化学人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护当堂检测题

这是一份化学人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护当堂检测题，共20页。试卷主要包含了3 金属的腐蚀与防护 同步测试，9kJ•ml-1，2kJ•ml-1，1；等内容，欢迎下载使用。

4.3 金属的腐蚀与防护 同步测试
一、单选题
1．下列过程需要通电才能进行的是（　　）
①电离②电解③电镀④电化学腐蚀
A．①② B．②④ C．②③ D．全部
2．在如图烧杯中均盛有0.1mol/LNaCl溶液，其中铁片最易被腐蚀的是（　　）
A． B．
C． D．
3．金属腐蚀现象普遍存在。下列事实与电化学腐蚀有关的是（　　）
A．金属钠置于空气中变暗
B．铝片浸入浓硝酸中产生致密的氧化膜
C．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿
D．铁在 和 的混合溶液中发蓝、发黑
4．化学与生活密切相关，下列说法错误的是（　　）
A．热的纯碱溶液去污能力强
B．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极保护法
C．可用溶液与溶液混合制取
D．锅炉水垢中含有，可先用饱和溶液浸泡，再用盐酸除去
5．钢铁发生析氢腐蚀时，正极上发生的电极反应是（　　）
A．2H++2e-=H2↑ B．Fe2++2e-=Fe
C．2H2O+O2+4e-=4OH- D．Fe3++e-=Fe2+
6．用如图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是

A．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，X上发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极
D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑
7．下列说法正确的是（　　）
A．白铁皮(镀锌铁)破损后，铁会迅速被腐蚀
B．电解精炼铜时，粗铜中含有的 、 、 、 、 等杂质沉积在电解槽的底部
C．外接电源保护水中钢闸门时，应将钢闸门与电源的正极相连
D．电解精炼铜时，电路中每通过 ，阴极析出 铜
8．铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋2xH2O＝2Fe2O3·xH2O。下图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容易生锈的铁架横杆是（　　）

A．① B．② C．③ D．④
9．化学与生产、生活密切相关。下列叙述中，正确的是（　　）
A．天然纤维和人造纤维的主要成分都是纤维素
B．用活性炭为糖浆脱色和用臭氧漂白纸浆，原理相似
C．钢铁制品和铜制品既能发生吸氧腐蚀又能发生析氢腐蚀
D．黄河入海口沙洲的形成与用卤水点豆腐，都体现了胶体聚沉的性质
10．下列说法中，错误的是（　　）
A．锡铜合金在湿润环境中比干燥环境中更易生锈
B．生铁(铁碳合金)比纯铁更易生锈
C．钢柱在水下比在空气与水的交界处更易生锈
D．船泊浸在水中的部分挂有锌块能防止船泊生锈
11．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法错误的是（　　）

A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl-浓度大有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48L
D．环境中的Cl−与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2++3OH−+Cl−=Cu2 (OH)3Cl↓
12．如图所示是探究发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法错误的是（　　）

A．两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe-2e-=Fe2+
B．开始时发生的是析氢腐蚀
C．一段时间后发生的是吸氧腐蚀
D．析氢反应的总反应式为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
13．化学与生产、生活、科技、环境等密切相关。下列说法正确的是 （　　）
A．“华为麒麟980”手机中芯片的主要成分是二氧化硅
B．豆腐有“植物肉”之美称，“卤水点豆腐”是胶体的聚沉过程
C．港珠澳大桥为了防腐蚀可以在钢铁中增加含碳量
D．《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”中的碱是碳酸钠
14．一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌的金属是
A．锌板 B．银板 C．铜板 D．铅板
二、综合题
15．天然气是一种清洁能源，但其中大多含有、等酸性气体和水汽，会腐蚀管道设备。已知：时氢硫酸和碳酸的电离常数如下表：










