Question

14．对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命．
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈．现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，除去铁锈的化学反应的离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护．
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于N处．
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法．
（3）图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2g时，转移的电子数为0.1N_A．铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：在潮湿的环境中形成原电池．

Answer 1

分析 （1）铁锈的成分为Fe₂O₃，能和酸反应生成盐和水；
（2）若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe连接电源的负极；
若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护；
（3）图中若X为粗铜，此装置为电镀装置，即在铁件上镀铜，据阴极反应来分析转移电子情况；如果铁件部分未镀上铜，会在潮湿的环境中形成原电池，铁做负极．

解答 解：（1）铁锈的成分为Fe₂O₃，能和酸反应生成盐和水，；离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处，故答案为：N；
②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，
故答案为：N；牺牲阳极的阴极保护法；
（3）图中若X为粗铜，此装置为电镀装置，即在铁件上镀铜，阴极反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，铁件质量增加3.2g即为铜的质量，即增加铜的物质的量n=$\frac{m}{M}$=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，根据阴极反应可知，当阴极上有0.05mol铜析出时，转移0.1mol电子即0.1N_A个；如果铁件部分未镀上铜，会在潮湿的环境中形成原电池，铁做负极，加快铁的腐蚀，故答案为：0.1，在潮湿的环境中形成原电池．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据原电池中正负极上得失电子及电极反应式来分析解答即可，题目难度中等．