Question

2．鐵、鋁及其化合物在生產和生活中有著廣泛的應用．
（1）某研究性學習小組設計了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護．在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是①（填裝置序號），該裝置中正極電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述②③（填裝置序號）裝置原理進行防護；裝置③中總反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-．
（2）新型固體LiFePO₄隔膜電池廣泛應用于電動汽車．電池反應為FePO₄+Li?LiFePO₄，電解質為含Li⁺的導電固體，且充、放電時電池內兩極間的隔膜只允許Li⁺自由通過而導電．該電池放電時Li⁺向正極移動（填“正”或“負”），負極反應為Li-e^-═Li⁺，則正極反應式為FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄．

Answer 1

分析 （1）①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；
（2）原電池中陽離子移向正極；依據總反應方程式和負極電極反應計算得到正極電極反應式．

解答 解：（1））①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；①組裝置中鐵電極腐蝕最快；正極反應是氧氣得到電子發生還原反應，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③裝置中鐵被保護；裝置③中發生的是電解飽和食鹽水的反應，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發生還原反應，反應離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
故答案為：①； O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③； 2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（2）FePO₄+Li?LiFePO₄  放電過程是原電池，鋰離子帶正電荷，向著原電池的正極移動；總反應方程式減去負極反應得到正極電極反應：FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄，
故答案為：正；FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄．

點評 本題考查較為綜合，涉及金屬腐蝕與防護、原電池工作原理等知識，題目難度中等，注意掌握原電池、電解池工作原理，明確常見金屬腐蝕與防護方法，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．