Question

一些较活泼的金属在某些特定的介质环境中，会变为惰性状态，这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜．铁在不同浓度的硝酸中溶解与钝化情况如图如示．试探究下列问题：
（1）现有一枚光亮的铁钉，欲使其表面形成钝化层，应将其放入浓度大于

 

的硝酸中一段时间；证明其表面已形成一层致密的钝化层的简单实验是：

 

．
（2）下列有关说法不正确的是

 

（选填序号）．
A．铜难溶于冷的浓硫酸，是因为铜在浓硫酸中发生钝化
B．铜片和铝片用导线连接后插入冷的浓硝酸中，电流一定总是由铜电极沿导线流入铝极
C．铁在硝酸溶液中的腐蚀速率与硝酸浓度一定呈正比
D．可用冷的浓硝酸除去铝制容器内的水垢
（3）发蓝液是由NaNO₃、NaNO₂及NaOH配成的，在加热条件下，通过三步反应使铁表面生成一层致密的Fe₃O₄：3Fe+NaNO₂+5NaOH

△   .

3Na₂FeO₂+H₂O+NH₃↑…①；
8Fe+3NaNO₃+5NaOH+2H₂O

△   .

4Na₂Fe₂O₄+3NH₃↑…②；
以及第三步生成四氧化三铁．请补充第三步反应的方程式并配平：

 

．
（4）为了使铝表面形成较厚的氧化膜，工业上常用电解硫酸溶液的方法，在阳极上生成氧化铝，写出此时阳极的电极反应：

 

．

Answer 1

考点：铁的化学性质,硝酸的化学性质

专题：氮族元素,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）常温下铁遇浓硝酸发生钝化，由图可知，硝酸的质量分数为55%腐蚀速率很慢；表面有氧化层与硫酸铜不反应；
（2）A．Cu不发生钝化现象；
B．铜片和铝片用导线连接后插入冷的浓硝酸中，Cu为负极；
C．Fe遇浓硝酸发生钝化，阻止反应的进一步发生；
D．硝酸与水垢反应，Al遇浓硝酸发生钝化；
（3）由①②及生成四氧化三铁可知，Na₂FeO₂、Na₂Fe₂O₄发生反应；
（4）在阳极上生成Al失去电子生成氧化铝．

解答： 解：（1）常温下铁遇浓硝酸发生钝化，由图可知，硝酸的质量分数为55%腐蚀速率很慢，则欲使Fe表面形成钝化层，应将其放入浓度大于57%的硝酸中一段时间；表面有氧化层与硫酸铜不反应，即取硝酸浸泡后的铁钉放入CuSO₄（稀硝酸）溶液中，铁钉表面没有红色的物质（气泡）析出，可说明表面有氧化层，
故答案为：57%（数值大于55%即可）；取硝酸浸泡后的铁钉放入CuSO₄（稀硝酸）溶液中，铁钉表面没有红色的物质（气泡）析出；
（2）A．Cu不发生钝化现象，加热时Cu与浓硫酸反应，故A错误；
B．铜片和铝片用导线连接后插入冷的浓硝酸中，Cu为负极，则形成的电流从铝电极沿导线流入铜极，故B错误；
C．Fe遇浓硝酸发生钝化，阻止反应的进一步发生，则腐蚀速率不会与硝酸浓度成正比，故C错误；
D．硝酸与水垢反应，Al遇浓硝酸发生钝化，所以可用冷的浓硝酸除去铝制容器内的水垢，故D正确；
故答案为：ABC；
（3）由①②及生成四氧化三铁可知，Na₂FeO₂、Na₂Fe₂O₄发生反应，该反应为Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O=Fe₃O₄↓+4NaOH，
故答案为：Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O=Fe₃O₄↓+4NaOH；
（4）在阳极上生成Al失去电子生成氧化铝，阳极电极反应为3H₂O+2Al-6e^-=Al₂O₃+6H⁺，故答案为：3H₂O+2Al-6e^-=Al₂O₃+6H⁺．

点评：本题综合考查物质的性质，涉及Fe、Al、硝酸等物质的性质及化学反应速率、电解原理，把握习题中图象分析及电化学知识为解答的关键，综合性较强，题目难度不大．