Question

鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎，請回答鋼鐵腐蝕、防護過程中的有關問題．

（1）若把鋅片和鐵片放在盛有食鹽水和酚酞的表面皿中，如圖1所示，能觀察到酚酞變紅的現(xiàn)象的區(qū)域是    （填I、II、III、IV），寫出II處電極的電極反應式：    ；寫出IV處電極的電極反應式：    ；寫出該兩種情況下發(fā)生的總反應的離子方程式：    ；    ．若把III的鐵片改為碳棒，寫出該處發(fā)生的電極反應式：   
（2）如圖2所示各個裝置中鐵棒被腐蝕由易到難的順序是    （填字母）

（3）利用如圖3裝置，可模擬鐵的電化學防護，下列有關說法正確的是    （填字母）
A．若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于M處
B．若X為鋅板，K置于M或N處，均能減緩鐵的腐蝕
C．若X為碳棒，K置于M或N處，一段時間后溶液pH均不變
D．若X為碳棒，K置于M或N處，Cl^-均向X電極移動
（4）在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置如圖4，請回答：
①B電極對應的金屬是    （寫元素名稱），A電極的電極反應式是   
②若電鍍前鐵、銅兩電極的質量相同，電鍍完成后，若電鍍時電路中通過的電子為0.2mol，將它們?nèi)〕鱿磧�、烘干、稱量，則A、B兩極質量相差     g．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)原電池和電解池的工作原理來確定電極反應、總反應以及電極區(qū)域的現(xiàn)象；
（2）同一種金屬的腐蝕由快到慢的順序是：電解池的陽極＞原電池的負極＞原電池正極＞電解池陰極，據(jù)此分析解答；
（3）根據(jù)金屬的防護，若K置于N處，必須讓被保護的金屬接電源負極；若開關K置于M處，形成原電池，鋅作負極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護；
（4）電鍍池中，作陽極的是鍍層金屬，做陰極的是待鍍金屬，金屬陽離子在該極上發(fā)生得電子的還原反應，在原電池中，負極金屬更易被腐蝕．
解答：解：（1）第一個裝置是原電池，Zn為負極，溶液中的氧氣在Ⅰ處得電子生成OH^-，所以Ⅰ處變紅；第二個裝置是電解池，鐵為陽極，溶液中的H⁺在Ⅳ處得電子，破壞了鋅片附近水的電離平衡，使得OH^-濃度增大，所以Ⅳ處變紅，Ⅱ處是原電池的負極，電極反應為：Zn-2e^-=Zn²⁺，Ⅳ處是電解池的陰極，發(fā)生電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，該兩種情況下發(fā)生的總反應的離子方程式：2Fe+O₂+H₂O=2Fe（OH）₂、Fe+2H₂OFe（OH）₂+H₂↑，若把III的鐵片改為碳棒，寫出該處電極為惰性電極，發(fā)生的電極反應式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：Ⅰ、Ⅳ；Zn-2e^-=Zn²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑；2Fe+O₂+H₂O=2Fe（OH）₂；Fe+2H₂OFe（OH）₂+H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）A、該裝置中鐵作負極，鐵易失去電子而易被腐蝕；
B、該裝置中鐵作正極，鐵電極上易得電子而被保護；
C、鐵不發(fā)生電化學腐蝕；
D、鐵作電解池的陰極而被保護；
同一種金屬的腐蝕由快到慢的順序是：電解池的陽極＞原電池的負極＞原電池正極＞電解池陰極，所以鐵棒被腐蝕由易到難的順序ACBD，
故答案為：A＞C＞B＞D；
（3）A、若X為鋅棒，開關K置于M處，形成原電池，此時金屬鋅為負極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護，故A正確；
B、若X為鋅棒，開關K置于M處，形成原電池，此時金屬鋅為負極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護，若X為鋅板，K置于N處，形成原電池，此時金屬鋅為負極，金屬鐵為正極，金屬鐵被保護，故B正確；
C、若X為碳棒，K置于N處，形成電解池，金屬鐵為陰極，該極上氫離子得電子放出氫氣，氫離子減少，陽極上是氯離子失電子產(chǎn)生氯氣，導致溶液的pH增大，故C錯誤；
D、若X為碳棒，K置于M處形成原電池，氯離子移向負極金屬鐵，K置于N處，Cl^-均向陽極碳棒電極移動，故D錯誤；
故選AB；
（4）①在鐵件的表面鍍銅的電鍍池中，作陽極A的是鍍層金屬銅，Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極B是金屬鐵，故答案為：鐵；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②電鍍時兩極反應為：A電極：Cu-2e^-=Cu²⁺，B電極上：Cu²⁺+2e^-=Cu，若電鍍時電路中通過的電子為0.2mol，則A極上質量減少6.4g，B極上質量增加6.4g，所以A、B兩極質量相差12.8g，故答案為：12.8．
點評：本題考查了原電池和電解池的工作原理的應用，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．