第13讲-高二化学学科素养能力竞赛专题训练-金属的腐蚀与防护(解析版)

第13讲高二化学学科素养能力竞赛专题训练——金属的腐蚀与防护【题型目录】模块一：易错试题精选模块二：培优试题精选模块三：全国名校竞赛试题精选【典例例题】模块一：易错试题精选1．下图是青铜器发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法正确的是A．腐蚀过程中，青铜基体是正极B．若有64gCu被腐蚀，理论上消耗氧气的体积为22.4L(标准状况)C．多孔催化层加速了青铜器的腐蚀，是因为改变了反应的焓变D．青铜器发生的是吸氧腐蚀【答案】D【分析】由图可知，青铜基体失去电子，发生氧化反应，作负极，由氧气参加反应的电极为正极，以此解题。【详解】A．根据图示可知，青铜基体电极有Cu2+产生，Cu化合价升高，发生氧化反应，作负极，A错误；B．在该反应中，铜失去电子变成Cu2+，64gCu腐蚀转移2mol电子，在标况下，理论上耗氧体积为，B错误；C．反应的焓变只与反应物、生成物的状态有关，故反应焓变不变，C错误；D．由题图可知，青铜器发生的是吸氧腐蚀，D正确；故选D。2．锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法不正确的是A．0~时，铁可能发生了析氢腐蚀B．~时，铁一定发生了吸氧腐蚀C．负极的电极反应式为D．用于润洗锥形瓶的溶液可能是稀盐酸【答案】C【详解】A．由图可知，0~t1时锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁可能发生了析氢腐蚀，故A不选；B．由图可知，t1~t2时锥形瓶内压强减少，说明气体物质的量减少，则铁一定发生了吸氧腐蚀，故B不选；C．负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C选；D．锥形瓶内开始发生析氢腐蚀，则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性，可能是稀盐酸，故D不选；故选：C。3．锥形瓶内壁用某溶液润洗后，放入混合均匀的新制铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时测量锥形瓶内压强的变化，如图所示。下列说法错误的是A．0~t1时，铁可能发生了析氢腐蚀B．t1~t2时，铁一定发生了吸氧腐蚀C．负极反应为：Fe-3e-=Fe3+D．用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性【答案】C【详解】A．有图可知，0~t1时锥形瓶内压强增大，说明气体的物质的量增加，则铁可能发生了析氢腐蚀，故A不选；B．有图可知，t1~t2时锥形瓶内压强减少，说明气体物质的量减少，则铁一定发生了吸氧腐蚀，故B不选；C．负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故C选；D．锥形瓶内开始发生析氢腐蚀，则用于润洗锥形瓶的溶液一定显酸性，故D不选；故选：C。4．以下现象和电化学腐蚀无关的是A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．银制物品久置表面变暗C．铁质器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D．生铁比纯铁容易生锈【答案】B【详解】A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，A项不选；B．银制物品久置表面变暗，是金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B项选；C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，C项不选；D．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，D项不选。答案选B。5．港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用多种方法防腐。下列分析错误的是A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层是为了隔绝空气、水等，防止形成原电池C．采用外加电流的阴极保护法时需直接在钢构件上绑上锌块D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀速率【答案】C【详解】A．大桥在海水中发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子：Fe-2e-=Fe2+，正极上氧气得电子：O2+4e-+2H2O=4OH-，故总反应为2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2，故防腐蚀即为了避免此反应的发生，故A正确；B．钢铁生锈的条件是有氧气和水，而钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，能隔绝空气和水，故能防止原电池的形成，故B正确；C．外加电流的阴极保护法中，钢铁做阴极被保护，阳极可以采用惰性阳极，而无需采用活性电极，故C错误；D．不锈钢的耐腐蚀性比较好，故钢构件可以采用不锈钢，故D正确。故选C。6．利用小粒径零价铁()的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示。、、等共存物的存在会影响水体修复效果，已知单位时间内释放电子的物质的量为，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为。下列说法正确的是A．反应①②在正极发生，反应③④在负极发生B．单位时间内，三氯乙烯()脱去时C．④的电极反应式为D．增大单位体积水体中小粒径的投入量，不会使增大【答案】B【详解】A．由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为得电子的反应，所以应在正极发生，故A错误；B．三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，1molC2HCl3转化为1molC2H4时，得到6mol电子，脱去3mol氯原子，所以脱去amolCl时ne=2amol，故B正确；C．由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化NO3+8e-=NH，由于生成物中有NH，所以只能用H+和H2O来配平该反应，而不能用H2O和OH-来配平，所以④的电极反应式为NO+10H++8e-=NH+3H2O，故C错误；D．增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接触面积，加快ZVI释放电子的速率，可使nt增大，故D错误；综上所述，答案为B。7．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥【答案】C【详解】由装置图可知，②③④是原电池，装置②④中铁为负极，且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀的速度越快，因此④>②，装置③中铁作正极，被保护，所以④>②>③，装置⑤⑥是电解池，⑤中铁作阳极，⑥中铁作阴极，阳极金属腐蚀速度快，阴极被保护，因此⑤>⑥，又因电解池引起的腐蚀速度>原电池引起的腐蚀速度>化学腐蚀速度>有防护措施的腐蚀速度，因此可得铁被腐蚀的速度大小关系为：⑤④②①③⑥，答案选C。8．深埋在潮湿土壤中的铁制管道，在硫酸盐还原菌(最佳生存环境为)作用下，能被腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A．管道发生了吸氧腐蚀 B．此类腐蚀会使土壤的增大C．酸性条件，管道不易被腐蚀 D．刷富铜油漆可以延缓管道腐蚀【答案】B【详解】A．由题意可知，原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故不是发生吸氧腐蚀，A错误；B．由图示可知正极发生的电极反应为+5H2O+8e-=HS-+9OH-，负极上是Fe失电子的氧化反应，土壤中的pH增大，B正确；C．