【高考总复习】2013年高三化学专题6：第三单元电能转化为化学能 金属腐蚀及防护课时闯关（含解析）（苏教版）一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．(2012·沧州高三质检)如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是( )A．锌片是负极B．两个铜片上都发生氧化反应C．石墨是阴极D．两个番茄都形成原电池解析：选A。由于番茄汁显酸性，Zn和Cu的活泼性不同，且Zn能与H＋反应，因此左侧为原电池，右侧为电解池。在左侧，Zn作负极，Cu作正极，在右侧C作阳极，Cu作阴极，故A正确。2．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是( )A．电池内部H＋由正极向负极移动B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极D．电池总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O解析：选D。根据原电池工作原理、反应规律及质量守恒等，可以确定乙醇作原电池的负极，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，物质X的分子式为C2H4O，是乙醇被氧化的产物，为CH3CHO，则电池的总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O；工作过程中负极产生H＋，正极消耗H＋，所以，H＋应由负极向正极移动；外电路中的电子应由负极流出，正极流入。3．电解100mL含c(H＋)＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( )A．0.10mol/LAg＋ B．0.02mol/LZn2＋C．0.20mol/LCu2＋D．0.20mol/LPb2＋解析：选C。根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C,100mL溶液中分别含有Ag＋：0.01mol,1.08g；Cu2＋：0.02mol,1.28g可知选C。4.在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示。下列叙述正确的是( )A．a为电源的正极B．石墨电极上发生还原反应C．阴极发生的反应为：TiO2＋4e－===Ti＋2O2－D．每生成0.1mol钛，转移电子0.2mol解析：选C。由O2－-5-\n移动方向可知b为电源正极，A项错误；b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项错误；每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，D项错误。5．(2012·北京崇文区高三统练)16岁时，美籍华裔科学家钱永健就凭借一个“金属易受硫氰酸盐腐蚀”的调查项目，荣获“美国西屋科学天才奖”。下列叙述正确的是( )A．金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程B．将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀C．合金的熔点都高于它的成分金属，合金的耐腐蚀性也都比其成分金属强D．铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈解析：选B。A项，金属失去电子，被氧化；B项正确，用外加电流的阴极保护法保护金属；C项，合金的熔点比其成分金属的熔点低；D项，应为Fe－2e－===Fe2＋。6．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( )A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B．装置②的总反应式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连D．装置④中的铁钉几乎没有被腐蚀解析：选B。A项，a为阳极，精炼铜时粗铜作阳极，对，B项，Fe为负极，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Cu为正极，反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，总反应式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，错，C项，钢闸门作电解装置的阴极受到保护，对；D项，在图示环境中，铁钉处于干燥的环境下，不易被腐蚀，对。二、不定项选择题(每小题只有一个或两个选项符合题意)7．如图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中不正确的是( )A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的pH逐渐变大D．NaCl溶液的pH逐渐变大解析：选BC。根据实验现象知道，b极是电解池的阴极，则X是正极，Y是负极。烧杯内电解CuSO4溶液，产物为Cu、O2和H2SO4，电解后溶液酸性增强，U形管电解NaCl溶液，产物为Cl2、H2和NaOH，溶液的碱性增强。-5-\n8．铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应为：Pb＋PbO2＋4H＋2Pb2＋＋2H2O。下列有关新型液流式铅酸蓄电池的说法正确的是( )A．充放电时，溶液中Pb2＋浓度保持不变B．充放电时，溶液的导电能力变化不大C．放电时的负极反应式为：Pb－2e－===Pb2＋D．充电时的阳极反应式为：Pb2＋＋4OH－＋2e－===PbO2＋2H2O解析：选BC。A项，充电时溶液中Pb2＋浓度减小，放电时溶液中Pb2＋浓度增大，不正确；D项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，故不正确。9．(2012·安徽江南十校联考)利用如图装置，能完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中，不正确的是( )A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，溶液中的阳离子向铁电极移动C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度将减小解析：选D。A项中锌的活泼性比铁强，可减缓铁的腐蚀，这种方法的名称也正确，正确；B项是外加电流的阴极保护法，可减缓铁的腐蚀，溶液中的阳离子向阴极移动，正确；C项是原电池，铜是正极，质量将增加，铁是负极，此时外电路中的电子由负极向正极移动，正确；D项是在铁棒上镀铜，铁棒质量将增加，但溶液中各离子浓度都不发生变化，错误。10．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝5.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到11.2L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法不正确的是( )A．