全程复习方略浙江专用版高考化学 课时提能演练十七 62原电池 金属的腐蚀与防护 7页

浙江2019版化学复习方略 课时提能演练(十七) 6.2原电池 金属的腐蚀与防护（苏教版）‎ ‎（45分钟 100分）‎ 一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)‎ ‎1.电化学在日常生活中有广泛的应用，下列说法或做法正确的是(　　)‎ A.暴雨后遭洪水浸泡的铁门生锈是因为发生化学腐蚀 B.白铁皮(铁镀锌)表面有划损时，不能阻止铁被腐蚀 C.废弃的干电池不能随意丢弃，但可以土埋处理 D.不能将铁制自来水管与铜制水龙头连接 ‎2.两种金属A与B组成原电池时，A是正极。下列有关推断正确的是(　　)‎ A.A的金属性强于B B.A电极上发生的电极反应是还原反应 C.电子不断由A电极经外电路流向B电极 D.A在金属活动性顺序表中一定排在氢前面 ‎3.(2019·广东高考)某小组为研究电化学原理，设计装置。下列叙述不正确的是(　　)‎ A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu C.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D.a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动 ‎4.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计的原电池如图所示。‎ 下列有关说法中错误的是(　　)‎ A.电解质溶液Y是CuSO4溶液 B.电极X的材料是Cu C.银电极为电池的正极，其电极反应为Ag＋＋e－===Ag D.外电路中的电子是从X电极流向Ag电极 ‎5.(2019·福建高考)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(　　)‎ A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时OH－向正极移动 D.总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑‎ ‎6.(2019·温州模拟)最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是(　　)‎ A.该电池中Zn为负极，MnO2为正极 B.该电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－‎ C.导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn D.电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片 ‎7.(2019·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ 当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是(　　)‎ A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原 C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化 ‎8.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。有关该电池的下列说法中正确的是(　　)‎ A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价 B.该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe C.负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋‎ D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS ‎9.(易错题)一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)，家庭常用的漂白水，食盐，氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－===3Cl－＋2AlO＋H2O。下列说法不正确的是 A.该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换 B.该电池发生氧化反应的是金属铝 C.电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－‎ D.当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.806×1023‎ ‎10.(2019·浙江高考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。‎ 导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.液滴中的Cl－由a区向b区迁移 B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋‎ 二、非选择题(本题包括3小题，共40分)‎ ‎11.(12分)(2019·山东高考)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。‎ ‎(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为　‎ ‎______________________________________________________。‎ 要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是____________________。‎ ‎(2)如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为‎320 ℃‎左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为________________________。‎ M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是________________________________。‎ 与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的　　　____倍。‎ ‎(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为______________________________，‎ 向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)，Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为_________________________(用离子方程式表示)。‎ ‎12.(12分)(2019·金华模拟)原电池原理广泛应用于科技、生产和生活，请回答以下问题：‎ ‎(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是　　　_　　　　　　；负极的电极反应式是　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_______________________________________。‎ ‎(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎13.(16分)(预测题)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。‎ ‎(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：H2＋2NiOOH2Ni(OH)2‎ f 根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为______________。‎ ‎(2)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图的电解装置制取，电解总反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑‎ 阴极的电极反应式是_______________________________。‎ 用镍氢电池作为电源进行电解，当蓄电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为　　　　g。‎ ‎(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的　　　　腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的　　　　极(填“正”或“负”)相连。 ‎ 答案解析 ‎1.【解析】选D。被洪水浸泡的铁门发生的是电化学腐蚀，A项错；白铁皮表面有划损时，腐蚀的是表面的锌，能阻止铁被腐蚀，B项错；废弃的干电池会对土壤、地下水造成重金属污染，不能土埋处理，C项错；铁和铜是两种活泼性不同的金属，易形成原电池，会加速铁制自来水管的腐蚀，D项正确。‎ ‎2.【解析】选B。