Question

12．電化學(xué)與我們的生活有著密切的聯(lián)系，請結(jié)合電化學(xué)知識回答下列有關(guān)問題．
（1）炒過菜的鐵鍋未及時洗凈（殘液中含有NaCl），不久便會腐蝕而出現(xiàn)紅棕色銹斑．試回答：
鐵鍋的銹蝕屬于吸氧腐蝕（填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”），鐵鍋銹蝕的負極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺；正負極反應(yīng)產(chǎn)物會繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，最終生成的紅棕色銹斑的主要成分是Fe₂O₃（或Fe₂O₃•xH₂O）（填化學(xué)式）．
（2）圖是一個電化學(xué)過程的示意圖．
已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH   2K₂CO₃+6H₂O
①甲池是原電池裝置，通O₂一極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄．如果開始加入的CuSO₄溶液足量，當乙池中A（Fe）極的質(zhì)量增加3.2g時，甲池中消耗O₂560mL（標準狀況下）．

Answer 1

分析 （1）中性或弱酸性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應(yīng)為物質(zhì)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正負極反應(yīng)產(chǎn)物會繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，最終生成的紅棕色銹斑，主要成分為氧化鐵的結(jié)晶水合物，據(jù)此解答；
（2）根據(jù)裝置圖，甲池為燃料電池，做原電池，乙池得到甲池的電能，做電解池，電解CuSO₄溶液，產(chǎn)物為Cu和O₂和硫酸，根據(jù)電子得失守恒計算甲池中消耗O₂的量．

解答 解：（1）中性或弱酸性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，
負極反應(yīng)為物質(zhì)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則鐵鍋銹蝕的負極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，
正負極反應(yīng)產(chǎn)物會繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生Fe（OH）₃，經(jīng)過一系列反應(yīng)，最終生成的紅棕色銹斑的主要成分是Fe₂O₃，或?qū)懗蒄e₂O₃•xH₂O，
故答案為：吸氧腐蝕；Fe-2e^-=Fe²⁺；Fe₂O₃（或Fe₂O₃•xH₂O）；
（2）①根據(jù)裝置圖，甲池為燃料電池，做原電池，通O₂的一極是原電池正極，考慮到溶液是堿性的，根據(jù)電荷守恒判斷，該電極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成OH^-，則通O₂一極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：原電池；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②乙池得到甲池的電能，做電解池，電解CuSO₄溶液，產(chǎn)物為Cu和O₂和硫酸，則乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
根據(jù)裝置圖分析，F(xiàn)e極連接原電池負極，電極Fe不參與電極反應(yīng)，F(xiàn)e電極析出金屬Cu，如果開始加入的CuSO₄溶液足量，當乙池中A（Fe）極的質(zhì)量增加3.2g時，則析出金屬Cu的物質(zhì)的量為$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，1mol金屬Cu析出時反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子，則析出0.05mol金屬Cu時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1mol，原電池中消耗1molO₂，反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子得失守恒，甲池中消耗O₂的物質(zhì)的量為$\frac{0.1mol}{4}$=0.025mol，標況下，消耗O₂的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄；560．

點評 本題主要考察電化學(xué)知識，注意原電池和電解池的區(qū)別與聯(lián)系，掌握吸氧腐蝕和析氫腐蝕的常見例子，計算時牢牢把握電子得失守恒是關(guān)鍵，題目難度不大．