第三节金属的腐蚀与防护 课后·训练提升 基础巩固 1.铁锅表面覆盖有下列物质时，锈蚀最快的是( A.水 B.食盐水 C.食用油 D.酒精 答案B 解析：当形成电化学腐蚀，且铁作原电池的负极材料时，表面覆盖的溶液导电性越 强，锈蚀越快。食用油和酒精不能导电，不能形成原电池反应，而水的导电性没有 食盐水强，所以锈蚀最快的是食盐水，故选B。 2.下列叙述不正确的是()。 A.锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能增大反应速率 B.镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易被腐蚀 C.钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3nH2O D钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，完全相同的反应是负极反应 答案B 解析：锌与CuSO4发生置换反应后，铜附着在锌的表面上，浸泡在稀硫酸中形成锌 铜原电池，负极锌被氧化而加速反应，A项正确：镀锌的铁构成原电池时锌为负极， 铁为正极，铁被保护，镀锡的铁构成原电池时铁作负极，锡作正极，加速了铁的腐 蚀，B项不正确：钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀，负极(Fe)反应为Fe-2eF+,正极 (C)反应为2H20+O2+4e一4OH,形成Fe(OH2,在空气中4Fe(OH)2+O2+2HC 4Fe(OH)3,久置后2Fe(OH)一Fe2O3+3HO,所以铁锈的成分是Fe2O3nH2O,C项 正确：钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极反应相同，都是F-2eFe2+,但正 极反应不同，分别是析出氢气和吸收氧气，D项正确。 3.下列说法中，不正确的是( Fe2+电解质溶液O2 A钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀
第三节 金属的腐蚀与防护 课后· 基础巩固 1.铁锅表面覆盖有下列物质时,锈蚀最快的是( )。 A.水 B.食盐水 C.食用油 D.酒精 答案:B 解析:当形成电化学腐蚀,且铁作原电池的负极材料时,表面覆盖的溶液导电性越 强,锈蚀越快。食用油和酒精不能导电,不能形成原电池反应,而水的导电性没有 食盐水强,所以锈蚀最快的是食盐水,故选 B。 2.下列叙述不正确的是( )。 A.锌与稀硫酸反应制取氢气,加入少量的硫酸铜能增大反应速率 B.镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀 C.钢铁表面常易被锈蚀生成 Fe2O3·nH2O D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,完全相同的反应是负极反应 答案:B 解析:锌与 CuSO4 发生置换反应后,铜附着在锌的表面上,浸泡在稀硫酸中形成锌 铜原电池,负极锌被氧化而加速反应,A 项正确;镀锌的铁构成原电池时锌为负极, 铁为正极,铁被保护,镀锡的铁构成原电池时铁作负极,锡作正极,加速了铁的腐 蚀,B 项不正确;钢铁的锈蚀主要是吸氧腐蚀,负极(Fe)反应为 Fe-2e- Fe2+ ,正极 (C)反应为 2H2O+O2+4e- 4OH- ,形成 Fe(OH)2,在空气中 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,久置后 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,所以铁锈的成分是 Fe2O3·nH2O,C 项 正确;钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时,负极反应相同,都是 Fe-2e- Fe2+ ,但正 极反应不同,分别是析出氢气和吸收氧气,D 项正确。 3.下列说法中,不正确的是( )。 A.钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
心电解质溶液 B.钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 钢闸门 子锌板 海水 C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 中印+ 钢闸门 海水口石图 D钢闸门作为阴极而受到保护 答案：C 解析：当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电， 发生的是钢铁的吸氧腐蚀，A项正确；当钢铁表面的水膜酸性较强时，铁在负极放 电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，B项正确：在原电池 中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不 到对钢闸门的保护作用，C项错误；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要 使钢闸门作电解池的阴极，D项正确。 