根据题意，硫酸盐还原菌在弱碱性条件下活性高，电化学腐蚀速率快，酸性条件下，虽然硫酸盐还原菌会失活，但铁会发生析氢腐蚀，C错误；D．管道上刷富铜油漆，形成Cu-Fe原电池，Fe作为负极，可以加快管道的腐蚀，D错误；故答案为：B。9．中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速度比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速度大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置图如图，下列叙述中错误的是A．电子从M电极经导线流向N电极B．N电极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+C．阴极区附近溶液的pH增大D．电路中转移0.01mol电子时，有0.08gO2参与反应【答案】A【分析】根据题意，该装置为原电池，通入氧气的电极为正极，即M极为正极，N极为负极，该电池本质上是钢铁的吸氧腐蚀，据此分析判断。【详解】A．M极为正极，N极为负极，原电池中，电子从N电极经导线流向M电极，故A错误；B．N电极为负极，发生氧化反应，该电池本质上是钢铁的吸氧腐蚀，负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故B正确；C．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，因此阴极区附近溶液的pH增大，故C正确；D．电路中转移0.01mol电子时，有=0.0025mol的氧气反应，氧气的质量为0.0025mol×32g/mol=0.08g，故D正确；故选A。10．一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO2—下列说法正确的是A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快B．pH<4,发生析氢腐蚀C．pH为14，其负极反应为2H2O+Fe-3e-=FeO2-+4H+D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快【答案】B【详解】A项、由表可知，随pH的升高，碳钢腐蚀速率先减慢后逐渐加快，故A错误；B项、当pH<4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故B正确；C项、在pH=14溶液中，碳钢发生吸氧腐蚀，负极反应为4OH-+Fe_3e-═FeO2-+2H2O，故C错误；D项、在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D错误。故选B。【点睛】本题考查金属的腐蚀与防护，明确钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件是解本题关键。11．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M＋nH2O=M(OH)n＋H2↑B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－=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【答案】B【分析】金属被腐蚀的实质是金属失电子发生氧化反应，金属被腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀，在酸性条件下发生析氢腐蚀，在弱酸性或中性条件下发生吸氧腐蚀，据此分析解答。【详解】A．金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，因此没有生成氢气，A错误；B．金属发生化学腐蚀时金属和氧化剂直接接触，电子直接转移给氧化剂，B正确；C．在弱酸性或中性条件下，金属发生吸氧腐蚀，在酸性条件下，金属发生析氢腐蚀，可见无论是酸性还是碱性、中性环境都能发生金属腐蚀，C错误；D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，D错误；故合理选项是B。【点睛】本题考查了金属腐蚀与防护的知识，明确金属腐蚀原理是解本题关键，知道析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别及其原因，题目难度不大。12．研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法正确的是A．d为石墨，铁片不易被腐蚀B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-C．d为锌块，铁片腐蚀加快D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H++2e-=H2↑【答案】B【详解】A.d为石墨，铁作负极，发生氧化反应，腐蚀加快，A错误；B.d为石墨，石墨作正极，发生还原反应，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C.d为锌块，Zn比Fe活泼，锌块作负极，铁作正极，这是牺牲阳极的阴极保护法，铁片被保护，C错误；D.d为锌块，Zn比Fe活泼，锌块作负极，铁作正极，在铁片上发生还原反应，海水呈弱碱性，因此Fe上发生的反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，D错误；答案选B。13．（多选题）在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中能保护铁不被腐蚀的是A． B． C． D．【答案】BD【详解】A．该装置为电解池，Fe电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，变为Fe2+进入溶液，会加快铁的腐蚀，不能起保护作用，A不符合题意；B．该装置为电解池，Fe电极连接电源的负极，作阴极，Fe电极上发生还原反应，能起保护作用，使铁不被腐蚀，B符合题意；C．由于金属活动性：Fe＞Sn，所以Fe、Sn海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化，Fe发生的是吸氧腐蚀，会加快铁的腐蚀，不能起保护作用，C不符合题意；D．由于金属活动性：Zn＞Fe，所以Zn、Fe海水构成原电池，Fe为正极，Zn为负极，失去电子被氧化，能起保护作用，使铁不被腐蚀，D符合题意；故合理选项是BD。14．（多选题）在缺乏氧气的深层潮湿土壤中存在的硫酸盐还原菌，会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，这个过程被称为厌氧腐蚀，其反应原理如图所示，下列说法正确的是A．厌氧腐蚀属于电化学腐蚀B．负极的电极反应式为C．每生成1molFeS，最终转移的电子数为2D．镀锌或铜的钢管破损后均会加快钢管的腐蚀【答案】AB【详解】A．钢管中含有碳元素，铁、C与潮湿的土壤形成原电池，则厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A说法正确；B．根据图像可知，负极铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，B说法正确；C．硫酸根离子变为硫离子时，转移8个电子，则每生成1molFeS，最终转移的电子数为8NA，C说法错误；D．镀锌的钢管破损后锌比铁活泼，锌作负极，保护铁不被腐蚀，而铜比铁活泼性差，作正极，会加快钢管的腐蚀，D说法错误；答案为AB。15．金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。请写出有关电极反应式：①铁棒上的电极反应式：_______________________碳棒上的电极反应式：_________________________(2)该图所表示的是_________________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，则此图可表示__________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为_________棒。【答案】

