Question

铁在地壳中的含量约占 5%左右．铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是Fe₃O₄）、赤铁矿石（主要成分是 Fe₂O₃）等．
（1）红热的铁能跟水蒸气反应，一种产物与磁铁矿的主要成分相同，另一种产物是可燃性气体，则其反应的化学方程式为

 

． 该可燃气体在酸性条件下，可制成燃料电池，写出该气体发生的电极反应式

 

．
（2）在常温下，铁跟水不起反应．但在潮湿的空气中，铁很容易生锈（铁锈的主要成分是 Fe₂0₃）而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一．铁生锈的化学原理如下，请你用离子方程式和化学方程式补充完整．
①原电池反应：负极：2Fe-4e^-=2Fe²⁺、正极：

 

；
②氢氧化物的形成：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH） ₂↓

 

．
③氢氧化物的分解：2Fe（OH）₃=Fe₂O₃+3H₂O．
（3）为了防止铁生锈，可在铁制品表面镀上一层铜（如图装置），a为

 

 （填“正极”或“负极”），铁制品表面发生的电极反应式 为

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,金属的电化学腐蚀与防护

专题：电化学专题

分析：（1）金属铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，根据燃料电池的工作原理来回答；
（2）金属铁在潮湿的空气下发生吸氧腐蚀，根据原电池原理来书写电极反应和总反应；
（3）在铁制品表面镀上一层铜，则金属铜是阳极，铁是阴极，电解质是含有铜离子的盐，根据电解池的工作原理来回答．

解答： 解：（1）金属铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，即3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂，在酸性条件下，制成氢氧燃料电池，负极反应为：H₂-2e^-=2H⁺，故答案为：3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂；H₂-2e^-=2H⁺；
（2）①金属铁在潮湿的空气下发生吸氧腐蚀，正极上是氧气得电子的过程，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，原理是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（3）在铁制品表面镀上一层铜，则金属铜是阳极，和电源的正极相连，正极，阴极上发生还原反应，即Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：正极；Cu²⁺+2e^-=Cu．

点评：本题涉及原电池、电解质的工作原理知识，注意知识的迁移和应用是解题关键，难度中等．