Question

20．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕．每年因腐蝕而損失的銅材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一．

（l）用鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕．該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為負(fù)極：Fe=Fe²⁺+2e^-，正極：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；．
（2）為了降低某水庫(kù)的鐵閘門(mén)被腐蝕的速率．可以采用圖甲所示的方案．其中焊接在鐵閘門(mén)上的固體材料R可以采用c（填序號(hào)）．
a．銅      b．鈉     c．鋅     d．石墨
（3）圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門(mén)的腐蝕速率．其中鐵閘門(mén)應(yīng)該連接在直流電原的負(fù)極．
（4）在實(shí)際生產(chǎn)中．可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置示意如圖丙：
①通常情況下A電極對(duì)應(yīng)的金屬銅（寫(xiě)元素名稱(chēng)）．B電極的電極反應(yīng)是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②若電鍍前A、B兩金屬片質(zhì)量相同．電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧�、烘干、稱(chēng)量，二者質(zhì)量差為5.12g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為0.08mol．
③鍍層破損后．鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容昌被腐蝕．請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕．

Answer 1

分析 （1）鐵為活潑金屬，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）原電池的負(fù)極金屬易被腐蝕，根據(jù)原電池的工作原理來(lái)回答；
（3）在電解池的陰極上的金屬被保護(hù)，根據(jù)電解池的工作原理來(lái)回答；
（4）①電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極，鍍件作陰極，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后二者質(zhì)量差為5.12g，二者質(zhì)量差的一半為陰極析出的銅，根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
③作原電池負(fù)極的鐵易被腐蝕，作原電池正極的鐵被保護(hù)．

解答 解：（1）鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鐵作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Fe=Fe²⁺+2e^-，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案為：負(fù)極：Fe=Fe²⁺+2e^-，正極：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
（2）為了降低某水庫(kù)的鐵閘門(mén)被腐蝕的速率，可以讓金屬鐵做原電池的正極，其中焊接在鐵閘門(mén)上的固體材料R可以是比金屬鐵的活潑性強(qiáng)的金屬，鉀鈣鈉都不能做電極材料，故答案為：c；
（3）電解池的陰極上的金屬被保護(hù)，為降低鐵閘門(mén)的腐蝕速率，其中鐵閘門(mén)應(yīng)該連接在直流電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)；
（4）①電鍍時(shí)，鍍層銅作陽(yáng)極，鍍件鐵作陰極，所以A是銅，B是鐵，陰極上銅離子得電子生成銅，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后二者質(zhì)量差為5.12g，二者質(zhì)量差的一半為陰極析出的銅，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{\frac{5.12g}{2}}{64g/mol}$=0.08mol，
故答案為：0.08；
③鋅、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池時(shí)，鋅易失電子作負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)，銅、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池時(shí)，鐵易失電子作負(fù)極被腐蝕，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(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬的腐蝕與防護(hù)，明確原電池和電解池原理是解本題關(guān)鍵，知道作原電池負(fù)極和電解池陽(yáng)極的金屬易被腐蝕，難度不大．