2Fe－4e－=2Fe2＋

O2＋2H2O＋4e－=4OH－

吸氧

析氢

锌(或其他比铁活泼的金属)【详解】（1）图示为Fe的吸氧腐蚀，负极上Fe失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，铁棒上的电极反应式为：2Fe-4e-═2Fe2+，碳棒上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-；在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀，故答案为：Fe-2e-═Fe2+；O2+2H2O+4e-═4OH-；吸氧；（2）将NaCl溶液改为稀H2SO4溶液，变成析氢腐蚀；保护铁棒时，负极应为比铁活泼的金属，故答案为：析氢；锌（或其他比铁活泼的金属）。16．(1)图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。①该电化学腐蚀称为__________。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_______(填字母)。(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图防腐示意图，并作相应标注________。(3)航母舰体材料为合金钢。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_______。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。【答案】

吸氧腐蚀

B

吸氧腐蚀

或【详解】（1）由题图可看出，在海水中，该电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，在A、B、C、D四个区域中，因为B区能接触到氧气，则生成铁锈最多的是B区，故答案为：吸氧腐蚀；B；（2）铜是不活泼的金属，石墨是能导电的非金属，所以应用阴极电保护法保护铜，石墨与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，铜与直流电源的负极相连，做阴极，防腐示意图为，故答案为：；（3）①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀，故答案为：吸氧腐蚀；②二氧化硅为酸性氧化物，为降低生铁中硅的含量，即降低二氧化硅的含量，可加入碳酸钙或氧化钙，使其在高温下与二氧化硅反应，故答案为：或。17．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：正极__________，负极________。（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用________。A铜

B钠

C锌

D石墨（3）乙图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。【答案】

C

负【分析】（1）铁为活泼金属，易发生电化学腐蚀，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；（2）原电池的负极金属易被腐蚀，根据原电池的工作原理来回答；（3）在电解池的阴极上的金属被保护，根据电解池的工作原理来回答。【详解】（1）钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：。故答案为：负极：，正极：；（2）铁闸门上连接一块比铁活泼的金属，属于牺牲阳极的阴极保护法；A铜的活泼性比铁差，不能保护铁，故A错误；B钠活泼性比铁强，但是可与水发生剧烈反应，不能保护铁，故B错误；C锌的活泼性比铁强，锌失去电子被溶解，而铁被保护，故C正确；D石墨的活泼性比铁差，不能保护铁，故D错误；答案选C。（3）电解池的阴极上的金属被保护，为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负极。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。故答案为：负。18．研究金属腐蚀和防护的原理很有现实意义。(1)图甲为探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置进行实验，发现导管中水柱上升缓慢，下列措施可以更快、更清晰地观察到水柱上升现象的有_______(填序号)。A．用纯氧气代替具支试管内空气B．用酒精灯加热具支试管提高温度C．将铁钉换成铁粉和碳粉混合粉末并加入少许食盐水D．将玻璃导管换成更细的导管，水中滴加红墨水(2)该小组将图甲装置改进成图乙装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如表所示，根据数据可判断腐蚀的速率随时间变化逐渐_______(填“加快”“减慢”或“不变”)，你认为影响钢铁腐蚀的因素为_______。时间/min13579液柱高度/cm0.82.13.03.74.2(3)为探究图乙中a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表中空白：实验操作实验现象实验结论向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞溶液a点附近溶液出现红色a点电极反应为_______一段时间后再滴加2~3滴铁氰化钾溶液b点周围出现蓝色沉淀b点电极反应为Fe-2e-=Fe2+(4)设计图丙装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化如图丁所示，从图丁中可分析，t1~t2s之间主要发生_______(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，原因是_______。(5)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下，Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极的电极反应_______。【答案】(1)ACD(2)

