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20.鋼鐵是目前應用最廣泛的金屬材料,了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義,對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理,可適當延長其使用壽命.
(1)抗腐蝕處理前,生產中常用鹽酸來除鐵銹.現將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中,當鐵銹除盡后,溶液中發生的化合反應的化學方程式為:Fe+2FeCl3=3FeCl2
(2)利用圖裝置,可以模擬鐵的電化學防護.
①若X為碳棒,為減緩鐵件的腐蝕,開關K應置于N處.
②若X為鋅,開關K置于M處,該電化學防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法.
(3)圖中若X為粗銅,容器中海水替換為硫酸銅溶液,開關K置于N處,一段時間后,當鐵件質量增加3.2g時,X電極溶解的銅的質量<3.2g(填“<”“>”或“=”).
(4)圖中若X為銅,容器中海水替換為FeCl3溶液,開關K置于M處,銅電極發生的反應是2Fe3++2e-=2Fe2+,若將開關K置于N處,發生的總反應是Cu+2Fe2+$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Fe3++Cu2+

分析 (1)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中,鐵銹的成分氧化鐵可以和鹽酸反應生成氯化鐵溶液,當鐵銹除盡后,金屬鐵會和氯化鐵之間反應;
(2)①若K為碳棒,由于Fe比較活潑,為減緩鐵的腐蝕,應使Fe連接電源的負極;
②若K為鋅,開關K置于a處,Zn為陽極被腐蝕,Fe為陰極被保護;
(3)圖中若X為粗銅,此裝置為電鍍裝置,即在鐵件上鍍銅,根據電極反應式來計算;
(4)圖中若X為銅,容器中海水替換為FeCl3溶液,開關K置于M處,形成原電池,若將開關K置于N處,形成電解池,根據原電池和電解池的工作原理來回答.

解答 解:(1)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中,鐵銹的成分氧化鐵可以和鹽酸反應生成氯化鐵溶液,當鐵銹除盡后,金屬鐵會和氯化鐵之間反應:Fe+2FeCl3=3FeCl2 ,故答案為:Fe+2FeCl3=3FeCl2
(2)①若X為碳棒,由于Fe比較活潑,為減緩鐵的腐蝕,應使Fe為電解池的陰極即連接電源的負極,故K連接N處,故答案為:N;
②若X為鋅,開關K置于M處,Zn為陽極被腐蝕,Fe為陰極被保護,該防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法,故答案為:犧牲陽極的陰極保護法;
(3)圖中若X為粗銅,此裝置為電解精煉銅裝置,陰極反應:Cu2++2e-=Cu,但是陽極上依次是鋅、鐵、鎳、銅失電子的過程,鐵件質量增加3.2g,結合電子守恒,X電極溶解的銅的質量小于3.2g,故答案為:<;
(4)圖中若X為銅,容器中海水替換為FeCl3溶液,開關K置于M處,形成原電池,銅電極是極,發生的反應是2Fe3++2e-=2Fe2+,若將開關K置于N處,形成電解池,發生的總反應是Cu+2Fe2+$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Fe3++Cu2+,故答案為:2Fe3++2e-=2Fe2+;Cu+2Fe2+$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Fe3++Cu2+

點評 本題考查學生原電池和電解池的工作原理的應用知識,屬于綜合知識的考查,難度不大.

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