北京市丰台区2020届高三上学期期末考试化学试题（Word版带解析）.doc

丰台区 2019~2020 学年度第一学期高三期末练习 化 学 试卷满分 100 分 考试时长 90 分钟 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 第一部分（选择题 共 42 分） 本部分共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中，选出 最符合题目要求的一项。 1.北京市十五届人大常委会第十三次会议上报告了“大力促进源头减量强化生活垃圾分类工 作”议案办理情况。下列垃圾分类不合理的是 A B C D 垃圾 废荧光灯管 丢弃的菜叶 废药品 卫生间废纸 垃圾分类 A. A B. B C. C D. D 【答案】A 【解析】 【详解】A.废荧光灯管中含有重金属物质，属于有害物质，不属于可回收物，A 错误； B.丢弃的菜叶属于厨余垃圾，B 正确； C.废药品中含有对动植物有害物质，属于有害垃圾，C 正确； D.其它垃圾包括砖瓦、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，D 正确； 故答案选 A。 2.化学与生活密切相关。下列说法不正确的是 A. 化石燃料是可再生能源 B. 食盐可作调味剂和防腐剂C. 蚕丝是蛋白质，属于天然高分子材料 D. 空气质量报告中 PM2.5 指的是悬浮颗粒物 【答案】A 【解析】 【详解】A.化石燃料生成时间长，属于不可再生能源，A 错误； B.食盐它可以使细菌细胞脱水死亡，所以可以杀菌，可作为防腐剂，食盐具有咸味，是咸味 剂，可作调味剂，B 正确； C.蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质属于天然高分子化合物，C 正确； D.空气质量报告中 PM2.5 指的是悬浮颗粒物，易引起肺部疾病，D 正确； 故答案选 A。 3.下列关于氮及其化合物的化学用语正确的是 A. 氮原子的结构示意图： B. 氨气的电子式： C. 铜与稀硝酸反应的离子方程式：Cu+4H＋+2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O D. 常温时，氯化铵溶液 pHc(OH-)，使溶液显酸性，离子方程式符合反应事实，D 正确； 故答案选 D。 4.阿伏加德罗常数的值为 NA，下列说法正确的是 A. 1mol 甲烷分子中含有的碳氢键数目为 4NA 是B. 1mol Na2O2 与足量水反应，转移的电子数为 2NA C. 标准状况下，2.24 LN2 和 O2 的混合气体中分子数为 0.2NA D. 密闭容器中，2mol SO2 和 1 mol O2 催化反应后分子总数为 2NA 【答案】A 【解析】 【详解】A.CH4 分子中含有 4 个 C-H 键，所以 1mol CH4 中含有的碳氢键数目为 4 NA，A 正 确； B.1mol Na2O2 与足量水反应，转移的电子数为 NA，B 错误； C.标准状况下，2.24 L N2 和 O2 的混合气体的物质的量是 0.1mol，因此其中含有的分子数为 0.1NA，C 错误； D.密闭容器中，SO2 与 O2 生成 SO3 的反应为可逆反应，所以 2molSO2 和 1 molO2 催化反应 后分子总数大于 2NA，D 错误； 故答案选 A。 5.下列指定反应的离子方程式不正确的是 A. 向铁制器具上电镀铜，阴极的电极反应为：Cu2++2e-=Cu B. 电解饱和食盐水获取烧碱和氯气：2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH- C. 饱和 Na2CO3 溶液与 CaSO4 固体反应：CO32-(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+SO42-(aq) D. 向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸：Ba2++OH-+H++SO42- =BaSO4↓+H2O 【答案】D 【解析】 【详解】A.电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极， 在阴极上，镀层金属阳离子获得电子， 向铁制器具上电镀铜，阴极上 Cu2+得电子变为单质 Cu，反应原理符合事实，A 正确； B.