减慢

氧气的浓度(3)O2+4e-+2H2O=4OH-(4)

吸氧

容器内氧气含量和压强都降低，所以主要是发生吸氧腐蚀(5)3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+【解析】(1)A．用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，故A正确；B．用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，故B错误；C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，故C正确；D．换成更细的导管，水中滴加红墨水，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，故D正确；故答案为：ACD；(2)液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，2min时间内：1min～3、3～5、5～7、7～9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.6cm、0.5cm，则铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐减弱，故答案为：减慢；氧气的浓度；(3)向NaCl溶液中滴加2～3滴酚酞溶液，并且a点附近溶液出现红色，说明a点电极上有OH-生成，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；(4)由图可知，0～t1时间内锥形瓶内压强增大，则0～t1时间内发生析氢腐蚀生成氢气，随着反应进行，容器内气体的压强降低，则酸不断消耗，溶液的酸性减弱，容器内发生了吸氧腐蚀，消耗氧气使容器内气体的压强降低，故答案为：吸氧；容器内氧气含量和压强都降低，所以主要是发生吸氧腐蚀；(5)Fe作阳极置于H2SO4溶液中，Fe钝化形成致密Fe3O4，阳极反应式为3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+，故答案为：3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+。模块二：培优试题精选1．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：实验Ⅰ5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。实验Ⅱ5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。下列说法不正确的是A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：C．实验Ⅰ的现象说明溶液与Fe反应生成了D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色【答案】C【详解】A．实验Ⅰ中Fe作负极，碳作正极，实验Ⅱ中Zn作负极，Fe作正极，所以实验Ⅱ中Zn保护了Fe，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，A正确；B．实验Ⅱ中Fe作正极，在正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为，B正确；C．实验Ⅰ的现象不能说明溶液与Fe反应生成了，25min时蓝色区域的出现也可能是因为Fe失去电子生成，溶液与发生反应生成蓝色沉淀，C错误；D．若将Zn片换成Cu片，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，可推测Cu片上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，Cu片周边出现红色，铁钉失电子发生氧化反应生成，与溶液反应，使其周边出现蓝色，D正确。故选C。2．有关金属腐蚀的说法中正确的是A．电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍的多，但腐蚀速度要比化学腐蚀慢得多B．纯银器表面在空气中因电化学腐蚀而逐渐变暗C．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀D．钢铁发生电化学腐蚀时，碳相当于微小原电池的正极【答案】D【分析】A.电化学腐蚀比化学腐蚀快；B.金属银在空气中易被氧气氧化因生成氧化银而变质；C.根据金属生锈的电化学原理知识来回答；D.根据原电池构成条件及电极正负判断方法分析。【详解】A.电化学腐蚀加速负极金属的腐蚀速率，比化学腐蚀快，A错误；B.金属银在空气中易被氧气氧化因生成氧化银而变质，属于化学腐蚀，B错误；C.金属在空气与水交界处更易发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀，而钢柱在水下部分不如在空气与水交界处腐蚀速率快，C错误；D.电极材料活动性Fe>C，活动性强的Fe为负极，活动性弱的C为正极，故钢铁发生电化学腐蚀时，可看作有许多微小的原电池反应发生引起，D正确；故合理选项是D。【点睛】本题考查了金属的腐蚀与防护，明确原电池原理是解本题关键，明确哪种电极被保护、哪种电极加速被腐蚀即可解答，难度不大。3．用下列仪器或装置(夹持装置略)进行相应实验，能达到实验目的的是A．甲装置：完成铁件上镀铜B．乙装置：验证铁的吸氧腐蚀C．丙装置：量取20.00mLNaOH溶液D．丁装置：比较AgCl和溶解度大小【答案】B【详解】A．铁件与电源的正极相连为电解池的阳极发生反应Fe-2e-=Fe2+，且Cu2+应该在阴极发生还原反应，无法实现镀铜，A项错误；B．食盐水为中性，铁钉可以发生吸氧腐蚀，反应结束具支试管的压强降低导气管中水注上升，B项正确；C．该仪器带活塞应该为酸式滴定管，无法量取NaOH，C项错误；D．溶液中滴入NaCl之后有AgCl和AgNO3等，加入Na2S产生黑色沉淀Ag2S。沉淀转化的一般规律溶解度大的转化为溶解度小的。但具体是AgCl转化为Ag2S还是AgNO3转化为Ag2S无法确定，D项错误；故选B。4．关于图中各装置的叙述不正确的是A．装置①能验证AgCl沉淀可转化为溶解度更小的Ag2S沉淀B．装置②能测量锌与硫酸的反应速率C．装置③能验证铁的吸氧腐蚀D．装置④在充电时，应将电源的负极连接在Pb电极上【答案】A【详解】A．硝酸银过量，加入硫化钠肯定生成Ag2S沉淀，不能证明AgCl和Ag2S的溶解度大小，故A错误；B．化学反应速率的快慢可以通过单位时间内产生氢气的体积的多少或产生相同体积的氢气需要时间的多少，因此可以用装置②能测量锌与硫酸的反应速率，故B正确；C．若铁发生的是吸氧腐蚀，则装置中的气体压强会减小，水会进入导气管，因此装置③能验证铁的吸氧腐蚀，故C正确；D．装置④当电池充电时,铅板与电源负极相连，二氧化铅板与电源正极相连，故D正确；答案选A。5．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（

