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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 章末知識梳理同步測試 新人教版選修4 一、選擇題(本題包括16小題，每題3分，共48分；每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1．銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4中，鋅片是(　　) A．陰極　　　　　　　　　　　 B．正極 C．陽極 D．負(fù)極 解析：　原電池的兩極分別命名為正極、負(fù)極。銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4中形成了原電池，其中鋅失去電子做原電池的負(fù)極。 答案：　D 2．在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0 B．Ba(OH)28H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋ 2NH3H2O(l)＋8H2O(l)　ΔH＞0 C．CaC2(s)＋2H2O(l)―→Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)　ΔH＜0 D．CH4(g)＋2O2(g)―→CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＜0 解析：　設(shè)計(jì)成原電池需要有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，滿足條件的有A、D。但A次為吸熱反應(yīng)，不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為其他能量放出。故選D。 答案：　D 3．關(guān)于原電池的敘述正確的是(　　) A．構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同金屬 B．原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 C．在鉛、銀和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時(shí)，鉛板上有5.18 g鉛溶解，正極上就有1 120 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體析出 D．原電池工作時(shí)，正極和負(fù)極上發(fā)生的都是氧化還原反應(yīng) 解析：　A．原電池的正負(fù)極材料不一定都是金屬，也可以是能導(dǎo)電的非金屬單質(zhì)如石墨或某些氧化物(如PbO2)；C.Pb、Ag做電極構(gòu)成原電池工作時(shí)，鉛做負(fù)極，當(dāng)5.18 g鉛溶解時(shí)，電子轉(zhuǎn)移為2＝0.05 mol，在正極上應(yīng)有0.025 mol H2生成，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為560 mL；D.原電池工作時(shí)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。 答案：　B 4．鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行： Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．充電時(shí)陽極反應(yīng)：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O B．充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程 C．放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變 D．放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng) 解析：　本題主要考查電化學(xué)知識，要知道充電是電解過程，放電是原電池反應(yīng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，放電到負(fù)極反應(yīng)為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故負(fù)極的堿性減弱，因此C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)正極反應(yīng)為：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－，負(fù)極反應(yīng)為：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故OH－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：　A 5．某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(　　) A．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液 C．正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液 D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液 解析：　該題考查原電池原理的應(yīng)用，原電池的設(shè)計(jì)必須牢固掌握原電池原理。根據(jù)總反應(yīng)，F(xiàn)e被氧化，必須為負(fù)極，F(xiàn)e3＋被還原，必須在正極上反應(yīng)，但Fe3＋并不是電極材料，電極材料必須失電子能力弱于Fe，Cu、Ag、石墨皆可，電解質(zhì)溶液應(yīng)當(dāng)含有大量Fe3＋，才能保證按題中總反應(yīng)發(fā)生，A選項(xiàng)符合題意，B選項(xiàng)不符合原電池形成條件，C選項(xiàng)電極不合理，D選項(xiàng)CuSO4溶液，違背總反應(yīng)。 答案：　A 6．將等物質(zhì)的量K2SO4、NaCl、Ba(NO3)2、AgNO3混合均勻后，置于指定容器中，加入足量的水，經(jīng)攪拌、靜置、過濾。取濾液，用鉑電極電解該濾液一段時(shí)間。則兩個(gè)極區(qū)析出的氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比約為(　　) A．35.5∶108 B．108∶35.5 C．8∶1 D．1∶2 解析：　四種物質(zhì)混合加水，最后過濾后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以陽極產(chǎn)物為O2，陰極產(chǎn)物為H2。 答案：　C 7．對于鋅—銅—稀H2SO4組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有1 mol 電子通過時(shí)，理論上的兩極變化是(　　) ①鋅片溶解了32.5 g　②鋅片增重32.5 g ③銅片上析出1 g H2?、茔~片上析出1 mol H2 A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ 解析：　鋅—銅原電池中，鋅做負(fù)極，失去1 mol電子時(shí)，理論上溶解鋅32.5 g，同時(shí)，銅做正極，銅片上有0.5 mol H2放出。 答案：　A 8．鋼鐵在潮濕的空氣中會(huì)被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下說法正確的是(　　) A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋ B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋O2＋2e－===4OH－ C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕 解析：　2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)：2Fe－4e－===2Fe2＋；B項(xiàng)，正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；C項(xiàng)，電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置；D項(xiàng)，鋼柱在空氣與水交界處因與O2接觸而更易發(fā)生電化腐蝕。 