钢铁工业是国家工业的基础.钢铁生锈现象却随处可见.为此每年国家损失大量资金．请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题．(1)钢铁的电化学腐蚀原理.在酸性环境中发生析氢腐蚀.在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀.①分别写出图1中铁电极和石墨电极的电极反应式: . .②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置.请在图1虚线框内所示位置作出修� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金．请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题．

（1）钢铁的电化学腐蚀原理，在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。
①分别写出图1中铁电极和石墨电极的电极反应式：
                           ，                            。
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图1虚线框内所示
位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。
③写出修改后石墨电极的电极反应式                。
（2）工业上常用盐酸除去铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，溶液中可能发生的化学反应的化学方程式有                                  。
（3）在实际生产中，可在铁制品的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意如图2：
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若电镀前铁、铜两片金属质量相同，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         。

（1）①Fe-2e^- =Fe²⁺ O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-（2分）
②（2分）③2Cl^--2e^-=Cl₂↑（1分）
（2）Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑ 2FeCl₃+Fe=3FeCl₂（3分）
（3）①铜 Cu²⁺+2e^-═Cu （2分）② 0.08mol（2分）
③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（2分）

解析试题分析：（1）①图1为原电池，Fe作负极，发生Fe-2e^- =Fe²⁺石墨作正极，发生O₂+4e^-+2H₂O=4OH；②利用阴极保护法，在虚线框内添加外电源，使铁作阴极，电子流动方向与电流相反，
③修改后石墨为阳极，氯离子放电，2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（2）铁锈成分为Fe₂O₃，可与盐酸反应：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，铁与盐酸反应：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，FeCl₃与Fe反应：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂
（3）①铁制品表面镀铜，则铁做阴极铜作阳极，A电极是阳极，应为铜，B电极是铜离子的电子还原为铜，反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu；
②二者质量差为5.12g，说明有2.56g铜被氧化，转移电子物质的量2.56g/64g/mol×2=0.08mol③镀铜铁中铁比铜活泼，镀层破换后在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
考点：考查金属的腐蚀及防护所涉及的化学原理

练习册系列答案

相关题目

将1 L含有0.4 mol CuSO₄和0.2 mol NaCl 的水溶液用惰性电极电解一段时间后。
(1)若在一个电极上得到0.1 mol Cu，另一电极上析出气体(在标准状况下)的体积是________ L。
(2)若在一个电极上恰好得到0.4 mol Cu，另一电极上再析出气体(在标准状况下)的体积是________ L。

电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。
(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填a或b)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为______________________。

AgNO₃—HNO₃溶液
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O₇²^－)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr₂O₇²^－＋6Fe²^＋＋14H^＋=2Cr³^＋＋6Fe³^＋＋7H₂O，最后Cr³^＋以Cr(OH)₃形式除去。回答下列问题：
①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。
②当生成1 mol Cr(OH)₃时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。
③电解过程中有Fe(OH)₃沉淀生成，原因是___________________________。
(3)电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO₃^－的原理如图所示。

电源正极为________(填A或B)，阴极反应式为______________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm_左－Δm_右)为________g。

利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
（1）实验原理：Fe＋2H^＋=Fe²^＋＋H₂↑。
（2）实验用品：电极________、________、稀硫酸、________（填写所缺的实验用品）、耳机（或者电流计）。

（3）实验装置：
（4）原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器，注意观察（耳朵听）耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极（注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的），这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是：在原电池中，由化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的______
极，电极反应是________________；另一极应该接电流计的________极，电极发生了________反应（“氧化”或“还原”）。

以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃)粉碎。
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu²^＋(水相) R₂Cu(有机相)＋2H^＋(水相)
分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²^＋得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS₂＋4H^＋=Cu²^＋＋Fe²^＋＋2H₂S
2Fe³^＋＋H₂S=2Fe²^＋＋S↓＋2H^＋
①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。
②电解过程中，阳极区Fe³^＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。
（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²^＋得以再生的原理是____________。
（5）步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L^－1的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。

Ⅰ.（1）电镀时，镀件与电源的________极连接。
（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
Ⅱ.尿素[CO(NH₂)₂]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：

（1）电源的负极为________(填“A”或“B”)。
（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

完成下列填空：
（1）图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。
（2）写出正、负极反应的方程式。
正极：________________，负极：________________。
（3）按图1装置实验，约8分钟才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是____________________(填字母序号)。
a．用纯氧气代替具支试管内的空气
b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物
c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水
（4）升高温度可以加快化学反应速率，建议用酒精灯加热具支试管。这一措施________(填“可行”或“不行”)。

电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
（1）以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu₂O和一种清洁能源，则阳极反应式为___________________________，阴极反应式为________。
（2）某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是____________（填序号）。

a．②区铜片上有气泡产生
b．③区铁片的电极反应式为2Cl^－－2e^－=Cl₂↑
c．最先观察到变成红色的区域是②区
d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
（3）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH₃CHO＋H₂OCH₃CH₂OH＋CH₃COOH
实验室中，以一定浓度的乙醛－Na₂SO₄溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________（填化学式），电极反应式为____________________。电解过程中，阴极区Na₂SO₄的物质的量________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m³乙醛含量为3 000 mg·L^－1的废水，可得到乙醇________kg（计算结果保留小数点后一位）。

以黄铜矿精矿为原料，制取金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ．将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃）粉碎。
Ⅱ．采用如图所示装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ．一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)+Cu²⁺(水相)R₂Cu(有机相)+2H^＋(水相)分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²⁺得以再生。   Ⅳ．电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS₂+ 4H⁺＝Cu²⁺+ Fe²⁺+ 2H₂S↑    2Fe³⁺+ H₂S＝2Fe²⁺+ S↓+ 2H⁺，阳极区硫酸铁的主要作用是                                   。（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有红色固体析出，一段时间后红色固体溶解。写出析出红色固体的反应方程式                        。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是               。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²⁺得以再生的原理是                       。（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是                                          。

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