）A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH-C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理【答案】B【分析】根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是e，多催化层作正极。【详解】A．根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，A不正确；B．氧气在正极得电子生成氢氧根离子电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-，B正确；C．Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓，C不正确；D．牺牲阳极的阴极保护法是利用了原电池的原理，D不正确；故选B。6．某同学做了如下实验：装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法中正确的是A．加热铁片Ⅰ所在烧杯，电流表指针会发生偏转B．用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极C．铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀【答案】A【分析】A.加热铁片I失电子的速率加快，会有电子通过电流表；B.Fe在负极失电子生成亚铁离子；C.形成原电池会加快反应速率；D.铁片I、铁片Ⅱ都发生了腐蚀，但是腐蚀的速率相同【详解】A.Fe在氯化钠溶液中发生腐蚀，加热后铁片I失电子的速率加快，会有电子通过电流表，电流表指针会发生偏转，A正确；B.Fe发生电化学腐蚀时，Fe在负极失电子生成亚铁离子，加KSCN溶液无现象，无法检验是否有亚铁离子生成，则不能判断正负极，B错误；C.形成原电池会加快反应速率，由于铁片III所处的电解质溶液浓度大，所以铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片I快，C错误；D.铁片I、铁片Ⅱ所处的化学环境相同，分别发生化学腐蚀，不能形成原电池，电路中没有电流通过，铁片I、II腐蚀的速率相同，，D错误；故合理选项是A。【点睛】本题考查了原电池原理的应用的知识，注意把握原电池的原理、金属的电化学腐蚀、影响反应速率的因素，侧重于考查学生的分析能力和对基本原理的应用能力。7．用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是A．压强增大主要是因为产生了H2B．整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e-=Fe2+C．pH=4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀D．pH=2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑【答案】D【详解】A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的铁粉能发生析氢腐蚀，西青服饰产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；B．锥形瓶中的铁粉和碳构成原电池，铁粉作为原电池的负极，发生的电极反应Fe–2e-=Fe2+，B正确；C．若pH=4.0时，若只发生吸氧腐蚀，锥形瓶的压强会有下降，而图中锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，铁还发生了析氢腐蚀，锥形瓶内的溶解氧减少，因此罪行平内压强几乎不变，C正确；D．pH=2.0时，体系为强酸性，压强变大，说明正极发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H++2e-=H2↑，但溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，D错误；故选D。8．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）。①②③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②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼【答案】D【详解】分析：A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+；C项，对比①②，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼。详解：A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。点睛：本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化，如①中没有取溶液，②中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼，可用②的方法。9．下列关于金属防护的说法中正确的是A．当镀锌铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用B．地下输油钢管与外加直流电源的正极相连可保护其不受腐蚀C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬【答案】A【分析】A.锌比铁活泼，易被腐蚀；B.在电解池中，阳极金属易被腐蚀；C.海轮外壳连接锌块，锌为负极；D.不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为改变了金属的结构。【详解】A.锌比铁活泼，当镀锌铁制品的镀层破损时，锌做负极，易被腐蚀，铁被保护，A正确；B.地下输油钢管与外加直流电源的正极相连，在该电解池中，阳极金属铁易被腐蚀，B错误；C.海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D.生产中通常用铬、镍等金属熔合在铁中制成不锈钢，改变其组成和结构，达到防止铁制品生锈的目的，D错误；故合理选项是A。【点睛】本题考查金属的腐蚀与防护，注意把握金属腐蚀的原理和电化学知识，题目难度不大。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周中心区（a）腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环（b），加图所示。下列说法不正确的是A．铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2B．液滴之下氧气含量少，铁片作负极，发生的氧化反应为：Fe-3e-=Fe3+C．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域【答案】AB【分析】NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，铁片作负极，发生的氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，液滴边缘是正极区，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-(发生还原反应)，在液滴外沿，由于Fe2++2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3形成了棕色铁锈环(b)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2═4Fe(OH)3，以此解答该题。【详解】A．根据以上分析，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2═4Fe(OH)3，故A错误；B．铁片作负极，发生的氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故B错误；C．O2在液滴外沿反应，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-(发生还原反应)，故C正确；D．铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域，而是液滴是中心区，故D正确；故答案为AB。11．（1）某课外活动小组同学用下图装置进行实验试回答下列问题：①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_____________腐蚀。②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________________。（2）芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如下图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。①该电解槽的阳极反应式为______________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)___________导出。③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：___________________。④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为________，已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36gH2O时，理论上有__________kJ的能量转化为电能。【答案】

