Question

【題目】鋼鐵是用途最廣泛的金屬材料。

（1）將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。寫出正極反應式：______。

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，裝置如圖所示。陽極的電極反應式為______；若消耗11.2g鐵，則通過離子交換膜的Na＋物質的量為______。

（3）如圖所示裝置為利用甲烷燃料電池實現在鐵質材料上鍍鋅的一部分，燃料電池的負極反應式為______；在如圖所示虛線框內補充完整在鐵質材料上鍍鋅的裝置圖(注明電極材料和電解質溶液的成分)。_____

Answer 1

【答案】O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O 1.2mol CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O

【解析】

（1）鐵粉、活性炭和NaCl溶液構成了原電池，發生吸氧腐蝕；

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，鐵元素化合價身高，被氧化，則鐵作陽極，被氧化得到高鐵酸根FeO42-；當消耗1mol鐵時，陽極室減少6mol負電荷，則為平衡電荷，會有6molNa＋通過離子交換膜移動向陰極；

（3）甲烷燃料電池為堿性環境，甲烷在負極失電子被氧化得到碳酸根；通甲烷的一極為負極，通氧氣的一極為正極，電解池中連接電源正極的為陽極，連接電源負極的為陰極，在鐵質材料上鍍鋅時，鋅作陽極，鐵作陰極，據此解答。

（1）鐵粉、活性炭和NaCl溶液構成了原電池，發生吸氧腐蝕，O2在正極得電子發生還原反應，正極反應式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，鐵元素化合價身高，被氧化，則鐵作陽極，陽極的電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，根據電極反應式知，當消耗1mol鐵時，陽極室減少6mol負電荷，則為平衡電荷，會有6mol Na+通過離子交換膜移動向陰極；若消耗11.2g鐵，即0.2mol鐵，則通過離子交換膜的Na＋物質的量為1.2mol；

（3）甲烷燃料電池為堿性環境，甲烷在負極失電子被氧化得到碳酸根，負極反應式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；通甲烷的一極為負極，通氧氣的一極為正極，則在電解池中a為陽極，b為陰極，在鐵質材料上鍍鋅時，鋅作陽極，鐵作陰極，則a為鋅電極，b為鐵電極，電解質溶液可以是硫酸鋅、氯化鋅等鋅的可溶性鹽溶液，則裝置圖為。