4.下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是( )。 圉将水 经酸化的 3NaCI溶液 图1 图2 铁民导线 地面 钢铁输水管○ 图3 图4 A.图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B.图2中，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变红色 C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
B.钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀 C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 D.钢闸门作为阴极而受到保护 答案:C 解析:当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电, 发生的是钢铁的吸氧腐蚀,A 项正确;当钢铁表面的水膜酸性较强时,铁在负极放 电,水膜中的氢离子在正极放电生成氢气,发生的是析氢腐蚀,B 项正确;在原电池 中,正极被保护,当将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,起不 到对钢闸门的保护作用,C 项错误;在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,就要 使钢闸门作电解池的阴极,D 项正确。 4.下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是( )。 A.图 1 中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图 2 中,往烧杯中滴加几滴 KSCN 溶液,溶液变红色 C.图 3 中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正 极 答案：C 解析：插入海水中的铁棒，除发生化学腐蚀外，靠近液面的地方还会发生电化学腐 蚀，越靠近液面腐蚀越严重，A项错误；图2中Fe作负极，失电子，生成Fe2+,滴加几 滴KSCN溶液，溶液不变红色，B项错误；高温下铁发生氧化反应，发生化学腐蚀，C 项正确：镁块相当于原电池的负极，失电子，从而保护地下钢铁管道，D项错误。 5用如图所示装置来研究钢铁制品的腐蚀，装置的气密性良好，且开始时U形管两 端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是 () A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e一Fe3+ B.若液体a为稀醋酸，则U形管液面左低右高 C.若液体a为食盐水，则U形管液面左高右低 D.若液体a为食用油，则铁钉生锈较慢 答案：A 解析：铁钉发生电化学腐蚀时，电极反应式为Fe-2e一Fe2+,A项错误；若液体a为 稀醋酸，则试管内发生析氢腐蚀，试管内压强增大，故U形管液面左低右高，B项正 确：若液体a为食盐水，试管内发生吸氧腐蚀，压强减小，故U形管液面左高右低，C 项正确：若液体a为食用油，则不能形成原电池，铁钉生锈较慢，D项正确。 6.为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法如下：①舰体与直流电源相连。 ②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是( A.方法①中舰体应连电源的正极 B.方法②中镶嵌的金属块可以是锌 C.方法①为牺牲阳极法 D.方法②为外加电流法 答案B 解析：舰体是由钢板做的，方法①舰体若与电源相连，必须与电源负极相连，A项错 误；方法②舰体镶嵌的一些金属块，必须是比铁活泼的金属，如锌等，B项正确：方法 ②舰体镶嵌一些金属块，这种方法叫牺牲阳极法，C项错误，方法①舰体与电源相 连，这种方法叫外加电流法，D项错误。 7.如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()