A项，A是正极，说明A的金属性弱于B，A错误；‎ ‎ C项，因B电极为负极，电子由B电极经外电路流向A电极，C错误；D项，A不一定排在氢前，如铜或石墨也可作原电池的正极。‎ ‎3.【解析】选D。a和b不连接时，铁比铜活泼，从溶液中置换出铜，A项正确；a和b连接时，形成原电池，铁作为负极而溶解，铜作为正极，溶液中的Cu2＋得到电子被还原成铜单质，所以B项正确；无论a和b是否连接，装置中都发生Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋的反应，溶液会由蓝色逐渐变为浅绿色，C项正确；如果a和b分别连接直流电源正、负极，该装置为电解池，Cu为阳极，Fe为阴极，则溶液中的阳离子向阴极移动，即Cu2＋向铁电极移动，D项不正确，故选D。‎ ‎4.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：‎ ‎(1)由氧化还原反应拆成两个半反应可知，Cu作原电池负极；‎ ‎(2)根据得电子的离子选取电解质溶液。‎ ‎【解析】选A。由电极反应可知，电解质溶液须为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。‎ ‎5.【解题指南】解答本题要注意以下两点：‎ ‎(1)原电池电解质溶液中的阳离子移向正极得到电子，发生还原反应；‎ ‎(2)金属锂是一种活泼的碱金属，容易和水反应放出氢气。‎ ‎【解析】选C。金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为：Li－e－===‎ Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋＞Li＋，所以正极反应是：2H＋＋2e－===H2↑，由于H＋来自于水的电离，所以H＋放电的同时溶液中产生了 OH－，即该反应的总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动，C选项错误。‎ ‎6.【解析】选C。原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O即得正极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。‎ ‎7.【解题指南】解答本题要注意以下两点：‎ ‎(1)与正极相连的电极是电解池的阳极；‎ ‎(2)化合价升高的物质发生氧化反应。‎ ‎【解析】选D。由题意知，电池总反应为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2。可充电电池在充电时，实际上起一个电解池的作用，与外电源正极连接的电极是阳极，发生氧化反应，与放电时的正极反应相反，可知Ni(OH)2在反应中失电子被氧化，发生氧化反应。‎ ‎【方法技巧】可充电电池的反应规律 ‎(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池，充电时是电解池。‎ ‎(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上可逆。即将正(负)极反应改变方向即得阳(阴)极反应式。‎ ‎(3)原电池充电时，负极作电解池的阴极，跟外接电源负极相连，正极作电解池的阳极，跟外接电源正极相连。‎ ‎(4)放电总反应和充电总反应在形式上互逆，但不是可逆反应。‎ ‎8.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：‎ ‎(1)两电极反应式的和就是电池的总反应式；‎ ‎(2)可充电电池充电时，正极接外接电源的正极，负极接外接电源的负极。‎ ‎【解析】选B。由正极的电极反应式知，在负极上Li失去电子被氧化，所以Li-Al在电池中为负极材料，该材料中Li的化合价为0价，故A项错误；负极的电极反应式为：2Li－2e－===2Li＋，故C项错误；该电池的电池反应式为正、负电极的电极反应式之和：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B项正确；由于充电时阴极发生还原反应，所以阴极的电极反应式为：2Li＋＋2e－===2Li，故D项错误。‎ ‎9.【解析】选D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后可以更换，A项正确；金属铝是原电池的负极发生氧化反应，B正确；在正极上，发生还原反应，电极反应为：3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－，C正确；电子只能流经导线，不能流经电解液，D不正确。‎ ‎10.【解析】选B。液滴边缘O2多，发生正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－。液滴下的Fe发生负极反应Fe－2e－===Fe2＋，为腐蚀区(a)。A项错误，Cl－由b区向a区迁移；C项错误，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀；D项错误，Cu不如Fe活泼，作正极，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋。‎ ‎【误区警示】液滴下的铁发生的是氧化反应而不是还原反应，容易误判。在液滴中溶氧量不同，边缘溶氧要多于液滴内部。故液滴边缘是正极区。‎ ‎11.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：‎ ‎(1)M的作用：一是导电，二是因钠与硫易反应，它起到隔离作用；‎ ‎(2)消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的倍数，就是等质量的钠与铅失电子数的倍数。‎ ‎【解析】(2)正极的电极反应式为：xS＋2e－===S x 2-，M的作用：一是导电，二是因钠与硫易反应，故它起到隔离作用；钠高能电池中负极为钠，有‎23 g钠消耗释放1 mol e－，则‎207 g钠消耗时转移207/23 mol e－，铅蓄电池的电极反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，铅蓄电池中铅是负极，‎207 g铅消耗时转移2 mol e－，故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的(207/23)∶2＝4.5倍。‎ ‎(3)根据电离与水解的知识可判断：c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)，加入少量固体CuSO4后，溶液中发生离子反应：Cu2＋＋S2－===CuS↓，由于c(S2－)降低，故由S2－水解产生的OH－量减小，c(OH－‎ ‎)变小，c(H＋)变大，溶液的pH减小；Na2S溶液长期放置所发生的化学反应方程式为2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋‎ ‎2S↓，故离子方程式为2S2－＋O2＋2H2O===4OH－＋2S↓。‎ 答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑‎ CS2(或热的NaOH溶液)‎ ‎(2)xS＋2e－===S x 2- (或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx) 　导电和隔离钠与硫　4.5‎ ‎(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)　减小　2S2－＋O2＋2H2O===4OH－＋2S↓‎ ‎12.【解析】(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根，肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气。‎ ‎(2)相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。‎ ‎(3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。‎ 答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O ‎(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH ‎(3)‎ 正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，‎ 负极反应：Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎13.【解析】(1)从题意可知，混合动力车上坡或加速时，电池应处于放电状态，故负极反应式为：H2＋2OH－－2e－===2H2O，则正极反应可由总电极反应式减去负极反应式得到，即NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，由于在放电时，生成了 OH－，故乙电极周围溶液的pH增大。‎ ‎(2)结合装置图及总电极反应式可以得知，H＋在阴极放电，故阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；由总电极反应式可求得，1 mol H2被消耗时，同时生成1 mol Cu2O，其质量为‎144 g。‎ 答案：(1)增大　NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　144‎ ‎(3)吸氧　 负