（1）碳钢材质管道发生电化学腐蚀，作负极的物质是　 　。
（2）用化学用语表示溶液显酸性的原因　 　。
（3）溶液可以去除，写出反应的离子方程式　 　。
（4）用热碱液(溶液)吸收天然气中的，可将其转化为可溶性的，反应的化学方程式为　 　。
（5）我国科学家设计了一种协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除，装置如下图所示。其中电极分别为石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。

①石墨烯是　 　极(填“阳”或“阴”)。
②石墨烯电极区发生反应为：
ⅰ.
ⅱ.　 　。
③协同转化总反应的化学方程式为　 　，在其中所起的作用是　 　。
④工作时，石墨烯电极区的基本保持不变，结合化学用语解释原因　 　。
16．电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛。
（1）下图是常见电化学装置图

①负极材料为Zn，其在此装置中的作用是　 　。
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，电流计指针也发生偏转，推测：其中一个为原电池，一个为电解池，写出a端发生的电极反应　 　。
（2）下图是氯碱工业电解饱和NaCl溶液的示意图

①电解饱和NaCl溶液的离子方程式是　 　。
②NaOH溶液从　 　(填b或c)口导出。结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因　 　。
③电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用　 　。
（3）下图探究金属Fe是否腐蚀的示意图

在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合，滴入5~6滴酚酞溶液，混合均匀，将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为　 　端(填“左”或“右”)，结合化学用语解释变红的原因　 　。
17．金属的腐蚀和防护在我们的生活中很常见。
（1）下图是为了减缓海水对钢闸门A、C的腐蚀而采取的措施，其中图1利用B的金属性比铁强来保护A，该方法称为　 　法；若采用图2所示原理来减缓钢闸门C的腐蚀，则C应与直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)相连。

（2）为除去银器表面的硫化银(Ag2S)，可采用如下方法：向一个铝制容器中加入食盐溶液，将银器浸人食盐溶液中，使银器与铝接触良好。过一段时间，银器表面变为银白色，并有H2S气体和少量白色絮状沉淀生成，则正极的电极反应式为 　 　。
（3）青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理如图。

①腐蚀过程中，负极是　 　 (填“a”“b”或“c”)。
②已知环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈[Cu2(OH)3Cl]，该反应的离子方程式为　 　。
18．钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一
（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为　 　。
（2）外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法之一，该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)相连。
（3）在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是　 　。
（4）研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，A、B两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下：
城市
年均温度℃
年均湿度%
的浓度()
大气沉积速率()
腐蚀速率()
A
17.0
76
61
29
58
B
12.3
72
54
420
79
①研究人员认为，A、B两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为　 　。
②结合化学用语解释A、B两城市中碳钢能发生析氢腐蚀的原因：　 　。
③用电化学原理分析B城市碳钢腐蚀速率高于A城市的主要原因：　 　。
19．根据所学电化学知识填空。
（1）如图为锌铜原电池的装置示意图，其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题：

①Zn电极为电池的　 　(填“正极”或“负极”)。
②写出电极反应式：Zn电极　 　，Cu电极　 　。
③盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是　 　(填离子符号)。
（2）金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题：

①图1中被腐蚀的金属为　 　(填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于　 　(填字母)。
A．化学腐蚀 B．析氢腐蚀 C．吸氧腐蚀
②图1中Cu的作用是　 　(填“负极”或“正极”)。
③图2中铁的生锈过程中正极反应式为　 　。
20．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答：
（1）铁锅的锈蚀应属于　 　腐蚀。
（2）铁锅锈蚀的电极反应式为：负极：　 　；正极：　 　。正负极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式　 　，化学方程式为　 　。
21．
（1）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热242kJ，写出该反应的热化学方程式：　 　。
已知断裂1molH2、1molO2的化学键分别需要消耗436kJ、496kJ的能量，则断裂1molH-O所需的能量为　 　kJ。
（2）已知：①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJ•mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)△H2=-41.2kJ•mol-1
则反应③：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)△H3=　 　kJ•mol-1。
写出反应③的平衡常数表达式K=　 　。
（3）若将反应Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成原电池，则该电池正极的电极反应式为：　 　。
（4）如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察，发现试管内液面上升，铁钉表面出现铁锈。该铁钉发生的电化学腐蚀类型为　 　腐蚀，其正极电极反应式为　 　。

