高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能--电池（第3课时）金属的腐蚀与防治测试题2鲁科版选修4

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1、高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能-电池（第3课时）金属的腐蚀与防治测试题2鲁科版选修4选修4第1章第3节 化学能转化为电能-电池第3课时金属的腐蚀与防治一、选择题1. 金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。下列不属于化学或电化学防腐方法的是()A. 在金属表面涂刷一层油漆B. 利用电镀技术在金属表面镀上一层其他金属C. 用阳极氧化处理使铝表面形成致密的氧化物膜D. 利用特殊工艺在钢铁表面生成一层致密的Fe3O4薄膜2港珠澳大桥的建造使用了大量钢材。对钢铁采取的防腐措施合理的是()A. 表面镶铜 B. 表面喷涂油漆C. 用水清洗 D.

2、 增加钢铁中的碳含量3图中各烧杯中盛有海水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是 ()A. B. C. D. 4下列说法不正确的是 ()A. 在铁制品上镀铜时，铁制品作电镀池的阳极，铜盐为电镀液B. 原电池工作时，电流的方向由正极负载负极原电池中电解质溶液正极C. 纯银在空气中久置变黑发生的是化学腐蚀D. 为避免船体遭受腐蚀，在船舶的外壳装上若干锌块，称为牺牲阳极的阴极保护法5通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯笨酚（），其原理如下图所示，下列说法正确的是A. B为电池的正极，发生还原反应B. 电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极C. A极的电极反应式为: D. 当外电路中有0.2mole-转移时，A

3、极区增加的H+的数目为0.1NA6银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是()A. 处理过程中银器一直保持恒重B. 银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C. 该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D. 黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl7韩国三星公司因为手机电池爆炸而屡屡曝光，电池的安全性和环保性再次被公众所重视。一种以引火性高的联氨(N2H4)为燃料的环保电池，工作时产生稳定无污染的物质，原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A.

4、 N极为电源负极，联氨从c口通入B. 负极上每消耗lmol N2H4，转移6mol电子C. 正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-D. 可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4H2O8铁在下列情况下腐蚀最快的是（ ）A. 铁放入海水中 B. 将铁和锌连接后放入到海水中C. 将铁和锌连接后放入到淡水中 D. 将铁和锡连接后放入到海水中9环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（）A. “对电极”是负极B. “工作电极”上发生的电极反应为NO2+2e-+2H+NO+H2OC. 传感器工作时H+由工作电极移

5、向对电极D. 对电极的材料可能为活泼金属锌10下列各变化中属于原电池反应的是 ()A. 在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B. 镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C. 浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 D. 红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层11下列事实不能用电化学理论解释的是（ ）A. 纯铁制品比钢铁制品更耐腐蚀B. 同种金属作为原电池的正极比作为电解池的阳极腐蚀得更慢C. 钢管镀锌时，锌棒做阳极，钢管做阴极，锌盐溶液做电解质溶液D. 铝片不用特殊方法保存12燃料电池是一种高效环境友好的发电装置。下列说法不正确的是（ ）A. 氢氧燃料电池的总反应为2H2 + O2 = 2H2OB.

6、 氢氧燃料电池中，当转移4 mol电子时消耗2 mol氢气C. 甲烷燃料电池中，通入氧气的一极为负极D. 燃料电池中发生的化学反应是氧化还原反应13自来水管与下列材料做成的水龙头连接，锈蚀最快的铁水管连接的是（ ）A. 铜水龙头 B. 铁水龙头 C. 塑料水龙头 D. 陶瓷水龙头14下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是（ ）A. 钢铁插入水中，水下部分比空气与水交界处更容易腐蚀B. 钢铁在海水中比在河水中更易腐蚀，主要是由于海水中有大量电解质C. 钢铁设备上连接铜块可以防止钢铁腐蚀D. 钢铁设备与外加直流电源的负极相连可以防止钢铁腐蚀二、非选择题15. 火力发电厂释放出的大量NONOx、SO2、CO

7、2会对环境造成污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现节能减排、废物利用等目的。(1)脱硝：利用甲烷催化还原NOx；CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574kJmol-1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2=-1160kJmol-1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_；（2）脱硫：某种脱硫工艺将废气处理后可获得硫酸铵和硝酸铵，物质的量浓度相等的硫酸铵溶液和硝酸铵溶液，前者的c(NH4+)与后者的c(NH4)的关系是_。A大于2倍 B等于2倍 C介于2倍与2倍之间 D小于1倍25时pH均为4