D.图 4 中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正 极 答案:C 解析:插入海水中的铁棒,除发生化学腐蚀外,靠近液面的地方还会发生电化学腐 蚀,越靠近液面腐蚀越严重,A 项错误;图 2 中 Fe 作负极,失电子,生成 Fe2+ ,滴加几 滴 KSCN 溶液,溶液不变红色,B 项错误;高温下铁发生氧化反应,发生化学腐蚀,C 项正确;镁块相当于原电池的负极,失电子,从而保护地下钢铁管道,D 项错误。 5.用如图所示装置来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时 U 形管两 端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是 ( )。 A.铁钉表面发生的反应为 Fe-3e- Fe3+ B.若液体 a 为稀醋酸,则 U 形管液面左低右高 C.若液体 a 为食盐水,则 U 形管液面左高右低 D.若液体 a 为食用油,则铁钉生锈较慢 答案:A 解析:铁钉发生电化学腐蚀时,电极反应式为 Fe-2e- Fe2+,A 项错误;若液体 a 为 稀醋酸,则试管内发生析氢腐蚀,试管内压强增大,故 U 形管液面左低右高,B 项正 确;若液体 a 为食盐水,试管内发生吸氧腐蚀,压强减小,故 U 形管液面左高右低,C 项正确;若液体 a 为食用油,则不能形成原电池,铁钉生锈较慢,D 项正确。 6.为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法如下:①舰体与直流电源相连; ②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是( )。 A.方法①中舰体应连电源的正极 B.方法②中镶嵌的金属块可以是锌 C.方法①为牺牲阳极法 D.方法②为外加电流法 答案:B 解析:舰体是由钢板做的,方法①舰体若与电源相连,必须与电源负极相连,A 项错 误;方法②舰体镶嵌的一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等,B 项正确;方法 ②舰体镶嵌一些金属块,这种方法叫牺牲阳极法,C 项错误;方法①舰体与电源相 连,这种方法叫外加电流法,D 项错误。 7.如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( )
Fe2+海水O2OH 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O2+2H2O+4e一4OH 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。从图 中看出，氧气参与反应，应该是发生了吸氧腐蚀，A项错误；碳作正极，发生的反应为 还原反应，B项错误：在酸性环境下发生的是析氢腐蚀，C项错误；吸氧腐蚀时，氧气 在正极发生得电子的还原反应：O2+2H20+4e一4OH,D项正确。 8.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 () 检测桩 金属连接片 地面 777777 777777777777777 钢管道 镁块 潮湿的碱性土壤 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法 D.镁块上发生的电极反应为O2+2H20+4e一4OH 答案B 解析：该方法是将化学能转化成了电能，A项错误：根据图片知，该金属防护措施采 用的是栖牲阳极法，钢管道作正极，B项正确，C项错误：镁块作负极，电极反 应：Mg+2OH-2e一Mg(OH2,D项错误。 9.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入试剂瓶中，加入少量食盐水，再加数 滴酚酞溶液，按下图装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是 () 镀锌铁片 ☑ -H2O A.乙中导气管里形成一段水柱
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 O2+2H2O+4e- 4OH- 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。从图 中看出,氧气参与反应,应该是发生了吸氧腐蚀,A 项错误;碳作正极,发生的反应为 还原反应,B 项错误;在酸性环境下发生的是析氢腐蚀,C 项错误;吸氧腐蚀时,氧气 在正极发生得电子的还原反应:O2+2H2O+4e- 4OH- ,D 项正确。 8.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法 D.镁块上发生的电极反应为 O2+2H2O+4e- 4OH- 答案:B 解析:该方法是将化学能转化成了电能,A 项错误;根据图片知,该金属防护措施采 用的是牺牲阳极法,钢管道作正极,B 项正确,C 项错误;镁块作负极,电极反 应:Mg+2OH- -2e- Mg(OH)2,D 项错误。 9.某课外活动小组,将剪下的一块镀锌铁片放入试剂瓶中,加入少量食盐水,再加数 滴酚酞溶液,按下图装置进行实验,数分钟后观察,下列现象不可能出现的是 ( )。 A.乙中导气管里形成一段水柱