吸氧

2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑

4OH－－4e－=2H2O＋O2↑

小于

D

H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大

H2－2e－＋2OH－=2H2O

571.6【详解】（1）①如果开关K与a连接，则构成原电池。NaCl溶液为中性，因此发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应；②如果K与b连接，则构成电解池。铁与电源的负极相连，Fe作阴极，溶液中的氢离子放电。石墨作阳极，溶液中的氯离子放电，因此电解的总离子反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；（2）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子被氧化生成水和氧气，电极反应式为4OH--4e-＝2H2O+O2↑；电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，因此硫酸根离子向阳极移动，钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；②氢氧化钠在阴极生成，所以在D口导出；③电解时阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水的电离，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，溶液的pH值增大；④燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，该燃料原电池中，氧气是氧化剂，氢气是还原剂，氢氧化钠作为电解质，溶液显碱性，则负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O；36g水的物质的量是36g÷18g/mol＝2mol，消耗2mol氢气。由于H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1，则理论上有285.8kJ·mol×2＝571.6kJ的热量转化为电能。12．Ⅰ．高铁酸盐在能源，环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：（1）该电池放电时正极的电极反应式为_________________；若维持电流强度为1A，电池工作10min，理论消耗Zn______g（已知F＝96500C/mol，计算结果小数点后保留一位数字）。（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______（填“左”或“右”，下同）池移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向______移动。（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线．由此可得出高铁电池的优点有______________。Ⅱ．第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力．降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。（4）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，生成1mol水蒸气放热550kJ；若1g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则辛烷燃烧热的热化学方程式为_____________。（5）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时．乙电极周围溶液的pH______（填“增大”,“减小”或“不变”），该电极的电极反应式为_______________。（6）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的______腐蚀。利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。【答案】

FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-

0.2

右

左

使用时间长、工作电压稳定

C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)

△H=-5355kJ/mol

增大

NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

吸氧

N

牺牲阳极的阴极保护法。【分析】（1）根据电池装置，Zn做负极，C为正极；根据电子转移计算Zn的质量；（2）原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；（4）注意燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物（如液态水）；（5）混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态即原电池的工作原理；（6）紧扣牺牲阳极的保护法和外加电流的阴极保护法原理答题即可。【详解】（1）C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3+5OH-，若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，通过电子为，则理论消耗Zn为××65g/mol=0.2g；（2）盐桥中阴离子向负极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，放电时盐桥中氯离子向右移动，用阳离子交换膜代替盐桥，阳离子向正极移动，则钾离子向左移动；（3）由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定；（4）辛烷燃烧生成1mol水蒸气放热550kJ，所以生成9mol水蒸气放热4950kJ，1g水蒸气（即mol）转化为液态水放热2.5kJ，9mol水蒸气转化为液态水放热405kJ，综上，辛烷的燃烧热为5355kJ/mol。则辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)

△H=-5355kJ/mol；（5）H2+2NiOOH2Ni(OH)2，混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态即原电池的工作原理，乙电极是正极，是NiOOH转化为氢氧化镍的过程，该电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故碱性增强，乙电极周围溶液的pH增大；（6）水膜呈中性或者酸性较弱时发生吸氧腐蚀，海水中发生的是吸氧腐蚀。在电解池中，阴极是被保护的电极，可以把船体与电源的负极相连，作阴极被保护，则若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处。在原电池中，活泼性较差的电极一般为正极，正极被保护，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。【点睛】注意区分金属的两种电化学防护方法：（1）外加电流的阴极保护法：电解池原理，保护阴极，被保护电极与电源负极相连；（2）牺牲阳极的阴极保护法：原电池原理，保护正极，正极一般是活动性较差的电极。13．用零价铁去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一．还原水体中的反应原理如图1所示．①作负极的物质是______．②正极的电极反应式是______．将足量铁粉投入水体中，经24小时测定的去除率和pH，结果如下：初始pH的去除率接近24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态时，的去除率低．其原因是______．实验发现：在初始的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的可以明显提高的去除率．对的作用提出两种假设：Ⅰ直接还原；Ⅱ破坏氧化层．①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是______．②同位素示踪法证实能与反应生成结合该反应的离子方程式，解释加入提高去除率的原因：______．其他条件与相同，经1小时测定的去除率和pH，结果如表：初始pH的去除率约约1小时pH接近中性接近中性与中数据对比，解释中初始pH不同时，去除率和铁的最终物质形态不同的原因：______．【答案】

