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(shí)梳理同步測(cè)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(yáng)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：D2在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是()AC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0BBa(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)2NH3H2O(l)8H2O(l)H0CCaC2(s)2H2O(l)Ca(OH)2(s)C2H2(g)H0DCH4(g)2O2(g)CO2(g)H2O(l)H0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：D3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20.05 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：B4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：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()A充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)：Ni(OH)2eOH=NiOOHH2OB充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)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(shí)，要知道充電是電解過(guò)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Cd2e2OH=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：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH，負(fù)極反應(yīng)為：Cd2e2OH=Cd(OH)2，故OH向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A5某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3Fe=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：A6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(guò)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()A35.5108 B10835.5C81 D12解析：四種物質(zhì)混合加水，最后過(guò)濾后，得到KNO3和NaNO3的混合溶液，所以陽(yáng)極產(chǎn)物為O2，陰極產(chǎn)物為H2。答案：C7對(duì)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(guò)時(shí)，理論上的兩極變化是()鋅片溶解了32.5 g鋅片增重32.5 g銅片上析出1 g H2銅片上析出1 mol H2A和 B和C和 D和解析：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：A8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：2Fe2H2OO2=2Fe24OH。以下說(shuō)法正確的是()A負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2e=Fe2B正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2OO22e=4OHC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：2Fe2H2OO2=2Fe24OH。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)：2Fe4e=2Fe2；B項(xiàng)，正極反應(yīng)：2H2OO24e=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：A9X、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WZ；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()AX>Z>W>Y BZ>X>Y>WCX>Y>Z>W DY>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WZ，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：A10pHa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pHa，則該電解質(zhì)可能是 ()ANaOH BH2SO4CAgNO3 D.Na2SO4解析：依題意，要求在電解過(guò)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??；電解Na2SO4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：A11CuI是一種白色難溶于水的固體，以石墨作陰極，銅為陽(yáng)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(yáng)極區(qū)為無(wú)色，電解相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后，陽(yáng)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(yáng)極：Cu2e=Cu2陰極：Cu22e=CuB陽(yáng)極：2Cu2I2e=2CuI陰極：2H2e=H2C陽(yáng)極：2I2e=I2陰極：2H2e=H2D陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO2陰極：4H4e=2H2解析：陽(yáng)極為Cu，在I參與下，生成難溶CuI(陽(yáng)極區(qū)為無(wú)色)，陰極為H放電。答案：B12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()A4213 B2134C4231 D3241解析：本題考查金屬的腐蝕問(wèn)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(lái)，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(lái)，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(yáng)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?213。答案：A13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)陆馕觯宏P(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(lái)；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：B14(xx全國(guó)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(guò)0.04 mol電子時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)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(guò)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(wú)金屬析出，故選C項(xiàng)。答案：C15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(guò)程中溶液濃度變化對(duì)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(yáng)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(yáng)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：C16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和 B和C和 D和解析：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(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)若兩池中均為CuSO4溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后：有紅色物質(zhì)析出的是甲池中的_棒，乙池中的_棒。乙池中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是_ _。(2)若兩池中均為飽和NaCl溶液：寫出乙池中總反應(yīng)的離子方程式_。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)”)。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)碳鐵4OH4e=2H2OO2(2)2Cl2H2OCl2H22OH2H2OO24e=4OH氧化反應(yīng)1318(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(hào))。aNaOHbZncFe dNH3H2O(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(guò)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：Zn2e=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：2H2e=H2；每生成1 mol MnO2需轉(zhuǎn)移2 mol電子，故每通過(guò)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)2H2e=H28719(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：直形導(dǎo)管中用蒸餾水浸過(guò)的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；直形導(dǎo)管中干燥的鐵絲表面依然光亮，沒有發(fā)生銹蝕；燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答以下問(wèn)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)象說(shuō)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)象說(shuō)明鐵絲只接觸O2，不接觸水時(shí)不會(huì)生銹；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)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(wú)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(qǐng)根據(jù)如圖裝置，回答下列問(wèn)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)：_，_，_。(3)當(dāng)電路上有2 mol電子流過(guò)時(shí)，極上質(zhì)量變化_g，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AgZn活動(dòng)性差別比AgCu活動(dòng)性差別大，所以AgZn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池極為原電池負(fù)極，電極反應(yīng)Zn2e=Zn2，B池極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，C池極發(fā)生：2Ag2e=2Ag，由得失電子守恒可求出、電極上質(zhì)量的變化；C池是電鍍池，電鍍過(guò)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)Zn2e=Zn22Cl2e=Cl22Ag2e=2Ag(3)65216(4)C池