Question

（2011?德州模擬）鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見(jiàn)，為此每年國(guó)家損失大量資金．請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題．

（1）鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理如圖1所示：
①寫(xiě)出石墨電極的電極反應(yīng)式

O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-

；
②將該裝置作簡(jiǎn)單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置，請(qǐng)?jiān)趫D1虛線框內(nèi)所示位置作出修改，并用箭頭標(biāo)出導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向．
③寫(xiě)出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式

2Cl^--2e^-═Cl₂↑

．
（2）生產(chǎn)中可用鹽酸來(lái)除鐵銹．現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式

2FeCl₃+Fe═3FeCl₂

．
（3）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2：
①A電極對(duì)應(yīng)的金屬是

銅

（寫(xiě)元素名稱），B電極的電極反應(yīng)式是

Cu²⁺+2e^-═Cu

．
②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧�、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為

0.08

 mol．
③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，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）①中性環(huán)境下，鐵能發(fā)生吸氧腐蝕；
②作電解池陰極的鐵被保護(hù)；
③石墨作電解池陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電；
（2）鐵銹的成分是氧化鐵，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵離子和鐵反應(yīng)生成亞鐵離子；
（3）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）①在中性溶液中鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵易失電子作負(fù)極，說(shuō)明作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
②作電解池陰極的鐵被保護(hù)，所以將虛線中改為直流電源，且將鐵連接原電池負(fù)極，這屬于外加電源的陰極保護(hù)法，離子流向?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic3/upload/images/201307/118/74a48d44.png" style="vertical-align:middle" />，
故答案為：；
③外加電源后石墨電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子生成氯氣，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；
（2）鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物，與鹽酸反應(yīng)后生成了Fe³⁺，而后Fe與Fe³⁺會(huì)化合生成Fe²⁺，反應(yīng)方程式為2FeCl₃+Fe═3FeCl₂，
故答案為：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂；
（3）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：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=

5.12g 2

64g/mol

×2=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．