22．利用下列反应： 设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂。
（1）I.请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液 写化学式 ：正极为　 　 ，电解质溶液：　 　 ；
（2）负极反应式： 　 　；
（3）溶液中 向 　 　 极移动。
（4）II.A，B，C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

B中Sn极的电极反应式为　 　。
（5）比较A，B，C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是　 　。

答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】①电离在水溶液中或熔融状态下可以进行，不需要通电；②电解一定要在通电的条件下进行；③电镀一定要在通电的条件下进行；④电化学腐蚀在溶液中可进行，不需要通电，②③符合题意。
故答案为：C。

【分析】正确理解电离，电解，电镀，电化学腐蚀的概念。

2．【答案】C
【解析】【解答】A中铁发生化学腐蚀；B中镁活动性强为负极，铁作正极被镁保护；C中铁作负极加速被腐蚀；D中铁与电源负极相连，作为电解池的阴极被保护；所以铁片最易被腐蚀的是C；
故答案为：C。

【分析】一般金属腐蚀快慢：电解池阳阳极 >原电池负极>化学腐蚀；金属在电解池阴极以及原电池正极都是被保护的。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．金属钠置于空气中变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，与电化学腐蚀无关，选项A不符合；
B．铝片浸入浓硝酸中产生致密的氧化膜，是铝被钝化，发生氧化还原反应，与电化学腐蚀无关，选项B不符合；
C．黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜矿，制作的铜锣不易生成铜绿，与电化学腐蚀有关，选项C符合；
D．铁在 和 的混合溶液中发蓝、发黑是因为被氧化生成四氧化三铁，与电化学腐蚀无关，选项D不符合；
故答案为：C。

【分析】A.金属钠在空气中生成氧化钠，与电化学腐蚀无关；
B.铝在浓硝酸中钝化与电化学腐蚀无关；
C.铜锌构成原电池，锌比铜活泼，锌被腐蚀，铜被保护；
D.铁在 和 的混合溶液中发蓝、发黑是因为被氧化生成四氧化三铁。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．纯碱为Na2CO3，其水溶液中存在CO+H2OHCO+OH-，升高温度促进水解，碱性增强，去污能力增强，故A说法不符合题意；
B．镁的金属性强于铁的金属性，构成原电池，镁作负极，防止内胆腐蚀，这种方法称为牺牲阳极法，故B说法不符合题意；
C．Al3+和S2-在水溶液中发生双水解反应，生成氢氧化铝沉淀和H2S，因此制备硫化铝常用铝单质与硫单质反应，故C说法符合题意；
D．CaCO3难溶于水，CaSO4微溶于水，加入饱和碳酸钠溶液，CaSO4转化成更难溶的CaCO3，碳酸钙能与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，故D说法不符合题意；
故答案为：C。

【分析】A.升温促进碳酸根水解；
B.镁的金属性强于铁的金属性，构成原电池；
C.Al3+和S2-在水溶液中发生双水解反应，生成氢氧化铝沉淀和H2S；
D.饱和碳酸钠溶液，CaSO4转化成更难溶的CaCO3。
5．【答案】A
【解析】【解答】钢铁是铁碳合金，电解质溶液酸性时发生析氢腐蚀，铁作负极，发生氧化反应，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，碳作正极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，
故答案为：A。

【分析】钢铁发生析氢腐蚀，正极电极反应式为2H++2e-=H2↑，即放出氢气。
6．【答案】A
【解析】【解答】A．当a、b间用导体连接时构成原电池，X为Zn时，Zn发生氧化反应，属于牺牲阳极法，可以保护钢闸门，A符合题意；
B．当a、b间用导体连接时构成原电池，X为Zn时，Zn为负极，电子从负极X流出，B不符合题意；
C．当a、b与外接电源相连时，属于外加电流法，a应连接电源的负极，C不符合题意；
D．当a、b与外接电源相连时，阴极发生得电子的还原反应，D不符合题意；
故答案为：A。