电解饱和食盐水，溶液中的阴离子 Cl-在阳极上失去电子变为 Cl2，水电离产生的 H+在阴 极上获得电子变为 H2，总反应方程式为：2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-，B 正确； C.CaSO4 在溶液中存在沉淀溶解平衡，当向溶液中加入饱和 Na2CO3 溶液时，由于 c(Ca2+)·c(CO32-)>Ksp(CaCO3)，会形成 CaCO3 沉淀，使 CaSO4 不断溶解，最终实现了沉淀的 转化，C 正确； D.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸，二者反应产生 BaSO4 沉淀和 H2O，产生的二者的物质的 通电 通电量的比是 1:2，离子方程式为：Ba2++2OH-+2H++SO42- =BaSO4↓+2H2O，D 错误； 故答案选 D。 6.有机化合物 X(HOCH2CH＝CHCH2OH)主要用于杀虫剂、农业化学品和维生素 B6 的中间 体。关于 X 的下列说法不正确的是 A. 存在顺反异构 B. 可发生加成、取代、加聚反应 C. 熔沸点低于 CH3CH=CHCH3 D. 核磁共振氢谱有 3 种类型氢原子吸 收峰 【答案】C 【解析】 【详解】A.由于含有碳碳双键，两个双键碳原子上分别连有 H 和—CH2OH，碳碳双键不能 旋转，两个 H 原子可能在双键的同一侧，也可能在双键的不同侧，因此存在顺反异构，A 正确； B 该物质含有碳碳双键，可以发生加成反应、加聚反应，含有醇羟基，可以发生取代反应， B 正确； C.X 分子中含有羟基，X 分子间存在氢键，因此其熔沸点比 CH3CH=CHCH3 高，C 错误； D.X 分子中含有三种不同类型的 H 原子，因此核磁共振氢谱有 3 种类型氢原子吸收峰，D 正 确； 故答案选 C。 7.近年来，利用电化学催化方法进行 CO2 转化的研究引起了世界范围内的高度关注。下图是 以 Cu 作为催化剂 CO2 转化为甲酸的反应过程，下列有关说法不正确的是 A. 过程①说明在催化剂作用下，O-C-O 之间形成了一种特殊的化学键 B. 过程②和③吸收了能量并形成了 O-H 键和 C-H 键 C. CO2 和 HCOOH 中均只含有极性共价键 D. 每 1molCO2 完全转化为甲酸需得 2mole- 【答案】B 【解析】 【详解】A.根据图示可知在 CO2 催化转化为 HCOOH 的过程①中，在 O－C－O 之间形成了一种特殊的化学键，A 正确； B.断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，所以在过程②中 CO2 结合 H+形成了 O—H 键，在过程③中-COOH 与 H+结合形成 H-C 键是释放能量，B 错误； C.在 CO2 分子中含有 C=O 极性共价键，在 HCOOH 中含有 C-H、H-O、C-O、C=O 极性共 价键，C 正确； D.在 CO2 中 C 为+4 价，在 HCOOH 中 C 为+2 价，所以每 1 mol CO2 完全转化为甲酸需得 2mol e-，D 正确； 故答案选 B。 8.根据 Cl2 通入不同溶液中的实验现象，所得结论不正确的是 溶液 现象 结论 A FeCl2 溶液 溶液由浅绿色变为 黄色 Cl2 有氧化性 B H2S 溶液 产生黄色浑浊 非金属性 Cl>S C 滴有酚酞的氢氧化钠 溶液 溶液红色褪去 氯气具有酸性 D 品红溶液 溶液褪色 氯水具有漂白性 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 【解析】 【详解】A.FeCl2 具有还原性，与具有氧化性的 Cl2 发生氧化还原反应，产生 FeCl3，使溶液 由浅绿色变为黄色，A 正确； B.Cl2 与 H2S 在溶液中发生反应：Cl2+H2S=2HCl+S↓，反应产生的 S 单质是难溶于水的固体， 因此会看到黄色浑浊，可以证明元素的非金属性 Cl>S，B 正确； C.向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入 Cl2，会发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，溶 液碱性减弱，使红色褪去，且反应产生 NaClO 具有强氧化性，会使物质的红色褪去，Cl2 没 有酸性，C 错误；D.向品红溶液中通入氯气，由于氯气与水反应产生的 HClO 具有强的氧化性，会将品红氧化 为无色物质，因此可以证明氯水具有漂白性，D 正确； 故答案选 C。 9.下图中反应①是制备 SiH4 的一种方法，其副产物 MgCl2·6NH3 是优质的镁资源，下列说法 不正确的是 A. A2B 的化学式为 Mg2Si B. 