B.乙中导气管中产生气泡 C.金属片剪口处溶液变红 D.锌被腐蚀 答案B 解析：镀锌铁片与食盐水形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应：Zn-2e一乙n+ 铁为正极，发生吸氧腐蚀，即2H2O+O2+4e一4OH,所以锥形瓶中气体压强减小，导 气管里形成一段水柱，生成的氢氧根离子能使酚酞溶液变红色。原电池形成后没 有气体生成，所以乙中导气管中不会产生气泡，B项错误。 10.铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快 速、易行的实验步骤（夹持装置已省略）： 放置在空 气中的潮 KMnO 干燥的团 固体 潮湿的团湿的团状 状细铁丝 状细铁丝细铁丝 首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给试剂加热，持 续3mi左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜 色变得灰暗，发生锈蚀：②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀：③烧 杯中潮湿的铁丝依然光亮。 试回答以下问题。 (1)由于接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属 于 。 能表示其原理的反应方程式为 (2)仪器A的名称为 其中装的试剂可以是 其作用是 (3)由实验可知，该类铁生锈的条件为 决定铁 生锈快慢的一个重要因素是 答案(1)电化学腐蚀负极：2Fe-4e一2Fe2+,正极：2H0+02+4e一4OH (2)球形干燥管碱石灰（或无水氯化钙）干燥O2 (3)与O2接触、与水接触氧气浓度 解析：钢铁在潮湿环境中形成原电池，发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象 说明，潮湿是铁生锈的前提。直形管中与烧杯中实验现象的对比，则说明O2浓度 是影响铁丝生锈快慢的一个重要因素。 拓展提高 1.如图是金属牺牲阳极法的实验装置，有关说法正确的是(
B.乙中导气管中产生气泡 C.金属片剪口处溶液变红 D.锌被腐蚀 答案:B 解析:镀锌铁片与食盐水形成的原电池中,金属锌为负极,发生反应:Zn-2e- Zn2+ , 铁为正极,发生吸氧腐蚀,即 2H2O+O2+4e- 4OH- ,所以锥形瓶中气体压强减小,导 气管里形成一段水柱,生成的氢氧根离子能使酚酞溶液变红色。原电池形成后没 有气体生成,所以乙中导气管中不会产生气泡,B 项错误。 10.铁生锈是比较常见的现象,某实验小组为研究铁生锈的条件,设计了以下快 速、易行的实验步骤(夹持装置已省略): 首先检查制氧气装置的气密性,然后按图连接好装置,点燃酒精灯给试剂加热,持 续 3 min 左右,观察到的实验现象为:①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜 色变得灰暗,发生锈蚀;②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮,没有发生锈蚀;③烧 杯中潮湿的铁丝依然光亮。 试回答以下问题。 (1)由于接触的介质不同,金属腐蚀分成不同类型,本实验中铁生锈属 于 。能表示其原理的反应方程式为 。 (2)仪器 A 的名称为 ,其中装的试剂可以是 , 其作用是 。 (3)由实验可知,该类铁生锈的条件为 。决定铁 生锈快慢的一个重要因素是 。 答案:(1)电化学腐蚀 负极:2Fe-4e- 2Fe2+ ,正极:2H2O+O2+4e- 4OH- (2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥 O2 (3)与 O2 接触、与水接触 氧气浓度 解析:钢铁在潮湿环境中形成原电池,发生电化学腐蚀。此实验在直形管中的现象 说明,潮湿是铁生锈的前提。直形管中与烧杯中实验现象的对比,则说明 O2 浓度 是影响铁丝生锈快慢的一个重要因素。 拓展提高 1.如图是金属牺牲阳极法的实验装置,有关说法正确的是( )
KFe(CN)] 溶液 Fe 经酸化的 3%的NaC 溶液 A.加入K3F(CN)6]溶液后，Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀 B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn C.该装置为电解池 D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn长时间没有什么变化，不需要更换 答案：A 解析：铁被保护，所以溶液中不会产生Fe+,加入K3Fe(CN)6]溶液后，Fe电极附近不 会产生带有特征蓝色的沉淀，A项正确：锌失电子作负极，铁作正极，所以栖牲了锌 保护了铁，B项错误：该装置没有外接电源，所以是原电池而不是电解池，C项错误！ 远洋货轮船底镶嵌锌块，其中锌与铁构成原电池，锌作负极失电子发生氧化反应， 锌被腐蚀，为保护货轮需定期更换，D项错误。 2.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法正确的是()。 H,0(水膜) A.正极反应式：2H+2e一H2↑ B.此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2+2H2O+O.一4Fe(OHD3 C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D.