【分析】依据牺牲阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法原理分析。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．镀锌铁破损在表面电解质溶液中形成原电池反应，锌做负极，铁做正极，负极被腐蚀，镀锌铁破损后不会加快铁的腐蚀，A不符合题意；
B．电解法精炼铜时，粗铜中所含 、 、 等金属杂质，会先于金属铜失电子，形成阳离子进入电解质，沉积在电解槽底部的应该是不如铜活泼的金属Ag、Au，B不符合题意；
C．采用外加电流的阴极保护法保护金属时，被保护的金属作阴极，所以钢闸门门与电源的负极相连，C不符合题意；
D．电解精炼铜时，Cu2+在阴极得到电子变为单质Cu，由于Cu是+2价金属，当电路中转移2mol电子，阴极析出Cu的物质的量是1mol，质量是m (Cu) =1mol×64g/mol=64g，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】A、金属性Zn>Fe，镀层破损后，Zn做负极；
B、电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au沉积在阳极底部；
C、外接电源保护法，被保护的金属应与电源的负极相连；
D、电解精炼铜的阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，据此计算；
8．【答案】C
【解析】【解答】此处铁生锈属于吸氧腐蚀。④处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈蚀速率较慢；①②③处已与电解质溶液接触，但①②处含O2较少，所以③处腐蚀最快。
【分析】吸氧腐蚀在有氧气、溶液的条件下形成原电池腐蚀速率最快，据此解答。
9．【答案】D
【解析】【解答】A、蚕丝是天然纤维，成分为蛋白质，A不符合题意；
B、活性炭有吸附作用，臭氧有强氧化性，有漂白作用，B不符合题意；
C、铜活泼性比氢弱，不能发生析氢腐蚀，C不符合题意；
D、黄河中的泥沙和豆浆都是胶体，胶体遇电解质溶液发生聚沉，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】B、活性炭的漂白是吸附性漂白，臭氧、氯气、漂白粉等是氧化性漂白，二氧化硫是化合性漂白。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．锡铜合金在湿润环境中构成原电池，所以比干燥环境中更易生锈，故A不符合题意；
B．生铁(铁碳合金)易构成原电池，所以比纯铁更易生锈，故B不符合题意；
C．水下氧气含量低，钢柱在空气与水的交界处比在水下更易生锈，故C符合题意；
D．船泊浸在水中的部分挂有锌块能防止船泊生锈，利用牺牲阳极的阴极保护法，故D不符合题意；
故答案为：C。

【分析】A．锡铜合金在湿润环境中构成原电池；
B．生铁(铁碳合金)易构成原电池；
C．氧气含量越高，越易生锈；
D．利用牺牲阳极的阴极保护法。
11．【答案】C
【解析】【解答】A.根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c，故A不符合题意；
B.Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，潮湿环境中Cl-浓度大，有利于多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl的生成，故B不符合题意；
C.未指明标准状态，无法计算消耗的O2体积，故C符合题意；
D.Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2（OH）3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2（OH）3Cl↓，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl。
12．【答案】D
【解析】【解答】A．无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，铁都作负极，负极上发生的电极反应式都为Fe-2e-═Fe2+，故A不符合题意；
B．pH=3的雨水说明该雨水是酸雨，溶液中溶有二氧化硫，酸性条件下，钢铁能发生析氢腐蚀，所以开始时，发生的是析氢腐蚀，故B不符合题意；
C．一段时间后，亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子，发生的是吸氧腐蚀，故C不符合题意；
D．析氢腐蚀的总反应为：Fe+2H+=Fe 2++H2↑，2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2发生的是吸氧腐蚀，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】明确钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀所需溶液的酸碱性是解本题的关键。pH=3的雨水说明该雨水是酸雨，溶液中溶有二氧化硫，酸性条件下，钢铁能发生析氢腐蚀，导致试管内气体压强增大，随着腐蚀的进行，溶液的酸性逐渐减小，亚硫酸根离子被氧气氧化生成硫酸根离子，导致试管内气体压强减小。
13．【答案】B
【解析】【解答】A. 手机中芯片的主要成分是硅，而不是二氧化硅， A不符合题意；
B.豆浆属于胶体，向豆浆中加入卤水（含有电解质溶液）会引发胶体的聚沉，形成豆腐，B符合题意；
C. 钢铁中增加含碳量，更容易形成原电池，形成原电池造成铁的腐蚀速率加快，C不符合题意；
D. 碳酸钾水解显碱性，可洗衣服，故D不符合题意；
故答案为：B。