该流程中可以循环使用的物质是 NH3 和 NH4Cl C. 分别将 MgCl2 溶液和 Mg(OH)2 悬浊液加热，灼烧，最终得到的固体不同 D. MgCl2·6NH3 所含部分元素的原子半径由小到大的顺序 Hc(A2-)，A2-会发生水解产生 HA-和 OH-，水解产生的 HA- 继续水解产生 H2A 和 OH-，同时溶液中还存在 H2O 的电离平衡，所以溶液中： c(OH-)>(HA-)，但 A2-水解程度是微弱的，水解产生的离子浓度远小于盐电离产生的 A2-，所 以 c(A2-)>c(OH-)，故溶液中离子浓度大小关系为：c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>(HA-)，D 正确； 故答案选 B。 【点睛】本题考查了溶液中离子浓度大小比较的知识。在其中涉及弱酸的电离、盐的水解、 酸碱中和反应等。掌握物料守恒、电荷守恒、质子守恒及电解质溶液中的反应规律是本题解答的关键。 12.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) △H。 该反应平衡转化率、反应温度及压强的关系如图，下列说法正确的是 A. 该反应△SP2；在温度不变时，增大压强，化学 平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使反应物的转化率降低，所以压强：P2>P1，B 正 确； C.根据图像，在压强不变时，升高温度，物质的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向 移动；根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应为吸热反应，平衡 常数随温度的升高而增大，C 错误； D.使用催化剂可降低反应的活化能而加快反应速率，但不能使平衡发生移动，D 错误； 故答案选 B。 13.图 1 表示：以相同的滴速分别向同体积的蒸馏水和 0.1 mol/L CuSO4 溶液中滴入 NaCl 溶 液，氯离子浓度随氯化钠加入量的变化关系。图 2 表示：CuCl2 溶液中氯离子浓度随温度变 化关系。结合信息，下列推断不合理的是 已知：CuSO4 溶液中存在平衡 X：Cu2++4H2O [Cu(H2O)4]2+(蓝色) CuCl2 溶液呈绿色，溶液中存在平衡 Y：4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ [CuCl4]2-+4H2OA. 平衡 Y 是图 1 中两条曲线没有重合的主要原因 B. 由图 2 可知平衡 Y 为吸热反应 C. 平衡 X 是无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液颜色不同的原因 D. CuCl2 溶液加水稀释，溶液最终变为浅绿色 【答案】D 【解析】 【详解】A.以相同的滴加速度滴加相同浓度的 NaCl 溶液，CuSO4 溶液中 Cl-浓度增加的慢， 是由于发生反应 Y，消耗了 Cl-，A 正确； B.由图 2 可知：升高温度，CuCl2 溶液中氯离子浓度降低，说明升高温度，化学平衡 4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ [CuCl4]2-+4H2O 正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡 向吸热反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，B 正确； C.无水硫酸铜粉末是白色固体，当固体溶于水时，与水发生反应产生[Cu(H2O)4]2+，使溶液 显蓝色，因此平衡 X 的存在导致无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液显示不同的颜色，C 正确； D.CuCl2 溶液呈绿色，加水稀释，4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ [CuCl4]2-+4H2O 的平衡逆向移动， [Cu(H2O)4]2+的浓度增大，溶液会逐渐变为蓝色，D 错误； 故答案选 D。 14.向 H2O2 溶液中滴加少量 FeSO4 溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入 KSCN 溶液， 溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是 A. 