Question

鋼鐵工業是國家工業的基礎，鋼鐵生銹現象卻隨處可見，為此每年國家損失大量資金．請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關問題．

（1）鋼鐵的電化學腐蝕原理，在酸性環境中發生析氫腐蝕，在中性或堿性環境中發生吸氧腐蝕．
①分別寫出圖1中鐵電極和石墨電極的電極反應式：

 

．
②將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學防護的裝置，請在圖1虛線框內所示位置作出修改，并用箭頭標出導線中電子流動方向．
③寫出修改后石墨電極的電極反應式

 

．
（2）工業上常用鹽酸除去鐵銹．現將一生銹的鐵片放入鹽酸中，溶液中可能發生的化學反應的化學方程式有

 

．
（3）在實際生產中，可在鐵制品的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置示意如圖2：
①A電極對應的金屬是（寫元素名稱）

 

，B電極的電極反應式是

 

；
②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后將它們取出洗凈、烘干、稱量，二者質量差為5.12g，則電鍍時電路中通過的電子為

 

mol．
③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因

 

．

Answer 1

分析：（1）①電解質為NaCl，為中性，發生吸氧腐蝕；
②Fe作電解池的陰極被保護；
③石墨作陽極，氯離子在陽極上失電子；
（2）氧化鐵、鐵都能與鹽酸反應，鐵與氯化鐵也反應生成氯化亞鐵；
（3）①電鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極，陰極上得電子發生還原反應；
②陽極上銅失電子發生氧化反應，陰極上銅離子得電子發生還原反應，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后二者質量差為5.12g，二者質量差的一半為陰極析出的銅，根據銅和轉移電子之間的關系式計算；
③作原電池負極的鐵易被腐蝕；

解答：解：（1）①電解質為NaCl，為中性，發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe-2e^-═Fe²⁺；正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
②Fe作電解池的陰極被保護，所以給該裝置加外接電源，而且負極與鐵相連，電子從電源的負極流向鐵，其圖為；
故答案為：；
③石墨作陽極，氯離子在陽極上失電子；
（2）氧化鐵、鐵都能與鹽酸反應，鐵與氯化鐵也反應生成氯化亞鐵，則生銹的鐵片放入鹽酸中，溶液中可能發生的化學反應的化學方程式有Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂；2FeCl₃+Fe═3FeCl₂；
故答案為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂；2FeCl₃+Fe═3FeCl₂；
（3）①在鐵件的表面鍍銅的電鍍池中，作陽極的是鍍層金屬銅；在鐵件的表面鍍銅的電鍍池中，做陰極的是待鍍金屬鐵，該極上金屬陽離子銅離子發生得電子的還原反應，即Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②陽極上銅失電子發生氧化反應，陰極上銅離子得電子發生還原反應，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后二者質量差為5.12g，二者質量差的一半為陰極析出的銅，則轉移電子的物質的量=

5.12g 2

64g/mol

=0.08mol，
故答案為：0.08；
③鍍銅鐵破損后，金屬鐵為負極，鍍鋅鐵破損后，金屬鐵是正極，在原電池中，負極金屬更易被腐蝕，所以鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，
故答案為：鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕．

點評：本題考查了金屬的腐蝕與防護，準確把握原電池和電解池原理是解本題關鍵，知道作原電池負極和電解池陽極的金屬易被腐蝕，難度中等．