1、安徽省2011-2012学年高二下学期质量测试（4）化学试题选修4金属的电化学腐蚀与防护测试与解析一、选择题(本题包括16小题，每题3分，共48分；每小题只有一个选项符合题意)1铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中，锌片是()A阴极B正极C阳极 D负极解析：原电池的两极分别命名为正极、负极。铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中形成了原电池，其中锌失去电子做原电池的负极。答案：D2在理论上可设计成原电池的化学反应是()AC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0BBa(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)2NH3H2O(l)8H2O(l)H0CCaC2(s)2
2、H2O(l)Ca(OH)2(s)C2H2(g)H0DCH4(g)2O2(g)CO2(g)H2O(l)H0解析：设计成原电池需要有自发进行的氧化还原反应，满足条件的有A、D。但A次为吸热反应，不能将化学能转化为其他能量放出。故选D。答案：D3关于原电池的叙述正确的是()A构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属B原电池是把化学能转变为电能的装置C在铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.18 g铅溶解，正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出D原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应解析：A原电池的正负极材料不一定都是金属，也可以是能导电的非金属单质如石墨或某些氧化物(如PbO
3、2)；C.Pb、Ag做电极构成原电池工作时，铅做负极，当5.18 g铅溶解时，电子转移为20.05 mol，在正极上应有0.025 mol H2生成，标准状况下的体积为560 mL；D.原电池工作时，正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应。答案：B4镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动
4、解析：本题主要考查电化学知识，要知道充电是电解过程，放电是原电池反应，故B项错误，放电到负极反应为Cd2e2OH=Cd (OH)2，故负极的碱性减弱，因此C项错误；放电时正极反应为：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，负极反应为：Cd2e2OH=Cd(OH)2，故OH向负极移动，D项错误。答案：A5某原电池总反应离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，能实现该反应的原电池是()A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液C正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为C
5、uSO4溶液解析：该题考查原电池原理的应用，原电池的设计必须牢固掌握原电池原理。根据总反应，Fe被氧化，必须为负极，Fe3被还原，必须在正极上反应，但Fe3并不是电极材料，电极材料必须失电子能力弱于Fe，Cu、Ag、石墨皆可，电解质溶液应当含有大量Fe3，才能保证按题中总反应发生，A选项符合题意，B选项不符合原电池形成条件，C选项电极不合理，D选项CuSO4溶液，违背总反应。答案：A6将等物质的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均匀后，置于指定容器中，加入足量的水，经搅拌、静置、过滤。取滤液，用铂电极电解该滤液一段时间。则两个极区析出的氧化产物与还原产物的质量比约为()A
6、35.5108 B10835.5C81 D12解析：四种物质混合加水，最后过滤后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以阳极产物为O2，阴极产物为H2。答案：C7对于锌铜稀H2SO4组成的原电池装置中，当导线中有1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是()锌片溶解了32.5 g锌片增重32.5 g铜片上析出1 g H2铜片上析出1 mol H2A和 B和C和 D和解析：锌铜原电池中，锌做负极，失去1 mol电子时，理论上溶解锌32.5 g，同时，铜做正极，铜片上有0.5 mol H2放出。答案：A8钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe2H2OO2=2Fe24OH。以下说法
7、正确的是()A负极发生的反应为：Fe2e=Fe2B正极发生的反应为：2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀解析：2Fe2H2OO2=2Fe24OH。A项，负极反应：2Fe4e=2Fe2；B项，正极反应：2H2OO24e=4OH；C项，电池是将化学能转化成电能的装置；D项，钢柱在空气与水交界处因与O2接触而更易发生电化腐蚀。答案：A9X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是WZ；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的
8、活动顺序是()AXZWY BZXYWCXYZW DYWZX解析：在原电池中，活泼金属作为电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为电池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反(物理学中规定正电荷移动的方向为电流的方向)。因此，X、Y相连时，X为负极，则活泼性XY；Z、W相连时，电流方向是WZ，则活泼性ZW；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活泼性XZ，W、Y相连时，W极发生氧化反应，则WY。综上，可以得出金属的活泼性顺序是XZWY。答案：A10pHa的某电解质溶液中，插入两只惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是 ()ANaOH
9、BH2SO4CAgNO3 D.Na2SO4解析：依题意，要求在电解过程中溶液pH增大。电解NaOH溶液，实质上是电解水，使溶液的浓度增大，所以溶液的pH增大；电解稀H2SO4溶液，实质上也是电解水，使溶液的浓度增大，所以溶液的pH减小；电解AgNO3溶液有HNO3生成，pH减小；电解Na2SO4溶液实质上是电解水，使溶液的浓度增大，但溶液中c(H)和c(OH)相等，所以溶液的pH不变。答案：A11CuI是一种白色难溶于水的固体，以石墨作阴极，铜为阳极组成电解池，含有酚酞和淀粉KI的溶液作电解液，电解开始一段时间，阴极区溶液变红，阳极区为无色，电解相当长时间后，阳极区才呈深蓝色，则电解开始阶段的
10、电极反应为()A阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=CuB阳极：2Cu2I2e=2CuI阴极：2H2e=H2C阳极：2I2e=I2阴极：2H2e=H2D阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：4H4e=2H2解析：阳极为Cu，在I参与下，生成难溶CuI(阳极区为无色)，阴极为H放电。答案：B12如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()A4213 B2134C4231 D3241解析：本题考查金属的腐蚀问题。金属的腐蚀，从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中，活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被保护起来，其被腐蚀的速率大大减小，所以容器3