产生气体的原因是 FeSO4 将 H2O2 还原生成了 O2 B. H2O2 溶液与 FeSO4 溶液反应生成 Fe3＋的证据是：“溶液迅速变黄”和“溶液变红” C. 溶液颜色变浅，可能是过量的 H2O2 氧化了 KSCN D. 溶液先变红后明显变浅，是由反应速率不同导致的 【答案】A【解析】 【详解】A.H2O2 具有强的氧化性，FeSO4 具有还原性，向 H2O2 溶液中滴加少量 FeSO4 溶液， 二者发生氧化还原反应，产生 Fe3+，使溶液迅速变黄，稍后产生气体，是由于反应产生的 Fe3+ 是 H2O2 分解反应的催化剂，A 错误； B.Fe3+水溶液显黄色，且 Fe3+遇 KSCN 会显红色，B 正确； C.KSCN 具有还原性，H2O2 具有强的氧化性，二者会发生氧化还原反应，Fe3+与 SCN-结合 形成 Fe(SCN)3 的浓度降低，故会使溶液的颜色变浅，C 正确； D.溶液中开始时 Fe3+与 SCN-结合形成 Fe(SCN)3 的浓度较大，溶液的红色比较深，后由于 KSCN 被氧化，使 Fe(SCN)3 的浓度降低，溶液颜色变浅，这都是由于浓度改变，导致物质 的反应速率发生变化引起的，D 正确； 故答案选 A。 第二部分（非选择题 共 58 分） 本部分共 5 小题，共 58 分。 15.氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)是元素周期表中原子序数依次增大的同主族元素。回答 下列问题： (1)硒在元素周期表中的位置________。 (2) Po 的中子数为________。 (3)某温度时，该族单质与 H2 反应生成气态 H2X 的热化学方程式如下： O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H1=-484 kJ/mol S(g)+H2(g) H2S(g) △H2=-20 kJ/mol Se(g)+H2(g) H2Se(g) △H3=+81kJ/mol ①硫和硒氢化物的热稳定性：H2S________ H2Se（填“>”、“=”或“ (4). 同主族元素，从上到 下，核电荷数增多，电子层数增加，原子半径增大，得电子能力减弱，气态氢化物稳定性减 弱 。 ( 或 依 据 △H 可 判 断 硫 化 氢 能 量 小 ， 物 质 更 稳 定 。 合 理 给 分 ) (5). 2H2S(g)+O2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=-444 kJ/mol 【解析】 209 84【分析】 (1)Se 是 34 号元素，根据其原子核外电子排布确定 Se 元素在周期表的位置； (2)根据元素符号各个角标的含义及关系计算其中子数目； (3)①物质含有的能量越低，物质的稳定性越强； ②根据盖斯定律，将第一个热化学方程式减去 2 乘以第二个热化学方程式，可得待求反应的 热化学方程式。 【详解】(1)Se 是 34 号元素，原子核外电子排布为 2、8、18、6，原子核外电子层数等于元 素的周期序数，原子核外最外层电子数等于其所在的主族序数，所以 Se 在周期表的位置是 第四周期第 VIA 族； (2) Po 质子数是 84，质量数为 209，由于质量数等于质子数与中子数的和，所以 Po 原 子的中子数为 209-84=125； (3)①S(g)+H2(g) H2S(g) △H2=-20 kJ/mol，反应是放热反应；而 Se(g)+H2(g) H2Se(g) △H3=+81kJ/mol 是吸热反应，说明物质含有的能量高低顺序：H2Se(g)>H2S(g)；物质含有的 能量越低，物质的稳定性就越强，所以物质的稳定性：H2S(g) >H2Se(g)； ②(i)O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H1=-484 kJ/mol (ii)S(g)+H2(g) H2S(g) △H2=-20 kJ/mol (i)- 2×(ii)，整理可得：2H2S(g)+O2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=-444 kJ/mol。 【点睛】本题考查了元素原子结构及其在周期表的位置的关系、物质的稳定性比较及热化学 方程式的书写。掌握元素周期表与元素周期律的关系及盖斯定律是本题解答的关键。一般情 况下原子是由质子、中子、电子三种微粒构成，原子核外电子数等于原子核内质子数，等于 原子序数，质量数等于中子数与质子数的和，根据盖斯定律，不仅可以计算不容易测量的反 应的反应热，也可以计算不能直接进行的反应的反应热，还可以从能量角度分析比较物质的 稳定性强弱，使用起来非常方便。 