Question

【题目】钢铁是用途最广泛的金属材料。

（1）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。写出正极反应式：______。

（2）纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解可制得Na2FeO4，装置如图所示。阳极的电极反应式为______；若消耗11.2g铁，则通过离子交换膜的Na＋物质的量为______。

（3）如图所示装置为利用甲烷燃料电池实现在铁质材料上镀锌的一部分，燃料电池的负极反应式为______；在如图所示虚线框内补充完整在铁质材料上镀锌的装置图(注明电极材料和电解质溶液的成分)。_____

Answer 1

【答案】O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O 1.2mol CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O

【解析】

（1）铁粉、活性炭和NaCl溶液构成了原电池，发生吸氧腐蚀；

（2）纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解可制得Na2FeO4，铁元素化合价身高，被氧化，则铁作阳极，被氧化得到高铁酸根FeO42-；当消耗1mol铁时，阳极室减少6mol负电荷，则为平衡电荷，会有6molNa＋通过离子交换膜移动向阴极；

（3）甲烷燃料电池为碱性环境，甲烷在负极失电子被氧化得到碳酸根；通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极，电解池中连接电源正极的为阳极，连接电源负极的为阴极，在铁质材料上镀锌时，锌作阳极，铁作阴极，据此解答。

（1）铁粉、活性炭和NaCl溶液构成了原电池，发生吸氧腐蚀，O2在正极得电子发生还原反应，正极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；

（2）纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解可制得Na2FeO4，铁元素化合价身高，被氧化，则铁作阳极，阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，根据电极反应式知，当消耗1mol铁时，阳极室减少6mol负电荷，则为平衡电荷，会有6mol Na+通过离子交换膜移动向阴极；若消耗11.2g铁，即0.2mol铁，则通过离子交换膜的Na＋物质的量为1.2mol；

（3）甲烷燃料电池为碱性环境，甲烷在负极失电子被氧化得到碳酸根，负极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极，则在电解池中a为阳极，b为阴极，在铁质材料上镀锌时，锌作阳极，铁作阴极，则a为锌电极，b为铁电极，电解质溶液可以是硫酸锌、氯化锌等锌的可溶性盐溶液，则装置图为。