强，铁钉被腐蚀最严重，产生的氢气最多；而D中浓硫酸没有挥发性且有吸水性，这样D中铁钉处于一个相对干燥的环境难被腐蚀，U形管中的液面基本不变。根据实验结果可知，同样的铁钉在不同的环境中被腐蚀的情况不同， 说明外界条件也对金属的腐蚀有影响，影响因素主要有电解质溶液、水和空气中的氧气等。要保护金属不被腐蚀，只要使金属不具备被腐蚀的条件即可。答案(1)CD(2)C、B、D、A(3)水、氧气和电解质溶液等(4)一是隔绝空气(可在

16、表面涂油等)；二是保持表面干燥(用后洗净擦干)能 力 提 升一、选择题13新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知硼氢化钠中氢为1价)，有关该电池的说法正确的是()A电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性B电池负极区的电极反应：BH8OH8e=BO6H2OC放电过程中，Na从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1 L 6 mol/L H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA个解析由题中物质价态变化可知，A是负极，B是正极。负极反应式为BH8OH8e=BO6H2O，正极反应式为H2O22e=2OH，每消耗1 L 6 mol/L H2O2溶液，理论上流过电

17、路中的电子数是12NA。根据原电池原理，阳离子移向正极，故Na从负极区迁移正极区。答案B14新型锂离子电池在新能源开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料。锂离子电池装置如图所示，电池供电能力由电容量决定，电容量可以用单位质量金属失电子数多少表示。下列有关锂电池的说法正确的是()A在空气中制备磷酸亚铁锂B锂离子电池可以用乙醇作溶剂，不能用水作溶剂C锂离子电池中，锂电极的电容量比其他金属的大D该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则放电时正极反应式为LiFePO4e=LiFePO4解析磷酸亚铁锂中铁为2价，在

18、空气中易被氧化，故制备磷酸亚铁锂时要在惰性气体中进行(避免氧化剂与磷酸亚铁锂接触)，电池放电时正极发生还原反应，电极反应式为FePO4Lie=LiFePO4，充电时阳极反应式为LiFePO4e=LiFePO4，D错。答案C二、非选择题15常用的锌锰干电池基本构造如图所示：.已知放电时总反应可表示为Zn2MnO22NH=Zn2Mn2O32NH3H2O，正极上的电极反应是NHe=NH3H2。下列说法不正确的是()A该电池负极反应为Zn2e=Zn2B导电时内电路电流方向是由石墨流向ZnCMnO2的作用是吸收正极上产生的H2，本身被还原为Mn2O3D电池工作时正极发生氧化反应.若用锌锰干电池作电源，如下图所示连接装置：装置中a、b、c、d均为石墨电极，接通电源后，金属M沉积于b极。试回答：(1)a与锌锰干电池的_(填“正极”或“负极”)相连，d为_极。(2)电解开始阶段，c极的电极反应式为_；一段时间后，罩在c极上的试管中收集到了气体，此时c极上的电极反应为_。(3)当d电极上收集到44.8 mL气体(标准状况)时停止电解，测得b电极上沉积金属M的质量为0.432 g，则金属M的摩尔质量为_