16.某研究小组为测定 Na2CO3 和 NaHCO3 混合物中 Na2CO3 质量分数，设计并实施了以下实 验。 (1)实验 1：使用下图装置通过干燥管的增重测量 CO2 的质量。 209 84 209 84①盛放稀硫酸的仪器名称为________。 ②试剂 X 为________。 ③某同学认为装置中干燥管的增重并不能准确表示混合物与稀硫酸反应产生的 CO2 的质量， 其理由是________。 (2)实验 2：取 a g 混合物样品加热、冷却、称重，重复以上操作至固体质量不再变化，测得 固体质量变为 b g。 ①写出加热过程中发生反应的化学方程式________。 ②混合物中 Na2CO3 质量分数为(用 a、b 表示)________。 【答案】 (1). 分液漏斗 (2). 碱石灰 (3). 装置内空气中有 CO2；干燥装置的尾端 空气中的 CO2 和水也对碱石灰增重有影响，装置内残余有大量二氧化碳气体 (4). 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O (5). 1- 【解析】 【分析】 (1)①根据仪器的结构判断仪器的名称； ②根据 CO2 是酸性氧化物，可以与碱性物质反应吸收 CO2 分析； ③从被干燥管中吸收的物质的来源、吸收程度大小分析判断； (2)①NaHCO3 不稳定，受热分解产生碳酸钠、水、二氧化碳； ②减少的质量为反应产生的水、二氧化碳的质量，根据 NaHCO3 分解产物与反应物的质量关 系确定 NaHCO3 的质量，结合样品总质量计算出 Na2CO3 的质量，进而可得样品中 Na2CO3 的质量分数。 【详解】(1)①由仪器的结构判断可知盛放稀硫酸的仪器名称为分液漏斗； ②CO2 是酸性氧化物，可以与碱性物质发生反应，所以在干燥管中的物质 X 为碱石灰，用 来吸收 CO2 气体； ③从装置图可知：装置内空气中有 CO2 会被碱石灰吸收；干燥装置的尾端空气中的 CO2 和 Δ ( )84 a b 31a −水也会被吸收，对碱石灰增重有影响；同时反应产生的 CO2 气体会在装置内有残余，而导 致不能被干燥管中的物质吸收，都会导致产生误差； (2)①Na2CO3 稳定，受热不分解，而 NaHCO3 不稳定，受热分解产生碳酸钠、水、二氧化碳， 分解反应的方程式为：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O； ②NaHCO3 受热分解：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 根据方程式可知：每有 168g NaHCO3 受热分解，会产生 1molH2O、1molCO2，固体质量减小 62g，反应前后固体质量减 轻(a-b)g，则样品中含有 NaHCO3 的质量为 m(NaHCO3)= ×(a-b)g= g，则样品 中 Na2CO3 的质量为[a- ]g，所以 Na2CO3 和 NaHCO3 混合物中 Na2CO3 质量分数为： ×100%=1- 。 【点睛】本题考查了碳酸钠、碳酸氢钠的性质及混合物中成分含量的测定方法与计算的知识。 掌握反应原理是本题解答的关键。要从装置是否漏气、气体是否完全被吸收、空气的成分是 否对测定结果产生干扰分析判断实验方案的可行性。 17.硝苯地平是抗心绞痛药，也可用于降血压，其合成路线如下。 168 62 ( )84 a b 31 − ( )84 a b 31 − ( )84 a ba g31 ag  −−    ( )84 a b 31a −已知： Ⅰ. RCOOR1+ +R1OH Ⅱ. R1CHO+ Ⅲ. + 请回答下列问题： (1)A 属于羧酸，写出 A 的电离方程式________。 (2)A→B 的反应类型为________。 (3)D 的官能团名称为________。 (4)写出 B→C 的方程式________。 (5)F→G 所需的试剂 a 是________。 (6)聚合物 L 单体是 E 的同分异构体，其单体结构同时满足以下条件，写出 L 的结构简式： ________。 a. 具有两性 b. 苯环上的一氯代物共有两种 (7)写出结构简式：I________ 、J________。 【答案】 (1). CH3COOH CH3COO-+H+ (2). 取代（酯化） (3). 氨基、碳碳 双键、酯基 (4). 2CH3COOCH3 CH3COCH2COOCH3+CH3OH (5). NaOH 溶液 和 H2O(或 NaOH 水溶液) (6). (7). (8). 