Question

20．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕．每年因腐蝕而損失的銅材占世界鋼鐵年產量的四分之一．

（l）用鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕．該腐蝕過程中的電極反應式為負極：Fe=Fe²⁺+2e^-，正極：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；．
（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率．可以采用圖甲所示的方案．其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用c（填序號）．
a．銅      b．鈉     c．鋅     d．石墨
（3）圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率．其中鐵閘門應該連接在直流電原的負極．
（4）在實際生產中．可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置示意如圖丙：
①通常情況下A電極對應的金屬銅（寫元素名稱）．B電極的電極反應是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②若電鍍前A、B兩金屬片質量相同．電鍍完成后將它們取出洗凈、烘干、稱量，二者質量差為5.12g，則電鍍時電路中通過的電子為0.08mol．
③鍍層破損后．鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容昌被腐蝕．請簡要說明原因鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕．

Answer 1

分析 （1）鐵為活潑金屬，易發(fā)生電化學腐蝕，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
（2）原電池的負極金屬易被腐蝕，根據(jù)原電池的工作原理來回答；
（3）在電解池的陰極上的金屬被保護，根據(jù)電解池的工作原理來回答；
（4）①電鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極，陰極上得電子發(fā)生還原反應；
②陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后二者質量差為5.12g，二者質量差的一半為陰極析出的銅，根據(jù)銅和轉移電子之間的關系式計算；
③作原電池負極的鐵易被腐蝕，作原電池正極的鐵被保護．

解答 解：（1）鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，即Fe=Fe²⁺+2e^-，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，故答案為：負極：Fe=Fe²⁺+2e^-，正極：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-；
（2）為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以讓金屬鐵做原電池的正極，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以是比金屬鐵的活潑性強的金屬，鉀鈣鈉都不能做電極材料，故答案為：c；
（3）電解池的陰極上的金屬被保護，為降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的負極，故答案為：負；
（4）①電鍍時，鍍層銅作陽極，鍍件鐵作陰極，所以A是銅，B是鐵，陰極上銅離子得電子生成銅，電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，若電鍍前鐵、銅兩片金屬質量相同，電鍍完成后二者質量差為5.12g，二者質量差的一半為陰極析出的銅，則轉移電子的物質的量=$\frac{\frac{5.12g}{2}}{64g/mol}$=0.08mol，
故答案為：0.08；
③鋅、鐵和電解質溶液構成原電池時，鋅易失電子作負極，鐵作正極被保護，銅、鐵和電解質溶液構成原電池時，鐵易失電子作負極被腐蝕，所以鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，
故答案為：鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕．

點評 本題考查了金屬的腐蝕與防護，明確原電池和電解池原理是解本題關鍵，知道作原電池負極和電解池陽極的金屬易被腐蝕，難度不大．