此过程中外电路电流从Fe流向Cu 答案B 解析：根据题图知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负 极，较不活泼的金属作正极，发生吸氧腐蚀。正极上氧气得电子发生还原反应，电 极反应式：O2+2H2O+4e一4OH,A项错误：负极上发生的电极反应式：Fe-2e'一 Fe2+,正极上的电极反应式：O2+2H20+4e一4OH,Fe2+与OH反应生成 Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学方程 式：4Pe(OH)2+2H2O+O:一4Fe(OHD3,B项正确：该原电池中铜作正极，原电池放电 时，负极失电子容易被腐蚀，正极被保护，所以铜不被腐蚀，C项错误；该原电池放电 时，外电路上电子从负极铁流向正极铜，电流从Cu流向F,D项错误。 3.烧过菜的铁锅未及时洗涤（残液中含NaCI等），第二天便出现红棕色锈斑。下列 反应表示整个过程可能发生的变化，其中不符合事实的是()
A.加入 K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe 电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀 B.本实验牺牲了金属 Fe 来保护金属 Zn C.该装置为电解池 D.远洋货轮上镶嵌的金属 Zn 长时间没有什么变化,不需要更换 答案:A 解析:铁被保护,所以溶液中不会产生 Fe2+ ,加入 K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe 电极附近不 会产生带有特征蓝色的沉淀,A 项正确;锌失电子作负极,铁作正极,所以牺牲了锌 保护了铁,B 项错误;该装置没有外接电源,所以是原电池而不是电解池,C 项错误; 远洋货轮船底镶嵌锌块,其中锌与铁构成原电池,锌作负极失电子发生氧化反应, 锌被腐蚀,为保护货轮需定期更换,D 项错误。 2.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法正确的是( )。 A.正极反应式:2H++2e- H2↑ B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3 C.此过程中 Fe、Cu 均被腐蚀 D.此过程中外电路电流从 Fe 流向 Cu 答案:B 解析:根据题图知,水中溶解了氧气,铜、铁和水构成了原电池,较活泼的金属作负 极,较不活泼的金属作正极,发生吸氧腐蚀。正极上氧气得电子发生还原反应,电 极反应式:O2+2H2O+4e- 4OH- ,A 项错误;负极上发生的电极反应式:Fe-2eFe2+ ,正极上的电极反应式:O2+2H2O+4e- 4OH- ,Fe2+与 OH-反应生成 Fe(OH)2,Fe(OH)2 不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成 Fe(OH)3,化学方程 式:4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3,B 项正确;该原电池中铜作正极,原电池放电 时,负极失电子容易被腐蚀,正极被保护,所以铜不被腐蚀,C 项错误;该原电池放电 时,外电路上电子从负极铁流向正极铜,电流从 Cu 流向 Fe,D 项错误。 3.烧过菜的铁锅未及时洗涤(残液中含 NaCl 等),第二天便出现红棕色锈斑。下列 反应表示整个过程可能发生的变化,其中不符合事实的是( )
A.2H20+02+4e—4OH B.Fe-3e-Fe3+ C.Fe2++2OH-Fe(OH)2 D.4Fe(OH)2+O2+2H2C-4Fe(OH)3 答案B 解析：根据题意，铁在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀，电极反应为负极Fe-2e一Fe2+, 正极2H2O+O2+4e一4OH,生成的Fe2+与OH结合为Fe(OH2,并进一步在空气 中被氧化为F(OH)3,所以答案选B。 4.下图是模拟电化学反应装置图。下列说法中错误的是()。 铁 A若X为石墨棒，开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀 B.若X为锌，开关K置于N处，则X极附近溶液的颜色会变黄色 C.若X为石墨棒，开关K置于M处，则X电极的电极反应式为O2+2H2O+4 40H- D.若X为锌，开关K置于M处，保护铁电极，则为牺牲阳极法 答案B 解析：A项，若X为石墨棒，开关K置于N处，形成电解池，铁作为阴极受到保护。B 项，若X为锌，开关K置于N处，铁受到保护没有失去电子。C项，若X为石墨棒， 开关K置于M处形成原电池，X极作为正极，氧气在X极得到电子。D项，若X 为锌，开关K置于M处，形成原电池，铁受保护。 5.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。 食盐水（含酚酞） 生铁 图1 生铁 电极d 海水 图2 下列有关说法不正确的是( A.图1：a点溶液变红 B.图1：a点的铁比b点的铁腐蚀严重
