Question

20．钢铁很容易生锈而被腐蚀．每年因腐蚀而损失的铜材占世界钢铁年产量的四分之一．

（l）用铁腐蚀主要是吸氧腐蚀．该腐蚀过程中的电极反应式为负极：Fe=Fe²⁺+2e^-，正极：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；．
（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率．可以采用图甲所示的方案．其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用c（填序号）．
a．铜      b．钠     c．锌     d．石墨
（3）图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率．其中铁闸门应该连接在直流电原的负极．
（4）在实际生产中．可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意如图丙：
①通常情况下A电极对应的金属铜（写元素名称）．B电极的电极反应是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②若电镀前A、B两金属片质量相同．电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为0.08mol．
③镀层破损后．镀铜铁比镀锌铁更容昌被腐蚀．请简要说明原因铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀．

Answer 1

分析 （1）铁为活泼金属，易发生电化学腐蚀，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；
（2）原电池的负极金属易被腐蚀，根据原电池的工作原理来回答；
（3）在电解池的阴极上的金属被保护，根据电解池的工作原理来回答；
（4）①电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极，阴极上得电子发生还原反应；
②阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应，若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后二者质量差为5.12g，二者质量差的一半为阴极析出的铜，根据铜和转移电子之间的关系式计算；
③作原电池负极的铁易被腐蚀，作原电池正极的铁被保护．

解答 解：（1）钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe=Fe²⁺+2e^-，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案为：负极：Fe=Fe²⁺+2e^-，正极：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钾钙钠都不能做电极材料，故答案为：c；
（3）电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为：负；
（4）①电镀时，镀层铜作阳极，镀件铁作阴极，所以A是铜，B是铁，阴极上铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案为：铜；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应，若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后二者质量差为5.12g，二者质量差的一半为阴极析出的铜，则转移电子的物质的量=$\frac{\frac{5.12g}{2}}{64g/mol}$=0.08mol，
故答案为：0.08；
③锌、铁和电解质溶液构成原电池时，锌易失电子作负极，铁作正极被保护，铜、铁和电解质溶液构成原电池时，铁易失电子作负极被腐蚀，所以镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，
故答案为：铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀．

点评 本题考查了金属的腐蚀与防护，明确原电池和电解池原理是解本题关键，知道作原电池负极和电解池阳极的金属易被腐蚀，难度不大．