Question

【题目】钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀。

(1)在空气酸度不大的环境中，其正极反应式为___________________

(2)下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是___________（用序号表示）。

(3)下图装罝的盐桥中盛有饱和NH4NO3琼脂溶液，能够连接两份电解质溶液，形成闭合回路：

①该装置的能量转化形式为：_________，装置工作时，盐桥中的NH4+移向___________。(“CuSO4溶液”或“AgNO3溶液”)

②若将盐桥换成铜丝，电路中也有电流通过，则铜丝左端为_________极，该极反应式为：___________。

(4)运用原电池原理，设计实验验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱，在下图方框内画出实验装置图_____________（要求：设计一个带盐桥的原电池，标出电极名称及电解质溶液）。该原电池正极反应式__________________。

Answer 1

【答案】 O2+ 2H2O+4e- = 4OH- (5) >(2)>(1)>(3)>(4) 化学能转化为电能 AgNO3溶液 阴 Cu2++2e-=Cu Fe3++e-=Fe2+

【解析】（1）钢铁在空气酸度不大的环境中，形成原电池发生吸氧腐蚀，正极碳上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+ 2H2O+4e- = 4OH-。

（2）由图知，(1)装置为化学腐蚀；(2)(3)装置是原电池，(2)中，铁作负极，(3)中铁作正极，作负极的腐蚀速率快，正极被保护；(4)(5)装置是电解池，(4)中铁作阴极，(5)中铁作阳极，阳极金属腐蚀速率快，阴极被保护；根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞原电池原理防护＞电解池原理防护，所以Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：(5)>(2)>(1)>(3)>(4)。

（3）①该装置存在自发的氧化还原反应：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，可形成原电池，能量转化形式为：化学能转化为电能；Cu作负极，Ag作正极，盐桥中的NH4+向正极方向移动，移向AgNO3溶液。②若将盐桥换成铜丝，则右池为原电池，铜丝右端为负极，Ag为正极，左池为电解池，铜丝左端为阴极，Cu2+得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu。

（4）氧化性Fe3+>Cu2+，可发生反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu作还原剂被氧化，可选铜棒作原电池的负极，Fe3+作氧化剂被还原，可选碳棒作正极，实验装置如图所示：；Fe3+在正极上得电子被还原，正极反应式为：2Fe3++2e-=2Fe2+。