高中化学无机物的性质实验试题

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。
I.下列是常见的电化学示意图

（1）图①是碱性锌锰电池的构造示意图，在正极反应的物质是_______________(填“Zn”或“MnO₂”)，正极发生_______反应（填“氧化”或“还原”）。
（2）图②是酸性电解质的氢氧燃料电池工作原理示意图，B极发生的电极反应是________________。
（3）图③表示钢铁发生吸氧腐蚀生锈的示意图，写出氧气发生的电极反应：___________________。
（4）能表示“牺牲阳极的阴极保护法”的示意图是______________(填序号)。图④中，钢闸门连接电源的_____________极而受到保护。在图⑤中标出电子的移动方向。
II.下列是常见的电化学装置图。

（5）图⑥中电池的总反应为__________________(写化学方程式)，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，盐桥中Cl^-会向_______________(填“左”或“右”)边烧杯中的溶液移动。
（6）检验图⑦中阳极产物的方法和现象是________________。

(10分)对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，除去铁锈的化学反应的离子方程式为：________________________。
（2）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____     ____。
（3）上图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时， 转移的电子数为       N_A。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：___________________。

铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）下图是研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

在图中A、B、C、D四个部位中，生成铁锈最多的部位________（填字母）。
（2）已知t℃时，反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO₂(g)的平衡常数K=0.25。则该反应的平衡常数表达式为K=____________；t℃时，反应达到平衡时n(CO):n(CO₂) =_______；t℃时，若在1L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)、xmol CO，发生反应，当反应达到平衡时FeO(s)的转化率为50%，则x=________。
（3）高铁酸钾是一种高效、多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，有关
反应原理为：
3NaClO+2Fe(NO₃)₃+l0NaOH=2Na₂FeO₄ ↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O
Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH
实验证明，反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO₃)₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；图2为一定温度下，NaClO不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响。

①工业生产中，反应进行的适宜温度为_________℃；此时Fe(NO₃)₃与NaClO两种溶液的理想的质量浓度之比是____________。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有__________________（答出2条即可）。

高炉炼铁过程中发生的主要反应为：Fe₂O₃(s） + 3CO(g）2Fe(s） + 3CO₂(g）。已知该反应在不同温度下的平衡常数列于表中：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	64.0	50.653	42.875

（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=____                    _____。
（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe₂O₃、CO各1.0 mol，反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂）=       ；平衡时，c（CO）=               。
（3）欲提高（2）中CO的反应速率，可采取的措施是_____________。
A．减少Fe的量    
B．增加Fe₂O₃的量    
C．移出部分CO₂
D．提高反应温度   
E．减小容器的体积    
F．加入合适的催化剂
（4）在1L的密闭容器中，1300℃条件，下列达平衡状态的是              。

n(Fe2O3）	0.350	0.027	0.080	0.080
n(CO）	0.010	0.010	0.010	0.050
n(Fe）	0.100	0.064	0.080	0.080
n(CO2）	0.035	0.088	0.040	0.050

（5）铁是国家的工业基础，下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 ________。

在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重大问题．兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究．
（1）分别在三个洁净干燥的试管中各加一个洁净无锈的铁钉，再在其中两个试管中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，其它操作请仔细观察图1：____ 号试管中的铁钉最容易生锈．由此可见，铁制品生锈需要的条件是____                          _____ ．

（2）如图2所示，铁处于A、B、C三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）____．
（3）据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值（GNP）的4%．
①钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反应为：________          _ ．
②请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式为：____                  _____ ．
③请根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：_________ 、      _____ ．

某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
 
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：

编号	实验目的	碳粉/g	铁粉/g	醋酸/%
①	为以下实验作参照	0.5	2.0	90.0
②	醋酸浓度的影响	0.5		36.0
③		0.2	2.0	90.0

（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t₂时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了      腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了      （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是       。

（3）经过相当长的一段时间，图1锥形瓶中混合物表面生成了一层红棕色的铁锈，取少量铁锈于试管中，加入稀盐酸，取少量反应之后的溶液检验其中的Fe³⁺，检验Fe³⁺最灵敏的试剂是大家熟知的KSCN，可以检验痕量的Fe³⁺。还可用KI来检验：2Fe³⁺+2I^－2Fe²⁺+I₂，有资料认为这可能是一个可逆反应。Fe³⁺与I^－反应后的溶液显深红色，它是I₂溶于KI溶液的颜色。为探究该深红色溶液中是否含Fe³⁺，进而证明这是否是一个可逆反应，试利用实验室常用仪器、用品及以下试剂设计方案并填写位于答题卷的下表。0.1 mol/L的FeCl₃、KI、KSCN、NaOH、H₂SO₄、KMnO₄溶液，CCl₄，蒸馏水。

