Question

 某远洋船只的船壳浸水面积为4500m²，其与锌块相连而被保护，额定电流密度为15.0mA/m²，预定保护期限为两年。可选择的锌块有两种，每块的质量分别为15.7kg和25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为0.92A和1.2A。试通过计算说明，为达到上述保护船体的目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理，为什么？(1mol电子的电量为9.65×10⁴C，1年按365天计）

Answer 1

见分析
【试题分析】
本题是原电池知识在实际生活中应用的典范，考查了同学们应用所学知识解决实际问题的能力。
由锌块、船壳（主要成分是铁）、海水组成的原电池中，锌为负极，铁为正极，锌因氧化而被腐蚀，船体则受到保护，这种防止金属腐蚀的方法习惯上被称为“牺牲阳极保护法”。依题意知，通过体系的总电量可求出所需锌块的质量及两种锌块的块数，其电流强度必须大于额定电流。最后比较两种锌块电流强度的大小，根据能否保证两年保护期限来选用锌块。
体系的额定电流强度为0.0150A/m²×4500m²=67.5A。
两年间通过的总电量为2×365×24h×60min/h×60s/min×67.5A=4.257×10⁹C。
n（e^-）=4.257×10⁹C/9.65×10⁴C?mol^-1=4.411×10⁴mol
m（Zn）=（4.411×10⁴mol×65.4g?mol^-1÷2）×10^-3kg/g=1.44×10³kg
需用质量为15.7kg的锌块的块数为1.44×10³kg/15.7kg≈92（块），92×0.92A=84.6A＞67.5A，电流强度可以达到要求。
需用质量为25.9kg的锌块的块数为1.44×10³kg/25.9kg≈56（块），56×1.2A=67.2A＜67.5A，电流强度不能达到要求，应该增加1块锌块，即57×1.2A=68.4A>67.5A，这样电流强度才可以达到要求。
选用较重的锌块更合理，因其电流强度较小，理论上可以保证两年保护期限；而用较轻的锌块因其电流强度太大，锌块容易不到两年就消耗殆尽。