铁

不导电，阻碍电子转移

本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率

，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移

初始pH低时，产生的充足；初始pH高时，产生的不足【分析】(1)

NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+

，根据图2信息可知为酸性环境；(2)pH越高

Fe3+越易水解生成FeO(OH)

；(3)①根据图2中的三个实验结果进行分析；②结合(2)题中的铁的最终物质形态结果差异进行分析；【详解】(1)①Fe还原水体中，则Fe作还原剂发生氧化反应，失去电子，作负极，故答案为：铁；在正极得电子发生还原反应产生，根据图2信息可知为酸性环境，则正极的电极反应式为：，故答案为：；（2）①加入可以显提高的去除率，pH越高，越易水解生成，而不导电，阻碍电子转移，所以的去除率低，故答案为：不导电，阻碍电子转移；(3)从图2的实验结果可以看出，单独加入时，的去除率为0，因此得出不能直接还原；而Fe和共同加入时的去除率比单独Fe高，因此可以得出结论：本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率，故答案为：本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率；同位素示踪法证实了能与反应生成，离子方程式为：，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移，故答案为：，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移；（4）根据实验结果可知的作用是将不导电的转化为可导电的，而的去除率由铁的最终物质形态确定，因此可知实验初始pH会影响的含量，故答案为：初始pH低时，产生的充足；初始pH高时，产生的不足。14．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：装置分别进行的操作现象i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。①实验i中的现象是___。②用电极反应式解释实验i中的现象：___。(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是___。(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀B酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀C铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀D铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。【答案】

碳棒附近溶液变红

O2＋4e-＋2H2O=4OH-

K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验

Cl-破坏了铁片表面的氧化膜

AC

取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀【分析】(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞变色。②在碳棒上，发生O2得电子生成OH-的电极反应。(2)①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就可直接与Fe作用。②用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜去除，再进行实验iii，铁片表面产生蓝色沉淀，则Cl-的作用与硫酸相同。(3)A.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+；B.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)反应产生蓝色沉淀，可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀；C.铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，只能是Cl-破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+；D.铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+。(4)为证实铁发生了电化学腐蚀，可连好装置一段时间后，不让K3[Fe(CN)6]与Fe接触，而是取Fe电极附近的溶液，进行Fe2+的检验。【详解】(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，碳棒为正极，发生O2得电子生成OH-的反应，从而使碳棒附近溶液变红。答案为：碳棒附近溶液变红；②在碳棒上，O2得电子生成OH-，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O=4OH-。答案为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；(2)①有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就有可能发生K3[Fe(CN)6]与Fe的直接作用。答案为：K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验；②用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜被破坏，再进行实验iii，铁片表面产生蓝色沉淀，则Cl-的作用与硫酸相同，也是破坏铁表面的氧化膜。答案为：Cl-破坏了铁片表面的氧化膜；(3)A.已除O2的铁片不能发生吸氧腐蚀，只能发生铁片、K3[Fe(CN)6]溶液的反应，从而表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+，A符合题意；B.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)，同时满足两个反应发生的条件，既可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀，B不合题意；C.铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)，不能发生吸氧腐蚀，只能是Cl-破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，C符合题意；D.铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，D不合题意。答案为：AC；(4)为证实铁发生了电化学腐蚀，可连好装置一段时间后，取Fe电极附近的溶液，放在另一仪器中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，进行Fe2+的检验。答案为：取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀。【点睛】在进行反应分析时，我们需明确Cl-的作用，它仅能破坏铁表面的氧化膜，而不是充当铁与K3[Fe(CN)6]反应的催化剂，从硫酸酸洗铁片，命题人就给我们做了暗示。15．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择______(填字母序号)。a．碳棒

b．铜板

c．锌板

d．石墨块（2）图2中，保护钢闸门C的方法叫_________________________________法。用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则如何检验D电极的产物____________________。（3）以铬酸钾（K2CrO4）和KOH为原料，电化学法制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的实验装置示意图如上。溶液B是_________，产物在______室(填“阴极”或“阳极”)得到。已知：2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O（4）碳酸：H2CO3，Ka1=4.3×10-7，Ka2=5.6×10-11草酸：H2C2O4，Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-50.1mol/LNa2CO3溶液的pH______0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。（选填“大于”“小于”或“等于”）；等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是_____。若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。（选填编号）a．c（H+）>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(CO32-)

b．c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)c．c(H+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)

d．c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(CO32-)（5）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H++HCO3-H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。_____________。【答案】