编号	实验操作	预期现象和结论
①	在试管中加入少量该FeCl3溶液和 （填少量、过量）的KI溶液。	深红色如期出现
②	将试管中的混合溶液转移至 （填仪器）中，倒入一定量的       ， 塞住活塞，充分振荡（萃取），静置。
③

 

我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。
（1）原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。
（2）某青铜器中、的质量分别为119、20.7，则该青铜器中和原子的数目之比为。
（3）研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在。关于在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是。

A．	降低了反应的活化能	B．	增大了反应的速率
C．	降低了反应的焓变	D．	增大了反应的平衡常数

（4）采用"局部封闭法"可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状涂在被腐蚀部位，与有害组分发生复分解反应，该化学方程式为。
（5）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。

①腐蚀过程中，负极是（填图中字母""或""或""）；
②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，其离子方程式为；
③若生成4.29 ，则理论上耗氧体积为（标准状况）。

金属及其化合物在国民经济发展中起着重要作用。
（1）工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu₂O+ Cu₂S=6Cu+SO₂
该反应的氧化剂是_________,当生成19.2gCu时，反应中转移的电子为_____mol。铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生成（碱式碳酸同）。该过程负极的电极反应式_______________。
（2）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（分别作为两个电极的反应物，固体陶瓷（可传导）为电解质，其原理如图所示：

①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在_______。

②放电时，电极A为____极，S发生_______反应。
③放电时，内电路中的的移动方向为_______（填“从A到B”或“从B到A”）。
④充电时，总反应为Na所在电极与直流电源_______极相连，阳极的电极反应式为________.

在生产生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域的重大问题．兴趣小组的同学在实验室对金属腐蚀进行了探究．
（1）分别在三个洁净干燥的试管中各加一个洁净无锈的铁钉，再在其中两个试管中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，其它操作请仔细观察图1：_________ 号试管中的铁钉最容易生锈．由此可见，铁制品生锈需要的条件是_________ ．

（2）如图2所示，铁处于A、B、C三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）：_________ ．
（3）据报道，全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值（GNP）的4%．
①钢铁在发生电化学腐蚀时，负极反应为：_________ ．
②请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式为：_________ ．
③请根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：_________ 、_________ ．

Cl₂、漂白液（有效成分为NaClO）在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒．
（1）电解NaCl溶液生成Cl2的化学方程式是            。
（2）Cl 2溶于H2O、NaOH溶液即获得氯水、漂白液．
①干燥的氯气不能漂白物质，但氯水却有漂白作用，说明起漂白作用的物质是            。
②25℃，Cl ₂与H₂O、NaOH的反应如下：

不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂的原因是            。
（3）家庭使用漂白液时，不宜直接接触铁制品，漂白液腐蚀铁的电极反应为：发生的电极反应式是            。
（4）研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义．30℃时，pH=11的漂白液中NaClO的质量百分含量随时间变化如下：

①分解速v（Ⅰ）、v（Ⅱ）的大小关系是           ，原因是            。
②NaClO分解的化学方程式是            。
③（常温下漂白液的密度约为1g / cm3，且变化忽略不计）

K, Fe, C, N, O, S是中学化学常见的六种元素。
（1）K位于元素周期表的第    周期第     族；N的基态原子核外有     个未成对电子。基态Fe^2＋的核外电子排布式是     
（2）用“＞”或“＜”填空：

（3）在25⁰C、l01kPa下，已知CO与NO在一定条件下反应生成N₂和CO₂，恢复至原状态，平均每转移lmol电子放热153.9kJ，该反应的热化学方程式是     
（4）钢铁在有电解质溶液存在的条件下易发生电化学腐蚀。某同学利用钢铁的电化学腐蚀原理，设计如图甲所示实验：

①写出石墨电极的电极反应式：     
②将该装置作筒单修改即可成为铁的电化学防护装置，请在图乙中的虚线框内所示位置作出修改。

某蓄电池反应为NiO₂＋Fe＋2H₂OFe(OH)₂＋Ni(OH)₂
（1）该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是       （填下列字母），放电时生成Fe(OH)₂的质量18 g，则外电路中转移的电子数是             。

A．NiO2

B．Fe

C．Fe(OH)2

D．Ni(OH)2

（2）为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与该蓄电池这样的直流电源的      极（填“正”或“负”）相连。
（3）以该蓄电池做电源，用下图所示装置，在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示                                  。