的【解析】 【分析】 A 分子式是 C2H4O2，属于一元羧酸，则 A 是 CH3COOH，A 与 CH3OH 在浓硫酸存在时、加 热条件下反应产生的 B 是 CH3COOCH3，根据已知 I，B 在碱存在反应生成 C 和 CH3OH，C 为 CH3COCH2COOCH3，C 与 NH3 发生反应生成的 D 是 ；结合 F 的分子式，E 与 Cl2 在光照条件下发生甲基上的取代反应生成的 F 为 ，结合 G 的分子式，F 与 NaOH 的水溶液共热，发生取代反应生成的 G 为 ，G 发生催化 氧化产生 H： ，H 与 C 在一定条件下发生已知 II 的反应生成 I，I 的结构简式为 ，I 与 D 发生加成反应生成 J，J 发生已知 III 的反应最终得到硝苯 地平，根据硝苯地平的结构简式可知，J 的结构简式为 。 【详解】(1) A 分子式是 C2H4O2，属于羧酸，则 A 是乙酸，结构简式为 CH3COOH；乙酸是 一元弱酸，在溶液中存在电离平衡，电离方程式为：CH3COOH CH3COO-+H+。 (2)乙酸与甲醇在浓硫酸存在的条件下发生酯化反应产生乙酸甲酯 CH3COOCH3 和水，酯化 反应也是一种取代反应，所以 A→B 的反应类型为酯化反应（或取代反应）。 (3)D 结构简式为 ，分子中含有的官能团名称为氨基、碳碳双键、 酯基。 (4)B 为 CH3COOCH3，C 为 CH3COCH2COOCH3，B→C 的化学方程式为：2CH3COOCH3 CH3COCH2COOCH3+CH3OH。(5)F 是 ，F 与 NaOH 的水溶液共热，发生取代反应产生 G： ，所以 F→G 所需的试剂 a 是 NaOH 的水溶液。 (6)E 是 ，分子式是 C7H7O2N，聚合物 L 的单体是 E 的同分异构体，其单体结构 同时满足以下条件：a.具有两性，说明含有-COOH 和-NH2； b. 苯环上的一氯代物共有两种， 说明在苯环对位上的有两个取代基，则 L 单体的结构简式为 ，该物质 发生缩聚反应产生 L，则聚合物 L 的结构简式为 ； (7)根据上述分析可知 I 结构简式： ；J 结构简式为 。 【点睛】本题考查了有机合成与推断。涉及物质结构的推断、反应类型的判断及同分异构体 的书写等知识。依据反应条件及学过的物质进行转化推断是解题关键，要结合题目已知信息 进行推断。题目考查了学生接受知识和应用信息分析解决问题的能力。 18.随着现代科学技术的快速发展，防腐蚀技术也在不断提高。 Ⅰ．金属的腐蚀原理 (1)中性环境中多为吸氧腐蚀，其正极的电极反应为________。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的均会导致体系中 c(OH－)________（填“增大”、“不变”或“减 小”）。 (3)不同酸性介质中，金属腐蚀原理并不相同。下图是密闭容器中，生铁在 pH=2 和 pH=4 的 盐酸中压强随时间的变化过程。图中代表 pH=2 的曲线是________（填“a”或“b”）。 Ⅱ．金属的电化学防护 (1) 富锌涂料是使用广泛的防锈底漆，涂层中锌对钢铁保护的原理是________。 (2) 缓蚀剂是能明显减缓或阻止金属腐蚀的物质，钼酸钠(Na2MoO4)和磷酸二氢锌 [Zn(H2PO4)]2 是常用自来水(pH 范围 6.5~8.8)介质碳钢缓蚀剂。 ①钼酸钠(Na2MoO4)在电极表面被还原为 MoO2 形成保护膜，减缓腐蚀，该电极反应为 ______；同时，MoO42-能与 Fe2+反应生成难溶的 Fe2O3 和 MoO2，沉积在碳钢表面减缓腐蚀。 写出 MoO42-与 Fe2+反应的离子反应方程式：_______。 ②电化学反应可使缓蚀剂成分中的 Zn(H2PO4)2 转化为难溶性的 Zn3(PO4)2，形成保护膜，减 缓腐蚀。用平衡移动原理解释发生转化原因________。 【答案】 (1). O2+2H2O+4e-=4OH- (2). 增大 (3). a (4). 形成原电池，锌失去 电 子 作 负 极 ， 铁 为 正 极 ， 被 保 护 (5). MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH- (6). MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O (7). 正极反应使 c(OH-)增大, 使平衡 H2PO4- HPO42-+H+ HPO42- PO43-+H＋正向移动，有利于 2PO43-+3Zn2+ Zn3(PO4)2↓生成。 