c

外加电流的阴极保护法

湿润的淀粉碘化钾试纸放D电极附近，试纸变蓝，证明生成氯气

铬酸钾（K2CrO4）

阳极

大于

草酸

ac

当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使OH-浓度变化较小，血液的pH基本不变【分析】（1）形成原电池时，Fe作正极被保护；活泼性比Fe强的金属作负极，被腐蚀；（2）Fe作阴极被保护；阳极上氯离子失电子生成氯气，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸；（3）由平衡2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O可知，增大溶液中氢离子浓度，平衡右移生成Cr2O72-，阳极室发生氧化反应，水电离出的氢氧根离子放电使溶液呈酸性；（4）相同条件下，酸的电离平衡常数越大，其电离程度越大，氢离子浓度较大，则酸根离子的水解程度越大，溶液的碱性越强；（5）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动；少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动。【详解】（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，所以选锌，故答案为c；（2）Fe作阴极被保护，则钢闸门C做阴极，该方法叫做外加电流的阴极保护法；用氯化钠溶液模拟海水进行实验，实际上是电解氯化钠溶液，电解时阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，即用湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气，故答案为外加电流的阴极保护法；湿润的淀粉碘化钾试纸放D电极附近，试纸变蓝，证明生成氯气；（3）以铬酸钾（K2CrO4）和KOH为原料，电化学法制备重铬酸钾时，阳极室发生氧化反应，水电离出的氢氧根离子放电，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极区氢离子浓度增大，平衡2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O右移，则溶液B是铬酸钾（K2CrO4），产物在阳极室得到，故答案为铬酸钾（K2CrO4）；阳极；（4）草酸的第二步电离平衡常数大于碳酸的第二步电离平衡常数，电离平衡常数越小，其酸根离子的水解程度越大，所以碳酸根离子的水解程度大于草酸根离子，导致0.1mol/L草酸钠的pH小于0.1mol/L碳酸钠；酸的电离平衡常数越大，其电离程度越大，溶液酸性越强，氢离子浓度较大的是草酸；草酸的二级电离常数均大于碳酸的一级电离常数，所以草酸的电离程度大于碳酸，且碳酸以第一步电离为主，因此溶液中c（H+）>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)，则ac正确，bd错误，故答案为大于；草酸；ac；（5）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变，故答案为当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。【点睛】本题考查化学反应原理的综合应用，考查的知识点较多，主要考查了金属腐蚀与保护、电解原理的应用、水溶液中的离子平衡等知识，侧重于分析、计算能力的考查，掌握基础是关键。模块三：全国名校竞赛试题精选1．（2017·河南·高二竞赛）下图所示的实验，能达到实验目的的是A．图甲：验证化学能转化为电能B．图乙：验证铁发生析氢腐蚀C．图丙：证明温度对平衡移动的影响D．图丁：验证H2CO3的酸性比H2SiO3强【答案】C【详解】A．甲装置中没有形成闭合回路，不能构成原电池，A错误；B．乙装置中左侧的试管中是食盐水浸过的铁钉，溶液不是酸性，因此发生的是吸氧腐蚀，B错误；C．反应2NO2N2O4的正反应为放热反应，根据勒夏特列原理，热水中的烧瓶平衡逆向移动，颜色变深，冷水中的烧瓶平衡正向移动，颜色变浅，C正确；D．由于盐酸中的HCl有挥发性，因此HCl可以通过导管进入Na2SiO3中，也可以生成H2SiO3，因此不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3强，D错误；故选C。2．（2014·浙江·高二竞赛）下列说法正确的是A．浓度均为0.1mol/L的CH3COONa、NaHCO3溶液的pH分别为8.9和8.2，可说明水解能力CH3COO-＞HCOB．元素周期表中同一族金属元素，随着原子序数递增，元素的金属性逐渐增强C．将含有杂质的铜放入稀硫酸中，一段时间后溶液呈蓝色，说明铜发生了析氢腐蚀D．银不能与稀硫酸反应，但可能会与氢硫酸反应生成氢气【答案】D【解析】略3．（2013·广东·高二竞赛）生锈会造成钢铁制品或结构的劣化。下列措施中，不利于防止生锈的是A．在不锈钢的表面形成一层致密三氧化二铬表层B．用混凝土包裹钢筋，混凝土使钢筋保存在碱性的环境中C．在汽车上喷上油漆涂料D．用锡箔沾水摩擦生锈的部份做抛光处理【答案】D【解析】略4．（2014·广东·高二竞赛）材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中，不正确的是A．用铁罐车运输浓硝酸B．避免不同金属的搭接和铆接C．在铁表面镀锌是一种阳极保护方法D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料【答案】C【详解】A．常温下铁在浓硝酸中发生钝化，所以可以用铁罐车运输浓硝酸，A正确；B．不同金属的搭接和铆接，容易形成原电池发生电化学腐蚀，所以应避免，B正确；C．锌比铁活泼，铁表面镀锌，发生电化学腐蚀时，锌被腐蚀，此法为牺牲阳极的阴极保护法，C错误；D．在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料，可以隔绝