8、的硝酸铵溶液和稀硝酸中由水电离出的氢离子浓度分别为c1、c2 ，则c1与c2的比值等于_。(2)脱碳：废气中的CO2转化为甲醇（CH3OH）可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2molL-1H2SO4溶液电极c上发生的电极反应式为_，当电池中有1mole-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为_g （假设反应物a、b耗尽，忽略气体的溶解）。16. 全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。用压强传感器研究生铁发生腐蚀的装置及得到的图像如下 （1）在该电化学腐蚀中正极电极反应式_；（2）钢铁表面镀铜可以提高抗腐蚀性能，装置示意如右上图1所示，则与电源正

9、极相连的金属是_（填元素名称）；（3）常温下，用如下图熔融碳酸盐燃料电池为电源电解2L 2mol/L的食盐水，则放电时K+移向_极(填“A”或“B”), 若一段时间后电解池溶液的pH=13，忽略溶液体积的变化，则理论上消耗CH4的体积为_L(折算成标准状况下) 17. 研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196.6kJmol-12NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=-113.0kJmol-1则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的H=_ kJmol-1；（2）一定条件下，将NO2与SO2以

10、体积比21置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_；A体系压强保持不变 B混合气体颜色保持不变CSO3和NO的体积比保持不变 D每消耗1molSO3的同时生成1mol NO若测得上述反应达平衡时NO2与SO2的体积比为51，则平衡常数K= 。（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图甲所示。该反应H_0（填“”或“作负极的原电池化学腐蚀作正极的原电池作阴极的电解池，故选项B正确。4【答案】A【解析】A、铁上镀铜，铜应作阳极，铜盐作电解质，铁作阴极，故A说法错误；B、根据原电池的工作原理，故B说

11、法正确；C、纯银被氧气所氧化，属于化学腐蚀，故C说法正确；D、锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，被保护，此方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故D说法正确。5【答案】D【解析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，电流从正极经导线流向负极，则AB为电池的负极，发生氧化反应，A错误；B电流从正极A沿导线流向负极B，B错误；CA为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，C错误；D据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，D正确；答案选D。6【答案】B【

12、解析】A银器放在铝制容器中，由于铝的活泼性大于银，故铝为负极，失电子，银为正极，银表面的Ag2S得电子，析出单质银，所以银器质量减小，故A错误；B银作正极，正极上Ag2S得电子作氧化剂，在反应中被还原生成单质银，故B正确；CAl2S3在溶液中不能存在，会发生双水解反应生成H2S和Al(OH)3，故C错误； D黑色褪去是Ag2S转化为Ag而不是AgCl，故D错误；故选B。7【答案】D【解析】A、H 移向N极，N极为电源正极，联氨从b口通入，故A错误；B、原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应为N2H4+4H -4e=8H +N2，负极上每消耗lmol N2H4，转移4mol电子，故

13、B错误；C、电解质溶液呈酸性，正极反应有氢离子参加，正确的为O2+4H+4e=2H2O，故C错误；D、可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4H2O，故D正确；故选D。本题考查原电池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，正确判断离子的定向移动。解题关键：肼（N2H4）一空气燃料电池中，负极反应为：N2H4+4H -4e=8H +N2，正极反应为：O2+4H+4e=2H2O，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O，以此解答题中A、B、C各问，原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。8【答案】D【解析】金属腐蚀的实质是金属与所接触的物质发生反应失电子而转化为金属离子

14、。其中铁的腐蚀主要是与接触到的电解质形成原电池反应而发生电化学腐蚀为主。根据原电池的工作原理可知，Fe若作原电池的负极，被腐蚀的速度就快；而作原电池的正极，则被腐蚀的速度就减慢。本题中要找铁被腐蚀最快的，当然应找被与锡连接放入海水中的腐蚀。因为此时已构成形成原电池的条件，且铁作负极，电解质溶液的导电能力也很强，腐蚀速度最快。答案选D。9【答案】C【解析】“工作电极”通入NO2生成NO，说明被还原，为原电池正极，则“对电极”是负极，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子向负极移动；A、根据以上分析，“对电极”是负极，故A正确；B、“工作电极”上通入NO2生成NO,为原电池的正极，发生的电极反应为N

15、O2+2e-+2H+NO+H2O，故B正确；C、原电池工作时，阳离子移向正极，传感器工作时H+由对电极移向工作电极，故C错误；D、“对电极”是负极，“对电极”的材料可能为活泼金属锌，故D正确；故选C考查原电池知识，是高考高频考点，关键是把握原电池原理，工作时离子移动方向，以确定电源的两极和反应类型，注意答题思路，难度中等偏上。10【答案】B【解析】A. 在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层属于铝直接与氧气反应，不是原电池反应，A错误；B. 镀锌铁表面有划损时溶液形成原电池，锌是负极，铁是正极，因此也能阻止铁被氧化，B正确；C. 浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜是由于浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，不是原

