Question

钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题．

（1）若把锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞的表面皿中，如图1所示，能观察到酚酞变红的现象的区域是    （填I、II、III、IV），写出II处电极的电极反应式：    ；写出IV处电极的电极反应式：    ；写出该两种情况下发生的总反应的离子方程式：    ；    ．若把III的铁片改为碳棒，写出该处发生的电极反应式：   
（2）如图2所示各个装置中铁棒被腐蚀由易到难的顺序是    （填字母）

（3）利用如图3装置，可模拟铁的电化学防护，下列有关说法正确的是    （填字母）
A．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于M处
B．若X为锌板，K置于M或N处，均能减缓铁的腐蚀
C．若X为碳棒，K置于M或N处，一段时间后溶液pH均不变
D．若X为碳棒，K置于M或N处，Cl^-均向X电极移动
（4）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置如图4，请回答：
①B电极对应的金属是    （写元素名称），A电极的电极反应式是   
②若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，将它们取出洗净、烘干、称量，则A、B两极质量相差     g．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据原电池和电解池的工作原理来确定电极反应、总反应以及电极区域的现象；
（2）同一种金属的腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极＞原电池的负极＞原电池正极＞电解池阴极，据此分析解答；
（3）根据金属的防护，若K置于N处，必须让被保护的金属接电源负极；若开关K置于M处，形成原电池，锌作负极，金属铁为正极，金属铁被保护；
（4）电镀池中，作阳极的是镀层金属，做阴极的是待镀金属，金属阳离子在该极上发生得电子的还原反应，在原电池中，负极金属更易被腐蚀．
解答：解：（1）第一个装置是原电池，Zn为负极，溶液中的氧气在Ⅰ处得电子生成OH^-，所以Ⅰ处变红；第二个装置是电解池，铁为阳极，溶液中的H⁺在Ⅳ处得电子，破坏了锌片附近水的电离平衡，使得OH^-浓度增大，所以Ⅳ处变红，Ⅱ处是原电池的负极，电极反应为：Zn-2e^-=Zn²⁺，Ⅳ处是电解池的阴极，发生电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，该两种情况下发生的总反应的离子方程式：2Fe+O₂+H₂O=2Fe（OH）₂、Fe+2H₂OFe（OH）₂+H₂↑，若把III的铁片改为碳棒，写出该处电极为惰性电极，发生的电极反应式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案为：Ⅰ、Ⅳ；Zn-2e^-=Zn²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑；2Fe+O₂+H₂O=2Fe（OH）₂；Fe+2H₂OFe（OH）₂+H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）A、该装置中铁作负极，铁易失去电子而易被腐蚀；
B、该装置中铁作正极，铁电极上易得电子而被保护；
C、铁不发生电化学腐蚀；
D、铁作电解池的阴极而被保护；
同一种金属的腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极＞原电池的负极＞原电池正极＞电解池阴极，所以铁棒被腐蚀由易到难的顺序ACBD，
故答案为：A＞C＞B＞D；
（3）A、若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，故A正确；
B、若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，若X为锌板，K置于N处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，故B正确；
C、若X为碳棒，K置于N处，形成电解池，金属铁为阴极，该极上氢离子得电子放出氢气，氢离子减少，阳极上是氯离子失电子产生氯气，导致溶液的pH增大，故C错误；
D、若X为碳棒，K置于M处形成原电池，氯离子移向负极金属铁，K置于N处，Cl^-均向阳极碳棒电极移动，故D错误；
故选AB；
（4）①在铁件的表面镀铜的电镀池中，作阳极A的是镀层金属铜，Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极B是金属铁，故答案为：铁；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②电镀时两极反应为：A电极：Cu-2e^-=Cu²⁺，B电极上：Cu²⁺+2e^-=Cu，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，则A极上质量减少6.4g，B极上质量增加6.4g，所以A、B两极质量相差12.8g，故答案为：12.8．
点评：本题考查了原电池和电解池的工作原理的应用，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．