Question

【題目】鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。鋼鐵容易生銹的主要原因是因?yàn)殇撹F在煉制過程中混有少量的碳雜質(zhì)，在潮濕的空氣中容易形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

(1)在空氣酸度不大的環(huán)境中，其正極反應(yīng)式為___________________

(2)下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是___________（用序號(hào)表示）。

(3)下圖裝罝的鹽橋中盛有飽和NH4NO3瓊脂溶液，能夠連接兩份電解質(zhì)溶液，形成閉合回路：

①該裝置的能量轉(zhuǎn)化形式為：_________，裝置工作時(shí)，鹽橋中的NH4+移向___________。(“CuSO4溶液”或“AgNO3溶液”)

②若將鹽橋換成銅絲，電路中也有電流通過，則銅絲左端為_________極，該極反應(yīng)式為：___________。

(4)運(yùn)用原電池原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Cu2+、Fe3+氧化性的強(qiáng)弱，在下圖方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖_____________（要求：設(shè)計(jì)一個(gè)帶鹽橋的原電池，標(biāo)出電極名稱及電解質(zhì)溶液）。該原電池正極反應(yīng)式__________________。

Answer 1

【答案】 O2+ 2H2O+4e- = 4OH- (5) >(2)>(1)>(3)>(4) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 AgNO3溶液 陰 Cu2++2e-=Cu Fe3++e-=Fe2+

【解析】（1）鋼鐵在空氣酸度不大的環(huán)境中，形成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，正極碳上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+ 2H2O+4e- = 4OH-。

（2）由圖知，(1)裝置為化學(xué)腐蝕；(2)(3)裝置是原電池，(2)中，鐵作負(fù)極，(3)中鐵作正極，作負(fù)極的腐蝕速率快，正極被保護(hù)；(4)(5)裝置是電解池，(4)中鐵作陰極，(5)中鐵作陽極，陽極金屬腐蝕速率快，陰極被保護(hù)；根據(jù)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞原電池原理防護(hù)＞電解池原理防護(hù)，所以Fe片腐蝕由快到慢的順序是：(5)>(2)>(1)>(3)>(4)。

（3）①該裝置存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，可形成原電池，能量轉(zhuǎn)化形式為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；Cu作負(fù)極，Ag作正極，鹽橋中的NH4+向正極方向移動(dòng)，移向AgNO3溶液。②若將鹽橋換成銅絲，則右池為原電池，銅絲右端為負(fù)極，Ag為正極，左池為電解池，銅絲左端為陰極，Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu2++2e-=Cu。

（4）氧化性Fe3+>Cu2+，可發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu作還原劑被氧化，可選銅棒作原電池的負(fù)極，Fe3+作氧化劑被還原，可選碳棒作正極，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：；Fe3+在正極上得電子被還原，正極反應(yīng)式為：2Fe3++2e-=2Fe2+。