A.2H2O+O2+4e- 4OHB.Fe-3e- Fe3+ C.Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ D.4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 答案:B 解析:根据题意,铁在 NaCl 溶液中发生吸氧腐蚀,电极反应为负极 Fe-2e- Fe2+ , 正极 2H2O+O2+4e- 4OH- ,生成的 Fe2+与 OH-结合为 Fe(OH)2,并进一步在空气 中被氧化为 Fe(OH)3,所以答案选 B。 4.下图是模拟电化学反应装置图。下列说法中错误的是( )。 A.若 X 为石墨棒,开关 K 置于 N 处,可以减缓铁的腐蚀 B.若 X 为锌,开关 K 置于 N 处,则 X 极附近溶液的颜色会变黄色 C.若 X 为石墨棒,开关 K 置于 M 处,则 X 电极的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OHD.若 X 为锌,开关 K 置于 M 处,保护铁电极,则为牺牲阳极法 答案:B 解析:A 项,若 X 为石墨棒,开关 K 置于 N 处,形成电解池,铁作为阴极受到保护。B 项,若 X 为锌,开关 K 置于 N 处,铁受到保护没有失去电子。C 项,若 X 为石墨棒, 开关 K 置于 M 处形成原电池,X 极作为正极,氧气在 X 极得到电子。D 项,若 X 为锌,开关 K 置于 M 处,形成原电池,铁受保护。 5.研究金属腐蚀及防护的装置如图所示。 图 1 图 2 下列有关说法不正确的是( )。 A.图 1:a 点溶液变红 B.图 1:a 点的铁比 b 点的铁腐蚀严重
C.图2：若d为锌，则铁不易被腐蚀 D.图2：正极电极反应式为O2+2H20+4e一4OH 答案B 解析：图1中点氧气得电子产生氢氧根离子，溶液显碱性，使酚酞溶液变红，A项 正确；图1中a点为正极，b点为负极，铁失电子产生亚铁离子，b点铁腐蚀严重，B 项不正确：图2中若d为锌，作负极，失电子，则铁为正极，不易被腐蚀，C项正确：图2 中正极氧气得电子产生氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4一4OH,D项正 确。 挑战创新 电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问 题。 (I)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NCI溶液作电解质溶液进行电解，得到半导体材 料Cu20和一种清洁能源，则阳极反应式为 阴极反应 式为 (2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 (填字母) Cu 浸有饱和食盐水和酚酞的滤纸 A.②区铜片上有气泡产生 B.③区铁片的电极反应式为2C-2e一Ch↑ C最先观察到变成红色的区域是②区 D.②区和④区中铜片的质量均不发生变化 (3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗 较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式 为2 CHsCHO+HC电解CH:CH-OH+CH COOH。 实验室中，以一定浓度的乙醛-N2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过 程，其装置如图所示
C.图 2:若 d 为锌,则铁不易被腐蚀 D.图 2:正极电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH- 答案:B 解析:图 1 中 a 点氧气得电子产生氢氧根离子,溶液显碱性,使酚酞溶液变红,A 项 正确; 图 1 中 a 点为正极, b 点为负极,铁失电子产生亚铁离子,b 点铁腐蚀严重,B 项不正确;图 2 中若 d 为锌,作负极,失电子,则铁为正极,不易被腐蚀,C 项正确;图 2 中正极氧气得电子产生氢氧根离子,电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH- ,D 项正 确。 挑战创新 电解是最强有力的氧化还原手段,在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问 题。 (1)以铜为阳极,以石墨为阴极,用 NaCl 溶液作电解质溶液进行电解,得到半导体材 料 Cu2O 和一种清洁能源,则阳极反应式为 ,阴极反应 式为 。 (2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是 (填字母)。 A.②区铜片上有气泡产生 B.③区铁片的电极反应式为 2Cl- -2e- Cl2↑ C.最先观察到变成红色的区域是②区 D.②区和④区中铜片的质量均不发生变化 (3)最新研究发现,用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗 较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式 为 2CH3CHO+H2O CH3CH2OH+CH3COOH。 实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4 溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过 程,其装置如图所示