答案：　A 9．X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極；Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)順序是(　　) A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X 解析：　在原電池中，活潑金屬作為電池的負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑的金屬作為電池的正極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，與電流的方向相反(物理學(xué)中規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。因此，X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極，則活潑性X>Y；Z、W相連時(shí)，電流方向是W→Z，則活潑性Z>W；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡，則活潑性X>Z，W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)，則W>Y。綜上，可以得出金屬的活潑性順序是X>Z>W>Y。 答案：　A 10．pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩只惰性電極，通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH＞a，則該電解質(zhì)可能是 (　　) A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D.Na2SO4 解析：　依題意，要求在電解過程中溶液pH增大。電解NaOH溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，使溶液的濃度增大，所以溶液的pH增大；電解稀H2SO4溶液，實(shí)質(zhì)上也是電解水，使溶液的濃度增大，所以溶液的pH減小；電解AgNO3溶液有HNO3生成，pH減?。浑娊釴a2SO4溶液實(shí)質(zhì)上是電解水，使溶液的濃度增大，但溶液中c(H＋)和c(OH－)相等，所以溶液的pH不變。 答案：　A 11．CuI是一種白色難溶于水的固體，以石墨作陰極，銅為陽極組成電解池，含有酚酞和淀粉KI的溶液作電解液，電解開始一段時(shí)間，陰極區(qū)溶液變紅，陽極區(qū)為無色，電解相當(dāng)長時(shí)間后，陽極區(qū)才呈深藍(lán)色，則電解開始階段的電極反應(yīng)為(　　) A．陽極：Cu－2e－===Cu2＋ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu B．陽極：2Cu＋2I－－2e－===2CuI 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ C．陽極：2I－－2e－===I2 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ D．陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 解析：　陽極為Cu，在I－參與下，生成難溶CuI(陽極區(qū)為無色)，陰極為H＋放電。 答案：　B 12．如下圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)，由快到慢的順序是(　　) A．4＞2＞1＞3 B．2＞1＞3＞4 C．4＞2＞3＞1 D．3＞2＞4＞1 解析：　本題考查金屬的腐蝕問題。金屬的腐蝕，從本質(zhì)上講也是組成化學(xué)電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。在原電池中，活潑金屬為負(fù)極，該金屬被氧化，不活潑金屬便被保護(hù)起來，其被腐蝕的速率大大減小，所以容器3中的鐵被腐蝕的速率比1中的慢；反之，當(dāng)鐵與比它不活潑的金屬，如Sn、Cu等連接起來，則其被腐蝕的速率增大，所以在容器2中的鐵比容器1中的鐵腐蝕得快。容器4是一個(gè)電解池，在這里Fe是陽極，不斷地以Fe2＋的形式進(jìn)入容器中，從而加快了鐵的腐蝕，在上述四種容器中，容器4中的鐵的腐蝕速率是最快的。綜上分析，鐵被腐蝕的快慢順序?yàn)椋?＞2＞1＞3。 答案：　A 13．下列幾種金屬制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕的速率最快的是(　　) A．鍍鋁塑料 B．食品罐頭盒(鍍錫) C．白鐵水桶(鍍鋅) D．鍍銀銅質(zhì)獎(jiǎng)?wù)? 解析：　關(guān)鍵是看鍍層損壞后，暴露出的金屬與鍍層能否形成原電池，形成原電池金屬是否是負(fù)極。A項(xiàng)塑料不會(huì)被腐蝕；B項(xiàng)Fe為原電池負(fù)極，錫為原電池的正極，加速Fe的腐蝕；C項(xiàng)Zn為電池的負(fù)極，鐵為電池的正極，鐵被保護(hù)起來；D項(xiàng)Cu為原電池的負(fù)極，Ag為原電池的正極，加速了銅的腐蝕。但由于Fe比Cu更易失去電子，所以腐蝕最快的是B中的鐵。 答案：　B 14．(xx全國Ⅰ理綜)電解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液。當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是(　　) A．0.10 mol/L Ag＋ B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋ 解析：　由題可知各項(xiàng)中含有的離子的物質(zhì)的量分別為：A項(xiàng)0.01 mol Ag＋，0.03 mol H＋；B項(xiàng)0.02 mol Zn2＋，0.03 mol H＋；C項(xiàng)0.02 mol Cu2＋，0.03 mol H＋；D項(xiàng)0.02 mol Pb2＋，0.03 mol H＋。根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，可知只有H后金屬才能析出，故當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時(shí)，A項(xiàng)析出0.01 mol Ag(1.08 g)，C項(xiàng)析出0.02 mol Cu(1.28 g)，其他項(xiàng)無金屬析出，故選C項(xiàng)。 答案：　C 15．如下圖所示是根據(jù)圖甲的電解池進(jìn)行電解時(shí)某個(gè)量(縱坐標(biāo)x)隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象(各電解池都用石墨作電極，不考慮電解過程中溶液濃度變化對電極反應(yīng)的影響)，這個(gè)量x是表示(　　) A．各電解池析出氣體的體積 B．各電解池陽極質(zhì)量的增加量 C．各電解池陰極質(zhì)量的增加量 D．各電極上放電的離子總數(shù) 解析：　電解氯化鈉溶液時(shí)陰、陽極都產(chǎn)生氣體物質(zhì)，電解硝酸銀溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銀，電解硫酸銅溶液時(shí)陰極上產(chǎn)生單質(zhì)銅，所以隨著電解的進(jìn)行陰極質(zhì)量的增加量有如圖所示的變化。 答案：　C 16．將鐵片和鋅片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，如下圖所示。最先觀察到變?yōu)榧t色的區(qū)域?yàn)?　　) A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅰ和Ⅳ C．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅱ和Ⅳ 解析：　甲構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極。正極上O2得電子生成OH－，顯堿性，先變紅。