【分析】A.二氧化硅是用来制光导纤维
B.加入电解质使胶体聚沉
C.应该增加金属的量，避免形成原电池
D.草木灰的主要成分是碳酸钾，不是碳酸钠，碳酸钠是纯碱
14．【答案】A
【解析】【解答】一般情况下，两种活泼性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活泼性强的金属首先被腐蚀。为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，在轮船外壳上镶嵌的金属的活动性要比Fe强。在上述涉及的金属元素中，金属活动性：Zn>Fe>Pb>Cu，所以在轮船外壳上镶嵌的金属是Zn，
故答案为：A。

【分析】原电池中较活泼的金属作负极、较不活泼的金属或导电的非金属作正极，原电池中作负极的金属材料被腐蚀，作正极的导电的非金属材料或金属材料被保护，要想保护钢质外壳中的金属Fe，应该将钢质外壳中的Fe作原电池正极。
15．【答案】（1）铁
（2）、
（3）
（4）Na2CO3+H2SΔ__NaHS+NaHCO3
（5）阴；2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+；CO2+H2S=CO+H2O+S；催化剂；阴极石墨烯电极反应为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，阴极消耗H+与转移电子之比为1：1，阳极生成H+与转移电子之比为1：1，故阴极消耗的H+=阳极生成的H+，隔膜为质子交换膜，阳极生成的H+会移向阴极，故工作时，石墨烯电极区的基本保持不变。
【解析】【解答】（1）碳钢为铁碳合金，故发生电化学腐蚀，两个电极分别为铁、碳，作负极的物质是铁；
（2）属于二元弱酸，其溶液显酸性的原因为、；
（3）二者会发生反应，故溶液可以去除；
（4）根据表格中的电离平衡常数可知，氢硫酸的酸性弱于碳酸，所以碳酸钠溶液中通入H2S时，生成的是NaHCO3，不能生成碳酸，反应的化学方程式为Na2CO3+H2S==ΔNaHS+NaHCO3；
（5）由图可知这是一个利用光伏电池将太阳能转化为电能，继而在通电条件下，两极周围发生氧化还原反应的电解过程。由石墨烯电极区发生反应i可知，右侧石墨烯流出电子作阳极，CO2得电子的左侧ZnO@石墨烯为阴极；根据图中转化关系，反应ii为：2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+；由图可知协同总反应是将CO2和H2S转化为CO和S，故总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S；反应i消耗了多少，反应ii会生成多少，故在其中所起的作用是催化剂；阴极石墨烯电极反应为：CO2+2e-+2H+=CO+H2O，阴极消耗H+与转移电子之比为1：1，阳极生成H+与转移电子之比为1：1，故阴极消耗的H+=阳极生成的H+，隔膜为质子交换膜，阳极生成的H+会移向阴极，故工作时，石墨烯电极区的pH基本保持不变。

【分析】（1）原电池中一般活泼金属作负极，不活泼金属或碳棒用正极；
（2）二元弱酸分步电离；
（3）二者会发生反应；
（4）根据表格中的电离平衡常数，利用强酸制弱酸判断；
（5）电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上得电子，发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极。