直流电源 阳离子 空交换膜 废水 ①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入 (填化学 式)，电极反应式为 。 电解过程中，阴极区Na2SO4的物质 的量 (填“增大减小”或不变)。 ②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入13 乙醛含量为3000mg/L的废水，可得到乙醇 kg(计算结果保留小数点后1 位) 答案：(1)2Cu+H2O-2e一Cu2O+2Ht2Ht+2e一H2↑ (2)D (3)①CH4CH4+10OH-8e一C02+7H2O 不变②1.9 解析：(1)由于阳极材料为铜，所以铜本身失电子被氧化，由题意知氧化产物为 Cu2O,可得阳极反应式为2Cu+H2O-2一Cu2O+2Ht,阴极上阳离子放电，即溶液 中H+被还原成清洁能源H2。 (2)左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，负极(Fe)Fe-2eFe+,正极 (Cu)O2+2H2O+4e一4OH,右半区是电解装置，阳极(Fe)Fe2e一Fe2+,阴极 (Cu)2H2O+2e一H2↑+2OH,由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因 此最先观察到变成红色的区域是④区，故A、B、C三项均错误，D项正确。 (3)①根据电解质溶液中阳离子的迁移方向，可知℃为阳极，d为阴极，因此直流电 源上a为正极，通入O2,b为负极，通入CH4,在碱性条件下CH4的氧化产物为 C0?,由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中，由于S0子没有参与放电 且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区N2SO4 的物质的量不变。②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CHOH,设生 成的乙醇的质量为xkg,根据碳原子守恒可得关系式： CH3CHO CH3CH2OH 44 46 3000×103÷10°×60%kg xkg 解得x1.9
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中 b 极应通入 (填化学 式),电极反应式为 。电解过程中,阴极区 Na2SO4 的物质 的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达 60%。若在两极区分别注入 1 m3 乙醛含量为 3 000 mg/L 的废水,可得到乙醇 kg(计算结果保留小数点后 1 位)。 答案:(1)2Cu+H2O-2e- Cu2O+2H+ 2H++2e- H2↑ (2)D (3)①CH4 CH4+10OH- -8e- CO3 2-+7H2O 不变 ②1.9 解析:(1)由于阳极材料为铜,所以铜本身失电子被氧化,由题意知氧化产物为 Cu2O,可得阳极反应式为 2Cu+H2O-2e- Cu2O+2H+ ,阴极上阳离子放电,即溶液 中 H+被还原成清洁能源 H2。 (2)左半区是原电池装置,发生的是铁的吸氧腐蚀,负极(Fe):Fe-2e- Fe2+ ,正极 (Cu):O2+2H2O+4e- 4OH- ;右半区是电解装置,阳极(Fe):Fe-2e- Fe2+ ,阴极 (Cu):2H2O+2e- H2↑+2OH- ,由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率,因 此最先观察到变成红色的区域是④区,故 A、B、C 三项均错误,D 项正确。 (3)①根据电解质溶液中阳离子的迁移方向,可知 c 为阳极,d 为阴极,因此直流电 源上 a 为正极,通入 O2,b 为负极,通入 CH4,在碱性条件下 CH4的氧化产物为 CO3 2- ,由此可写出此电极的电极反应式。在电解过程中,由于 SO4 2-没有参与放电, 且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过,因此根据质量守恒可得阴极区 Na2SO4 的物质的量不变。②阴极区发生还原反应,即 CH3CHO 转化成 CH3CH2OH,设生 成的乙醇的质量为 x kg,根据碳原子守恒可得关系式: CH3CHO ~ CH3CH2OH 44 46 3 000×103÷106×60% kg x kg 解得 x≈1.9