Question

【题目】钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，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，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：________________________。

（2）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①开关K断开时，且若为生铁，则铁件主要发生_____腐蚀；若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。

②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。

（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），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127 g时，X电极溶解的铜的质量________127 g(填“<”“>”或“＝”)。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：__________________________。

Answer 1

【答案】 2FeCl3＋Fe===3FeCl2 吸氧 N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法) < 在潮湿的环境中构成原电池，铁是负极，加速腐蚀

【解析】试题分析：（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁；（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，则铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护； ②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护；（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，粗铜中铜、锌都能失电子生成阳离子；铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜。在潮湿的环境中，镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。

解析：（1）当铁锈除尽后，溶液中发生的反应有铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气、铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，属于化合反应的方程式是2FeCl3＋Fe===3FeCl2；（2）①生铁是铁碳合金，开关K断开时，铁件中铁、碳、海水构成原电池，主要发生吸氧腐蚀；若X为碳棒，开关K置于M，则铁件、碳棒、海水构成原电池，铁件为负极被腐蚀；若开关K置于N，则铁件、碳棒、海水构成电解池，铁件为阴极被保护，所以为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于N处； ②若X为锌，开关K置于M处，则铁件、锌棒、海水构成原电池，锌为负极被腐蚀，铁件被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)；（3）上图中若X为粗铜（含锌等杂质），容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，构成电解池，X电极铜、锌都失电子生成阳离子；铁件电极只有铜离子得电子生成单质铜。根据电子守恒，当铁件质量增加127 g时，X电极溶解的铜的质量<127 g；在潮湿的环境中镀铜铁镀层破损构成原电池，铁作负极被腐蚀，镀锌铁镀层破损构成原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。