11、中的铁被腐蚀的速率比1中的慢；反之，当铁与比它不活泼的金属，如Sn、Cu等连接起来，则其被腐蚀的速率增大，所以在容器2中的铁比容器1中的铁腐蚀得快。容器4是一个电解池，在这里Fe是阳极，不断地以Fe2的形式进入容器中，从而加快了铁的腐蚀，在上述四种容器中，容器4中的铁的腐蚀速率是最快的。综上分析，铁被腐蚀的快慢顺序为：4213。答案：A13下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是()A镀铝塑料 B食品罐头盒(镀锡)C白铁水桶(镀锌) D镀银铜质奖章解析：关键是看镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池金属是否是负极。A项塑料不会被腐蚀；B项Fe为原电池负极，锡为原电
12、池的正极，加速Fe的腐蚀；C项Zn为电池的负极，铁为电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，加速了铜的腐蚀。但由于Fe比Cu更易失去电子，所以腐蚀最快的是B中的铁。答案：B14(2008全国理综)电解100 mL含c(H)0.30 mol/L的下列溶液。当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是()A0.10 mol/L Ag B0.20 mol/L Zn2C0.20 mol/L Cu2 D0.20 mol/L Pb2解析：由题可知各项中含有的离子的物质的量分别为：A项0.01 mol Ag，0.03 mol H；B项0.02 mol Zn2，
13、0.03 mol H；C项0.02 mol Cu2，0.03 mol H；D项0.02 mol Pb2，0.03 mol H。根据金属活动性顺序，可知只有H后金属才能析出，故当电路中通过0.04 mol电子时，A项析出0.01 mol Ag(1.08 g)，C项析出0.02 mol Cu(1.28 g)，其他项无金属析出，故选C项。答案：C15如下图所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x是表示()A各电解池析出气体的体积B各电解池阳极质量的增加量C各电解池阴极质量的增加量D各电极上
14、放电的离子总数解析：电解氯化钠溶液时阴、阳极都产生气体物质，电解硝酸银溶液时阴极上产生单质银，电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜，所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图所示的变化。答案：C16将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，如下图所示。最先观察到变为红色的区域为()A和 B和C和 D和解析：甲构成原电池，Zn为负极，Fe为正极。正极上O2得电子生成OH，显碱性，先变红。而乙构成电解池，电解NaCl水溶液。Zn做阴极，反应中先消耗H，余下OH先显碱性，溶液变红。故选B。答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共52分)17(12分)甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回
15、答下列问题：(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：有红色物质析出的是甲池中的_棒，乙池中的_棒。乙池中阳极的电极反应式是_ _。(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：写出乙池中总反应的离子方程式_。甲池中碳极上电极反应式是_，乙池中碳极上电极反应属于_(填“氧化反应”或“还原反应”)。若乙池转移0.02 mol e后停止实验，池中溶液体积是200 mL，则溶液混匀后的pH_。解析：甲为原电池，乙为电解池，(1)若两池中均为CuSO4溶液，则有甲乙(2)若均为NaCl溶液，则有甲乙答案：(1)碳铁4OH4e=2H2OO2(2)2Cl2H2OCl2H22OH2H2OO24e=4OH氧化反
16、应1318(12分)(2009山东理综)ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_ _。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOHbZncFe dNH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_g。解析：(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn2e=Zn2；电池工作时，电子是
17、从负极流向正极。(2)Zn与Cu2发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H2e=H2；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。答案：(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H28719(12分)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、易行的方法：首先检查制取氧气装置的气密性，然后按上图所示连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察
18、到的实验现象为：直形导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；直形导管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题：(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_。(2)仪器A的名称为_，其中装的药品可以是_，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_。解析：实验现象说明铁丝生锈需同时具备接触水和O2两个条件；实验现象说明铁丝只接触O2，不接触水时不会生锈；实验现象说明空气中O2浓度低，不易使铁丝生锈，因此决定铁丝生锈快慢的一个重要因素是O2的浓度；本实验中铁丝在潮湿
19、氧气中发生锈蚀，而在干燥氧气中不锈蚀，表示铁丝锈蚀需电解质溶液 (水)参与，因此铁丝发生了电化学腐蚀。答案：(1)电化学腐蚀(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2(3)跟氧气和水接触O2浓度20(16分)已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电。请根据如图装置，回答下列问题：(1)各装置名称是：A池_，B池_，C池_。(2)写出电极上发生的反应：_，_，_。(3)当电路上有2 mol电子流过时，极上质量变化_g，极上质量变化_g。(4)反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度不变的是_。解析：由图中电极材料及电解质溶液可判断B池为电解池，A池、C池符合原电池条件，但由于AgZn活动性差别比AgCu活动性差别大，所以AgZn原电池更容易放电，若A池、C池相连则C池为电解池，C池符合电镀条件，因此C池为电镀池。A池极为原电池负极，电极反应Zn2e=Zn2，B池极为阳极，电极反应为2Cl2e=Cl2，C池极发生：2Ag2e=2Ag，由得失电子守恒可求出、电极上质量的变化；C池是电镀池，电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 答案：(1)原电池电解池电镀池(2)Zn2e=Zn22Cl2e=Cl22Ag2e=2Ag(3)65216(4)C池