16、电池反应，C错误；D. 红热的铁丝与冷水接触发生置换反应生成氢气和四氧化三铁，表面形成蓝黑色保护层，不是原电池反应，D错误，答案选B。11【答案】D【解析】A项，纯铁制品不易形成电化学腐蚀，而钢铁制品中含C等易形成电化学腐蚀，加快腐蚀速率；B项，原电池正极一般只起到导电作用，电解池阳极易发生氧化反应加快腐蚀；C项，钢管镀锌时，阳极发生氧化反应，锌变为锌离子，阴极发生还原反应，锌离子变为锌镀在钢管表面；D项，铝在空气中易与氧气形成致密氧化膜，阻止了反应进一步进行。综上，D不能用电化学理论解释。本题考查与点化学知识有关的生活常识，属于基础知识的灵活应用，注意掌握电化学（原电池、电解池）反应的原理以

17、及电化学腐蚀与化学腐蚀的不同是解题关键。12【答案】C【解析】A项，氢氧燃料电池是利用氢气与氧气的氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置，故电池的总反应为2H2 + O2 = 2H2O，A正确；B项，由电池的总反应可得，H元素由0价变为+1价，故2 mol氢气参加反应转移4 mol电子，B正确；C项，有O2参加的燃料电池，O2作氧化剂发生得电子还原反应，故通入氧气的一极为正极，C错误；D项，氧化还原反应实质是电子转移，利用氧化还原反应才能设计燃料电池，D正确。根据燃料电池的工作原理和规律：氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，工作时，通入燃料氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一

18、极为电池的正极，发生还原反应，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，产物为水。13【答案】A【解析】A、将铁水管和铜水龙头相连，铜水龙头做正极，铁水管做负极，铁水管的腐蚀被加快；B、将铁水管和铁水龙头相连，不能形成原电池，故不能加快反应速率，腐蚀不能被加快；C、塑料不能导电，故将铁水管和塑料水龙头相连，不能形成原电池，铁水管的腐蚀不能被加快；D、陶瓷不能导电，故将铁水管和陶瓷水龙头相连，不能形成原电池，铁水管的腐蚀不能被加快；综上比较，使铁水管腐蚀最快的是铜水龙头，答案选A。14【答案】BD【解析】A、由于水中溶解氧含量较少，因此钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，A错误；B、海水中有大量

19、电解质，钢铁在海水中形成原电池，比在河水中更易腐蚀，B正确；C、钢铁设备上连接铜块时，形成原电池，钢铁作为负极，更容易腐蚀，C错误；D、钢铁设备与外加直流电源的负极相连，钢铁作为阴极，发生还原反应，可以防止腐蚀，D正确，答案选BD。15【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867kJ/molA106CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+12g【解析】（1）根据盖斯定律计算；（2）铵根浓度越大水解程度越小；水解促进水的电离，酸抑制水的电离；（3）负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正极反应式为O2+4H+4e-=2H2O，按

20、照电极反应式计算。解析：（1）CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574kJmol-1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2=-1160kJmol-1根据盖斯定律可知（）2即得到甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867kJ/mol；（2）物质的量浓度相等的硫酸铵溶液和硝酸铵溶液，前者的水解程度小于后者，则前者c(NH4+)大于后者的c(NH4)的2倍，答案选A。硝酸铵水解促进水的电离，c1=10-4 mol/L，稀醋酸抑制水

21、的电离，c2=c（OH-）=1014 104=10-10 mol/L，因此则c1与c2的比值等于104/1010=106；（3）根据电子流向可知电解c是负极，通入甲醇，负极反应式为 CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；当转移1mol电子时，左侧质量减轻1/612g=2g，还要有1molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1g，正极反应式为O2+4H+4e-=2H2O，右侧质量增加32g1/4=8g，加上转移过来的1gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为8g+1g+2g+1g=12g。 16【答案】O2+4e-+2H2O=4OH-铜B0.56L【解析】（1）正极氧气得到电子；（2）根据电镀

22、原理分析；（3）根据原电池原理分析；根据电解方程式计算。解析：（1）在该电化学腐蚀中溶液显中性，发生吸氧腐蚀，正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。（2）电镀时待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，所以电源正极相连的金属是铜。（3）原电池中阳离子向正极移动，氧气在正极通入，则放电时K+移向B电极；惰性电极电解饱和食盐水的方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，这说明产生1mol氢氧化钠转移1mol电子。若一段时间后电解池溶液的pH=13，则生成氢氧化钠是0.1mol/L2L0.2mol，所以转移0.2mol电子。1mol甲烷失去8mol电子，则消耗甲烷是0.2mol80.025m

