Question

铁、铝是现代金属材料的主角．
（1）写出Al的原子结构示意图

；稀硝酸溶液中加入过量铁粉发生反应的离子反应方程式为

3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O

；
（2）已知：铝的燃烧热为1675kJ?mol^-1；2Fe（s）+3/2O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-822kJ?mol^-1；则2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）；△H=

-2528KJ/mol

；
（3）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于

N

处（填“M”或“N”）．若X为锌，开关K置于M处，则此时铁棒上发生的电极反应方程式为

O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-

；
（4）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．铁制品表面镀铜可防止其腐蚀，电镀时为了补充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺浓度恒定，则阳极材料必须为

Cu

．

Answer 1

分析：（1）根据原子核外电子的排布规律来回答，根据稀硝酸的氧化性和金属铁的还原性来分析反应过程；
（2）根据盖斯定律来计算反应的焓变；
（3）根据金属的电化学防护原理和应用来分析；
（4）根据电镀的原理和电镀装置的特点来回答．

解答：解：（1）根据原子核外电子排布的规律知13号铝原子结构示意图为：，铁能被硝酸氧化为最高价，而过量的铁和三价铁又归中到亚铁离子，故稀硝酸溶液中加入过量铁粉发生反应的离子反应方程式为：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4 H₂O，故答案为：；3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4 H₂O；
（2）结合铝的燃烧热含义，可得4Al（s）+3O_2（g）═2Al₂O_3（S）△H=-4×1675kJ?mol^-1=-6700kJ?mol^-1，根据盖斯定律，反应2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）的△H=-0.5×1675kJ?mol^-1+822kJ?mol^-1=-2528KJ/mol，故答案为：-2528KJ/mol；
（3）在电解池中金属作为阴极可以起到保护作用，故为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于N处，若X为锌，开关K置于M处，则此时为原电池装置，铁棒为正极，锌为负极，锌发生吸氧腐蚀，铁电极反应方程式为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故答案为：N；O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
（4）根据电镀的原理和电镀装置的特点，阳极必须为镀层金属，故答案为：Cu．

点评：本题考查学生有关金属铁的性质、原子结构以及电化学和热化学知识，要求学生具备分析和解决问题的能力．