（4）精炼铜时，粗铜应与直流电源的        极（填“正”或“负”）相连，精炼过程中，电解质溶液中c(Fe^2＋)、c(Zn^2＋)会逐渐增大而影响进一步电解，甲同学设计如下除杂方案：

已知各离子沉淀时的情况如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀时的pH	2.3	7.5	5.6	6.2
完全沉淀时的pH	3.9	9.7	6.4	8.0

则加入H₂O₂的目的是                                                  ，
发生反应的离子方程式为         。乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点      （填“正确”或“不正确”），理由是                              。

铁、铜及其化合物在工农业生产中应用广泛。
（1）在潮湿空气中，钢铁发生电化学腐蚀转化为Fe(OH)₂的反应方程式为       。在含有等浓度硫酸溶液的下列装置中，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是            （用序号填写）。

（2）已知：①3Fe（s）+2O_2（g）=Fe₃O₄（s）      H="-1118" kJ·mol^-1
②2Al（s）+3/2O₂（g）=A1₂O₃（s）     H="-1675.7" kJ·mol^-1
则焊接钢轨时铝与Fe₃O₄发生反应生成铁和Al₂O₃的热化学方程式为              。
（3）Na₂FeO₄具有强氧化性，其电解制法如图所示，请写出阳极的电极反应式      。Na₂FeO₄是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其原理是              。

（4）工业上常用FeCl₃溶液腐蚀印刷线路板，发生反应的离子方程式是            。若腐蚀铜板后的溶液中，Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺浓度均为0．1 mol·L^-1，结合下图分析，当混合溶液中通入氨气调节溶液的pH=5．6时，溶液中存在的金属阳离子为    。从图中数据计算Fe(OH)₂的溶度积Ksp[Fe(OH)₂]=      。

已知：横坐标为溶液的pH，纵坐标为金属离子的物质的量浓度的对数（当溶液中金属离子浓度10^-5 mol·L^-1时，可认为沉淀完全）。

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe₂O₃(s)+3CO(g)  2Fe(s)+3CO₂(g)   ΔH =" a" kJ  mol^－1
（1）已知：
①Fe₂O₃(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g)   ΔH₁ =" +" 489.0 kJ  mol^－1 
②C(石墨)+CO₂(g) = 2CO(g)            ΔH₂ =" +" 172.5 kJ  mol^－1
则a =         kJ  mol^－1。
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K =       ，温度升高后，K值        （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

 
① 甲容器中CO的平衡转化率为        。
② 下列说法正确的是         （填字母）。
a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态
b．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3
d．增加Fe₂O₃可以提高CO的转化率
（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。
①在a～c装置中，能保护铁的是        （填字母）。
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是           （填名称）。

I．设反应①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K₁。反应 ②Fe(s)+H₂O(g) FeO(s)+H₂(g)的平衡常数为K₂，在不同温度下，K₁、K₂的值如下：

T(K)	K1	K2
973	1.47	2.36
1173	2.15	1.67

 
（1）现有反应③CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)，这是一个     (填“吸”或“放”)热反应，要使平衡③向右移动，可采取的措施有      (填序号)。
A．缩小反应容器容积
B．扩大反应容器容积
C．降低温度
D．升高温度
E．使用合适的催化剂
F．设法减少CO的量
（2）若反应Fe(s)+CO₂(g) FeO(s)+CO(g)在温度T₁下进行；Fe(s)+H₂O(g) FeO(s)+H₂(g)在温度T₂下进行，已知T₁＞T₂，且c(CO₂)＞c(H₂O)(其他条件均相同)，则两者的反应速率       (填序号)。
A．前者大     B．后者大     C．一样大     D．无法判断
II．（1）钢铁的表面发蓝、发黑处理是常用的防腐方法。请配平主要反应的方程式：
□Na₂FeO₂+□NaNO₂+□H₂O=□NaFeO₂+□NH₃↑+□NaOH
（2）钢铁经冷、浓HNO₃处理后“钝化”能达到防腐目的，不同浓度的HNO₃与铁反应的还原产物很复杂，其分布曲线如图。

①图示可知，分析HNO₃与铁反应的规律是             。
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，其可能的原因是         。
（3）金属(M)的腐蚀是因为发生反应：M-ne^-→Mⁿ⁺，除了上述表面处理的方法外，下列方法也能起到防腐作用的是      (填字母编号)
A．在铁中掺入铬等金属制成不锈钢
B．在铁制品表面镀锌
C．提高铁中含碳量，制成生铁
D．将水库铁闸门与直流电源的负极相连