【解析】 【分析】 I.(1)中性环境中金属发生的腐蚀为吸氧腐蚀，在正极上溶解在溶液中的氧气获得电子，变为 OH-； (2)析氢腐蚀是在强酸性溶液中，H+获得电子变为 H2 逸出，吸氧腐蚀是溶解在溶液中的氧气 获得电子，变为 OH-，结合溶液中 Kw 不变分析体系中 c(OH-)变化； (3)气体增多导致体系的压强增大；气体减少，导致体系的压强减小，结合溶液的 pH 大小分 析判断； II.(1)根据金属活动性 Zn>Fe，依据原电池反应原理分析； (2)①根据元素的化合价变化，判断电极反应；根据电子得失数目相等，书写离子方程式；②Zn(H2PO4)2 在溶液中电离产生 Zn2+和 H2PO4-，根据 H2PO4-的电离平衡移动分析产生难溶 性的 Zn3(PO4)2。 【详解】I.(1)中性环境中，溶液中 H+浓度较小，金属发生的腐蚀为吸氧腐蚀，在正极上溶 解在溶液中的氧气获得电子，变为 OH-，所以正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-； (2)析氢腐蚀是在强酸性溶液中，溶液中 c(H+)较大，溶液中的 H+获得电子变为 H2 逸出，H+ 放电使溶液中 c(H+)降低，由于在溶液中存在水的电离平衡，温度不变，Kw=c(H+)·c(OH-)不 变，c(H+)降低，则溶液中 c(OH-)增大；而金属发生吸氧腐蚀时，是溶解在溶液中的氧气获 得电子，变为 OH-，使体系中 c(OH-)增大。因此无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀在，最终都导 致溶液中 c(OH-)增大； (3)溶液的 pH=2 时是强酸性环境，发生的为析氢腐蚀，产生气体，使体系的气体压强增大。 根据图示可知：a 是随着反应的进行体系的压强增大，说明反应产生了气体，使体系的压强 增大，发生的为析氢腐蚀，所以曲线 a 是在 pH=2 的强酸性环境发生的腐蚀； II.(1)由于金属活动性 Zn>Fe，所以 Zn、Fe 及周围的电解质溶液构成原电池，Zn 作负极，失 去电子被氧化；而 Fe 作原电池的正极，被保护； (2)①在钼酸钠(Na2MoO4)中 Mo 元素化合价为+6 价，在阴极上获得电子变为+4 价的 MoO2， 附着在电极上，在电极表面形成保护膜，电极反应式为：MoO42-+2e-+2H2O=MoO2+4OH-； MoO42-能与 Fe2+反应生成难溶的 Fe2O3 和 MoO2，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可 得该反应的离子方程式为：MoO42-+2Fe2++2OH-=MoO2+Fe2O3+H2O； ②在电化学反应中，在正极上反应产生的 OH-使溶液中 c(OH-)增大，使平衡 H2PO4- HPO42-+H+及 HPO42- PO43-+H＋的电离平衡正向移动，导致溶液中 c(PO43-)增大，有利于 发生反应 2PO43-+3Zn2+ Zn3(PO4)2↓，形成 Zn3(PO4)2 沉淀。 【点睛】本题考查了金属的腐蚀与保护的知识。金属的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀，金属 发生的电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍，在电化学腐蚀中主要是吸氧腐蚀，只有在强酸性环境 才可能发生析氢腐蚀。可结合产生金属腐蚀的原因，对金属进行保护。可以采用电化学对金 属进行保护，也可以使金属发生反应，在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜或覆盖保护 层，阻止金属与周围的物质接触，也可以通过改变金属的内部结构，如把铁变为不锈钢等方 法对金属进行保护。 19.某小组同学为探究 Zn 与 FeCl3 溶液的反应，设计并完成了如下实验。 实验 条件 现象ⅰ 18℃ 无明显气泡，0.5 min 后有气体产生，一段时 间后，溶液颜色加深，存在丁达尔现象，向混 合后的溶液中加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生 成 ⅱ 65℃ 水浴 有气泡产生，12 s 后，气泡非常明显，溶液很 快转为红棕色，一段时间后，红棕色消失，最 后产生红棕色沉淀 (1)实验ⅰ和ⅱ中均有气体产生，该气体为 ________。 (2)实验ⅱ中产生气体的速率明显快于实验ⅰ，可能的原因是________。 (3)“加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成”说明混合溶液中存在________。 (4)实验ⅰ和ⅱ均先有气体生成，后有溶液颜色的变化。研究小组猜想，可能是此实验条件 下，氧化性 H+>Fe3+。 查阅资料：电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大， 电压越大。根据资料小组同学设计了如下对比实验。 实验ⅲ 实验ⅳ _____________ ①请在表格中画出实验ⅳ的装置图 。 ②进行对比实验，观察到________，得出氧化性：Fe3+>H+。 研究小组进一步分析后，将 Zn 粒改为 Zn 粉，继续进行实验。 实验 条件 现象 ⅴ 18℃，混合 后不振荡 3 min 后有明显的气泡产生，溶液颜色加深，存在丁达尔现象， 向混合后的溶液中加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成 ⅵ 18℃，混合 后振荡 气泡不明显，红棕色褪色明显，存在丁达尔现象，向混合后的 溶液中加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成 ③对比实验ⅴ和ⅵ，解释“气泡不明显，红棕色褪色明显”的可能原因：________。 (5)结合实验探究过程及现象，影响 Zn 与 FeCl3 溶液 反应过程的条件有________。 【答案】 (1). H2 (2). 温度升高，使 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+正向移动，c(H+)增 大 ， c(H+) 增 大 和 升 高 温 度 都 会 使 锌 与 H ＋ 反 应 的 速 率 加 快 (3). Fe2+ (4). (5). 电压表指针偏转：实验ⅲ>实验ⅳ (6). 将 Zn 粒改 为 Zn 粉并振荡，增大了 Zn 与 Fe3+碰撞几率，加快了 Zn 与 Fe3+的反应 (7). 温度、碰撞 几率（离子迁移速度）、粒子的氧化性强弱 【解析】 【分析】 (1)Zn 是比较活泼的金属，与酸性溶液中的 H+发生置换反应产生 H2； (2)依据化学反应速率的影响因素分析； (3)铁氰化钾遇 Fe2+会形成蓝色沉淀； (4)①要比较 Fe3+、H+的氧化性，应该只有氧化性的微粒不同，其它条件都相同； ②根据题干条件：物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大进行分析； ③对比分析颗粒大小、接触面积对 Zn 与 Fe3+反应的影响； (5)对前面实验情况分析对比，找到影响反应的因素。 【详解】(1)Fe3+发生水解使溶液的 pH=1.5，Zn 是比较活泼的金属，能够与溶液中的 H+发生 置换反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑，反应产生氢气，因此有气泡产生； 的(2)实验 ii 的温度比实验 i 高，升高温度，化学反应速率加快；且 FeCl3 是强酸弱碱盐，在溶 液中存在盐的水解平衡：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，温度升高，使水解平衡正向移动， 导致溶液中 c(H+)增大，c(H+)增大也会使锌与 H＋反应的速率加快； (3)向 i 反应混合后的溶液中加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成，说明溶液中含有 Fe2+； (4)①分析比较 H+、Fe3+的氧化性，应该在其它外界条件都相同，只有 Fe3+、H+微粒种类的 不同的条件下进行，因此设计的对比实验是将 pH=1.5 的 0.5mol/LFeCl3 溶液换成 pH=1.5 的 盐酸，装置图为： 。 ②电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异。物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越 大，若在实验过程中观察到现象为：电压表指针偏转：实验ⅲ>实验ⅳ，则证明了微粒的氧 化性：Fe3+>H+； ③振荡后，气泡不明显，溶液红棕色褪色明显，说明将 Zn 粒改为 Zn 粉并振荡，增大了 Zn 与 Fe3+碰撞几率，加快了 Zn 与 Fe3+的反应，使反应速率大大加快； (5)通过对上述几个实验过程的探究及对实验现象的观察，可知影响 Zn 与 FeCl3 溶液的反应 过程的条件有：温度、碰撞几率(离子迁移速度)、粒子的氧化性强弱。