Question

钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：

①写出石墨电极的电极反应式__________________________________________；

②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在右图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。

③写出修改后石墨电极的电极反应式_________________________________。

(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_____________________________________。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下：

①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是________________________。

②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________ mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Answer 1

解析：(1)在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电源的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了Fe3＋，而后Fe与Fe3＋会化合生成Fe2＋。(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128 (g)，转移2 mol电子，当质量差为5.12 g，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。

答案：(1)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－

②如图所示　③2Cl－－2e－===Cl2↑

(2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2

(3)①铜　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08　③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他答案合理也正确)