16．【答案】（1）做还原剂(或失电子)，失电子的场所，电子导体；Cu−2e−=Cu2+
（2）2Cl−+2H2O2OH−+Cl2↑+H2↑；c；c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出；Cl2+H2O⇌HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集
（3）左；铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，发生吸氧腐蚀，反应为O2+4e−+2H2O=4OH−，使左端附近溶液c(OH−)>c(H+)，溶液呈碱性
【解析】【解答】(1)①负极材料为Zn，即Zn做还原剂(或失电子)，失电子的场所，同时Zn也是导电，可以作为电子导体；
②若用一根铜丝代替盐桥插入两烧杯中，则左侧烧杯中发生锌的吸氧腐蚀，为原电池，右侧烧杯为电解池，a电极与原电池的正极相连，为阳极，电极反应为Cu−2e−=Cu2+；
(2)①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气，同时产生氢氧根，离子方程式为2Cl−+2H2O2OH−+Cl2↑+H2↑；
②c口为阴极区，阴极发生反应：2H2O+2e-=O2↑+2OH−，OH−在阴极生成，阳极的Na+通过阳离子交换膜进入阴极，因此NaOH在c口导出；
③阳极产生的氯气会和水发生反应：Cl2+H2O⇌HCl+HClO，用盐酸控制阳极的pH，增大氢离子浓度，平衡逆向移动，有利于氯气逸出收集；
(3)铜、铁和溶液构成原电池，铜为正极，整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀，正极反应为O2+4e−+2H2O=4OH−，使左端附近溶液c(OH−)>c(H+)，溶液呈碱性，所以左端变红。

【分析】(1)①依据材料的性质和电极反应分析；
②依据串联电路中，能自发进行的装置作原电池，其余的装置均不电解池分析；
(2)①电解饱和NaCl溶液时，阳极氯离子被氧化为氯气，阴极水电离出的氢离子被还原生成氢气；
②利用阳离子通过阳离子交换膜进入阴极分析；
③根据影响化学平衡移动的因素分析；
(3)依据构成原电池，发生吸氧腐蚀判断。
17．【答案】（1）牺牲阳极的阴极保护；负极
（2）Ag2S+2e-=2Ag+S2-
（3）c；2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓
【解析】【解答】（1）图1中利用金属性比铁强的金属B来保护金属A，则金属A为正极，金属B为负极，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法；图2中有外接电源，属于电解池，为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源的负极相连，为阴极，因此C应与直流电源的负极相连；
（2）银器表面变为银白色，说明Ag2S转化为Ag，该过程中，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：Ag2S+2e-=2Ag+S2-；
（3）①由图示原理示意图可知，腐蚀过程中，Cu发生失电子的氧化反应，生成Cu2+，因此负极是c；
②根据题干信息可知，该反应中，反应物为Cu2＋、OH－和Cl－，生成物为Cu2(OH)3Cl，该反应的离子方程式为：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；
【分析】（1）根据金属的电化学腐蚀和防护进行分析；
（2）银器表面变为银白色，说明Ag2S转化为Ag，据此确定电极反应式；
（3）①根据负极发生氧化反应进行分析；
②根据信息确定反应物和生成物，从而书写反应的离子方程式；
18．【答案】（1）Fe-2e-= Fe2+
（2）负极
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品
（4）2H++2e-=H2↑；A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行
【解析】【解答】（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，Fe在负极失去电子生成Fe2+，电极方程式为：Fe-2e-= Fe2+。
（2）外加电流的阴极保护法原理是：将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护。
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品。
（4）①碳钢发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2，正极上发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。

【分析】（1）碳钢管形成原电池时，Fe在负极失去电子生成Fe2+；
（2）将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护；
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护；
（4）①金属发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且SO2的浓度也较高，两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。
19．【答案】（1）负极；；；K+
（2）Fe；C；正极；
【解析】【解答】（1）铜锌形成的原电池，比活泼，为负极，发生反应为：，为正极，在溶液中发生反应：，在原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是。
（2）图1中，和形成原电池的两级，比活泼，做负极，被腐蚀；图2在碱性条件下，有参与反应，故该腐蚀为吸氧腐蚀，选C；图1中，和形成原电池的两级，比活泼，做负极，作正极；图2在铁生锈的过程中，正极反应为：。