原混合溶液中c(K＋)为3mol/LB．上述电解过程中共转移1mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c(H＋)为2mol/L解析：选B。阳极反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，根据气体的量可知转移电子的物质的量为2mol，阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋放电结束后H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电时转移电子的物质的量为1mol，说明Cu2＋放电时转移电子的物质的量为1mol，则n(Cu)＝0.5mol，c(Cu2＋)＝1mol/L，根据电荷守恒得：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，求得c(K＋)为3mol/L。B选项错误。三、非选择题11．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀________。-5-\n(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意如图：①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________________________________________________________。②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(2)B中锌比铁活动性强，为牺牲阳极的阴极保护法，D为外加电流的阴极保护法。A、C均易使铁棒腐蚀。(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1mol铜时，两电极的质量差为64＋64＝128g，转移2mol电子，当质量差为5.12g时，电路中通过的电子为0.08mol。答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (2)BD(3)①铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②0.08③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，而镀锌铁镀层破坏后，锌作负极铁作正极，铁不易腐蚀(其他答案合理也可)12．如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。(1)打开K2，闭合K1时。B为________极，A的电极反应为________________，最终可观察到的现象是________________________，涉及的化学反应方程式有：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)打开K1，闭合K2时。E为________极，F极的电极反应为__________________________，检验F极产生气体的方法是________________________________________________________________________。(3)若往U形管中滴加酚酞试液，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________。解析：(1)当打开K2，闭合K1时，刚好形成原电池，较活泼的Fe作负极，A作正极，在正极溶液中O2得电子发生还原反应，即发生吸氧腐蚀，生成Fe(OH)2，进一步被氧化为红褐色的Fe(OH)3。-5-\n(2)打开K1，闭合K2，形成电解池，故E为电解池的阴极，F为电解池的阳极，在阳极Cl－失电子生成Cl2。(3)A、E两极都生成了OH－，故遇酚酞试液会变红。答案：(1)负 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 溶液中有红褐色沉淀生成 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(2)阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F，若试纸变蓝，则产生的气体是Cl2(3)A、E13．如下图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式________________________________________________________________________。(2)铁电极为________(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式为________________________________________________________________________。(3)反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________(填“铁极”或“石墨极”)区，简述理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为________________________________________________________________________，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为________；丙装置中阴极析出铜的质量为________。解析：甲装置中甲醚(CH3OCH3)与氧气反应，甲醚被氧化，氧气被还原，故在正极通入氧气，在负极通入甲醚。甲醚在碱溶液中最终生成CO和H2O。乙装置中铁极与负极相连，铁极为阴极，石墨(C)极为阳极；丙装置中粗铜为阳极，与甲的正极相连，精铜为阴极。由于粗铜中含有锌等比铜活泼的金属，Zn2＋得电子能力比Cu2＋弱，根据电子守恒，阳极铜、锌失去电子总数等于阴极上析出的铜得电子总数，故硫酸铜溶液浓度会降低。n(O2)＝0.1mol，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，n(e－)＝0.4mol，乙装置中，铁极为阴极生成H2，根据电子守恒知，n(H2)＝0.2mol，丙装置中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，由电子守恒知，m(Cu)＝0.2mol×64g/mol＝12.8g。答案：(1)正极 CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O(2)阴极 2Cl－－2e－===Cl2↑(3)铁极 石墨(C)极为阳极，氯离子发生氧化反应，铁极为阴极，H＋反应，OH－过量，由于阳离子交换膜只允许钠离子向阴极区移动，故氢氧化钠主要在阴极区生成(4)Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋ 减小(5)0.2×6.02×1023 12.8g-5-