23、ol，则理论上消耗CH4的体积为0.025mol22.4L/mol0.56L。明确电化学原理是解答的关键，难点是计算，注意利用好电子得失守恒。解题方法如下：。17【答案】（1）-41.8（2分）；（2）BD（2分）；1.8（2分）；（3）（1分）；（4）负（1分），2H2O+O2+4e-=4OH-（2分）。【解析】（1）根据盖斯定律，将第二个方程式颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO2 + 2SO2 2SO3 + 2NO，H = -83.6 kJmol-1，则NO2 + SO2 SO3 + NO H=-41.8 kJmol-1；（2）A本反应是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不

24、变，不能说明反应已达到平衡状态，A错误；B随着反应的进行，NO2的浓度减小，颜色变浅，可以说明反应已达平衡，B正确；CSO3和NO都是生成物，比例保持1：1，不能作为平衡状态的判断依据，C错误；D所述的两个速率分别表示正逆反应速率，能作为平衡状态的判断依据，D正确，答案选BD；设起始时二氧化氮体积为a、二氧化硫体积为2a，二氧化氮转化的体积为x，NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)起始物质的体积 2a a 0 0转化物质的体积 x x x x平衡物质的体积 2a-x a-x x x平衡时NO2与SO2体积比为5：1，即(2a-x)：(a-x)=5：1，解得x=0.75a反应前后

25、体积不变，故平衡常数K=。（3）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，H0；（4）该电池工作时，OH-向负极移动。该电池正极是氧气得到电子，电解质溶液显碱性，则电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-。18. 【答案】4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g) H1100.2kJmol1低温 DE（2分）0.025molL1min1 不CH3OH6e+H2OCO2+6H+【解析】。根据氢气的热值可书写氢气的热化学方程式是2H2(g)+ O2（g）H2O（l) H-142.94kJ/mol=-571.6kJ/mol，根据

26、盖斯定律，将已知热化学方程式中的氧气与液态水消去得到H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式，为4H2（g）+2NO2（g）N2（g）+4H2O（g）H-1100.2kJmol-1； II、（1）该反应的S0，所以若反应自发进行，则H0，因此反应自发进行的条件是低温自发； a、该体系中的气体只有二氧化碳和氢气，且二者的起始物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比，所以混合气体的平均式量始终不变，不能判断为平衡状态，错误；b、二氧化碳与氢气始终是1：3的关系，所以CO2和H2的体积分数保持不变的状态不是平衡状态，错误；c、二氧化碳与氢气的起始物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比，

27、所以二者的转化率一定相等，与是否达到平衡状态无关，错误；d 、因为该体系中有液体参加，所以气体的质量在逐渐减少，则气体的密度减小，达平衡时，保持不变，正确；e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂，符合正逆反应速率相等，是平衡状态，答案选de；在t2时将容器容积缩小一倍，二氧化碳的浓度瞬间增大到1mol/L，则压强增大，平衡正向移动， t3时达到平衡，达到的平衡与原平衡相同，浓度仍是0.5mol/L；该反应是放热反应，t4时降低温度，则平衡正向移动，t5时达到平衡，则二氧化碳的浓度将小于0.5mol/L，对应的图像见答案。（2）因为生成甲醇的反应是放热反应，而反应II是从逆反应开

28、始的，所以反应吸热，所以绝热容器的温度要低于恒温容器，即反应I温度高于反应II，温度升高，放热反应的平衡常数减小，则K(I)K(II)；二者都是恒容条件，若是恒温恒容，二者达到的平衡是等效平衡，甲醇的浓度相同，而反应I温度高于反应II，所以反应II需再降低温度，而温度降低，平衡正向移动，则甲醇的浓度增大，平衡时CH3OH的浓度c(I)c(II)；对反应I，前10min内氢气的物质的量减少6-4.5=1.5mol，则甲醇的物质的量增加0.5mol，所以前10min内平均反应速率v(CH3OH)0.5mol/2L/10min=0.025mol L-1min-1； 30min时是平衡状态，生成甲醇1mol，则消耗氢气3mol，平衡氢气的物质的量是3mol，而改变温度后氢气的物质的量变为3.2mol，物质的量增大，说明平衡逆向移动，因为该反应是放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，则T1T2；若30min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，根据表中数据计算该温度下的平衡常数为K=1/6.75，此时Qc=1/6.75=K，所以平衡不移动。（3）甲醇在酸性条件下，负极发生氧化反应，CH3OH6e+H2OCO2+6H+28