【分析】（1）电池工作时，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应；溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极定向移动。
（2）中性或弱酸性条件下，金属发生吸氧腐蚀，酸性环境下，金属发生析氢腐蚀；电池工作时，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应。
20．【答案】（1）电化学
（2）Fe-2e-=Fe2+；；Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓；
【解析】【解答】(1)铁锅中含有铁和碳，若有氯化钠残液存在时容易形成原电池，发生原电池反应的腐蚀属于电化学腐蚀，故答案为：电化学；
(2)铁锅与电解质形成的原电池中，铁为负极，碳为正极，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极空气中氧气得电子，电极反应为： ，负极产生的亚铁离子与正极生成的氢氧根离子结合生成氢氧化铁，离子反应为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，该电池的总反应为： ，故答案为：Fe-2e-=Fe2+； ；Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓； ；
【分析】（1）电解质溶液是氯化钠，为中性溶液，故可发生吸氧腐蚀
（2）负极是铁，铁失去电子，变成亚铁离子；正极是碳，空气中的氧气得到电子，负极产生亚铁离子和正极产生的氢氧根结合
21．【答案】（1）H2(g)+ O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ•mol-1；463
（2）+247.1； (或 )
（3）Fe3+＋e-=Fe2+
（4）吸氧；O2+4e-+2H2O=4OH-
【解析】【解答】(1)氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热242kJ，即1mol氢气和氧气反应生成气态水放出242kJ热量，热化学方程式为H2(g)+ O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ•mol-1；
焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，设H-O的键能为x，则有-242kJ•mol-1=436 kJ•mol-1+ ´496 kJ•mol-1-2x，解得x=463 kJ•mol-1；
(2)根据盖斯定律①-②可得反应③的△H3= +205.9kJ•mol-1-(-41.2kJ•mol-1)=+247.1 kJ•mol-1；根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数表达式K= (或 )
(3)原电池的正极得电子发生还原反应，所以正极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+；
(4)试管内液面上升，说明发生吸氧腐蚀，试管内气体减少，液面上升；正极氧气得电子生成氢氧根，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【分析】
(1)1mol氢气和氧气反应生成气态水放出242kJ热量；焓变=反应物键能之和-生成物键能之和；
(2)根据盖斯定律计算；平衡常数是指在一定温度下，反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积；
(3)原电池的正极得电子发生还原反应；
(4)铁钉发生吸氧腐蚀；正极氧气得电子生成氢氧根。
22．【答案】（1）碳棒；FeCl3
（2）Fe-2e-=Fe2+
（3）正
（4）2H++2e-=H2↑
（5）B>A>C
【解析】【解答】I.(1)在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe弱的金属或非金属材料如碳棒，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3；(2)由(1)解答可知，负极反应为Fe-2e-=Fe2+；(3)原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极C 电极方向移动，阴离子向负极移动，以形成闭合回路；II.(4)铁比锡活泼，锡为原电池正极，电极反应式为：2H++2e-=H2↑；氢离子浓度减小，溶液的pH值增大；(5)金属活动性Zn>Fe>Sn，B构成原电池，Fe为负极，加快了对Fe的腐蚀速率；C构成原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Fe为正极，被保护，C中锌与硫酸反应的离子方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C锌比铁活泼，铁作原电池的正极而被保护，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率大于有保护措施的腐蚀，所以A、
B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B＞A＞C。
【分析】I.在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe弱的金属或非金属材料，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以形成闭合回路。
II. ①根据金属活泼性判断原电池的正负极；根据电极反应式得出正确结论；
②铁的化学性质，能与酸反应；电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，金属作原电池正极时得到保护。