而乙構(gòu)成電解池，電解NaCl水溶液。Zn做陰極，反應(yīng)中先消耗H＋，余下OH－先顯堿性，溶液變紅。故選B。 答案：　B 二、非選擇題(本題包括4小題，共52分) 17．(12分)甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒，請回答下列問題： (1)若兩池中均為CuSO4溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后： ①有紅色物質(zhì)析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。 ②乙池中陽極的電極反應(yīng)式是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若兩池中均為飽和NaCl溶液： ①寫出乙池中總反應(yīng)的離子方程式__________________________________________ ________________________。 ②甲池中碳極上電極反應(yīng)式是____________________，乙池中碳極上電極反應(yīng)屬于____________(填“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)。 ③若乙池轉(zhuǎn)移0.02 mol e－后停止實(shí)驗(yàn)，池中溶液體積是200 mL，則溶液混勻后的pH＝________。 解析：　甲為原電池，乙為電解池， (1)若兩池中均為CuSO4溶液，則有 甲 乙 (2)若均為NaCl溶液，則有 甲 乙 答案：　(1)①碳　鐵 ②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (2)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ ②2H2O＋O2＋4e－===4OH－　氧化反應(yīng) ③13 18．(12分)(xx山東理綜)ZnMnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是________。電池工作時(shí)，電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。 (2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是___ _____________________________________________________________________。 欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的________(填代號)。 a．NaOH　　　　　　　　　 b．Zn c．Fe d．NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是__________________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為________g。 解析：　(1)原電池的負(fù)極是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極：Zn－2e－===Zn2＋；電池工作時(shí)，電子是從負(fù)極流向正極。 (2)Zn與Cu2＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的Cu附著在Zn的表面構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)速率，從而加快Zn的腐蝕。 (3)電解池的陰極是發(fā)生還原反應(yīng)的一極：2H＋＋2e－===H2↑；每生成1 mol MnO2需轉(zhuǎn)移2 mol電子，故每通過2 mol電子，理論上生成1 mol MnO2，質(zhì)量為87 g。 答案：　(1)Zn(或鋅)　正極　(2)鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b　(3)2H＋＋2e－===H2↑　87 19．(12分)鐵生銹是比較常見的現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計(jì)了以下快速、易行的方法： 首先檢查制取氧氣裝置的氣密性，然后按上圖所示連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3分鐘左右，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：①直形導(dǎo)管中用蒸餾水浸過的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；②直形導(dǎo)管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；③燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。 試回答以下問題： (1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于____________。 (2)儀器A的名稱為____________，其中裝的藥品可以是________，其作用是________。 (3)由實(shí)驗(yàn)可知，該類鐵生銹的條件為____________________________________ ____________________________________。 決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是________。 解析：　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①說明鐵絲生銹需同時(shí)具備接觸水和O2兩個(gè)條件；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象②說明鐵絲只接觸O2，不接觸水時(shí)不會(huì)生銹；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象③說明空氣中O2濃度低，不易使鐵絲生銹，因此決定鐵絲生銹快慢的一個(gè)重要因素是O2的濃度；本實(shí)驗(yàn)中鐵絲在潮濕氧氣中發(fā)生銹蝕，而在干燥氧氣中不銹蝕，表示鐵絲銹蝕需電解質(zhì)溶液(水)參與，因此鐵絲發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。 答案：　(1)電化學(xué)腐蝕 (2)球形干燥管　堿石灰(或無水CaCl2)　干燥O2 (3)跟氧氣和水接觸　O2濃度 20．(16分)已知金屬活動(dòng)相差越大，形成原電池時(shí)越容易放電。請根據(jù)如圖裝置，回答下列問題： (1)各裝置名稱是：A池________，B池______，C池________。 (2)寫出電極上發(fā)生的反應(yīng)：①_____________，③___________，⑤_____________。 (3)當(dāng)電路上有2 mol電子流過時(shí)，①極上質(zhì)量變化______g，⑥極上質(zhì)量變化______g。 (4)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，A、B、C三池中電解質(zhì)溶液濃度不變的是________。 解析：　由圖中電極材料及電解質(zhì)溶液可判斷B池為電解池，A池、C池符合原電池條件，但由于Ag－Zn活動(dòng)性差別比Ag－Cu活動(dòng)性差別大，所以Ag－Zn原電池更容易放電，若A池、C池相連則C池為電解池，C池符合電鍍條件，因此C池為電鍍池。A池①極為原電池負(fù)極，電極反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋，B池③極為陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，C池⑤極發(fā)生：2Ag－2e－===2Ag＋，由得失電子守恒可求出①、⑥電極上質(zhì)量的變化；C池是電鍍池，電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。 答案：　(1)原電池　電解池　電鍍池　(2)Zn－2e－===Zn2＋　2Cl－－2e－===Cl2↑　2Ag－2e－===2Ag＋　(3)65　216　(4)C池