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

（1）①Fe-2e^- =Fe²⁺    O₂+4e^-+2H₂O=4OH^- （2分）
 ② （2分）③2Cl^--2e^-=Cl₂↑（1分）
（2）Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑ 2FeCl₃+Fe=3FeCl₂（3分）
（3）①銅   Cu²⁺+2e^-═Cu （2分）② 0.08mol（2分）
③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（2分）

試題分析：（1）①圖1為原電池，Fe作負極，發生Fe-2e^- =Fe²⁺石墨作正極，發生O₂+4e^-+2H₂O=4OH；②利用陰極保護法，在虛線框內添加外電源，使鐵作陰極，電子流動方向與電流相反，
③修改后石墨為陽極，氯離子放電，2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（2）鐵銹成分為Fe₂O₃，可與鹽酸反應：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，鐵與鹽酸反應：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，FeCl₃與Fe反應：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂
（3）①鐵制品表面鍍銅，則鐵做陰極銅作陽極，A電極是陽極，應為銅，B電極是銅離子的電子還原為銅，反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu；
②二者質量差為5.12g，說明有2.56g銅被氧化，轉移電子物質的量2.56g/64g/mol×2=0.08mol③鍍銅鐵中鐵比銅活潑，鍍層破換后在潮濕環境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