Question

4．鋼鐵工業是國家工業的基礎．請回答鋼鐵冶煉、腐蝕、防護過程中的有關問題．
（1）工業用熱還原法煉鐵，寫出由CO還原赤鐵礦（主要成分為Fe₂O₃）的化學方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（2）鐵在潮濕的空氣中容易被腐蝕為鐵銹（Fe₂O₃•x H₂O），寫出鐵發生電化學腐蝕時負極的電極反應：Fe-2e^-=Fe²⁺．
（3）生產中可用鹽酸來除鐵銹．現將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當鐵銹被除盡后，溶液中發生的化合反應的離子方程式2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（4）下列各個裝置如圖1中鐵棒被腐蝕由難到易的順序是D、B、C、A（填字母）．

（5）在實際生產中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置如圖2：
請回答：
①B電極對應的金屬是鐵（寫元素名稱），A電極的電極反應式是Cu-2e^-=Cu²⁺
②若電鍍前鐵、銅兩電極的質量相同，電鍍完成后，若電鍍時電路中通過的電子為0.2mol，將它們取出洗凈、烘干、稱量，則A、B兩極質量相差12.8 g．
③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因鍍層破損后，鍍銅鐵形成的原電池中鐵作負極被腐蝕，鍍鋅鐵形成的原電池中鐵為正極被保護．

Answer 1

分析 （1）一氧化碳具有還原性可以還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳；
（2）中性或弱酸性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上氧氣得電子發生還原反應；
（3）鐵銹和HCl反應生成鐵離子，鐵離子和Fe發生氧化還原反應生成亞鐵離子；
（4）一種金屬的腐蝕由快到慢的順序是：電解池的陽極＞原電池的負極＞原電池正極＞電解池陰極，據此分析解答；
（5）①在鐵件的表面鍍銅時，金屬銅必須是陽極材料，金屬鐵為陰極，根據電解池的工作原理來回答；
②電鍍池中，作陽極的是鍍層金屬，做陰極的是待鍍金屬，金屬陽離子在該極上發生得電子的還原反應，在原電池中，負極金屬更易被腐蝕；
③金屬為原電池負極時，易發生電化學腐蝕．

解答 解：（1）一氧化碳可以還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，化學方程為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
故答案為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（2）鋼鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）鐵銹和HCl反應生成鐵離子，鐵離子和Fe發生氧化還原反應生成亞鐵離子，離子方程式為2 Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺；
（4）同一種金屬的腐蝕由快到慢的順序是：電解池的陽極＞原電池的負極＞原電池正極＞電解池陰極，所以鐵棒被腐蝕由難到易的順序是D、B、C、A，
故答案為：D、B、C、A；
（5）①在鐵件的表面鍍銅，金屬銅必須是陽極材料，金屬鐵為陰極，則B為鐵，A為Cu失電子生成銅離子，其發生的電極反應：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：鐵；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②電鍍時兩極反應為：A電極：Cu-2e^-=Cu²⁺，B電極上：Cu²⁺+2e^-=Cu，若電鍍時電路中通過的電子為0.2mol，則A極上質量減少6.4g，B極上質量增加6.4g，所以A、B兩極質量相差12.8g，
故答案為：12.8；
③鐵比銅活潑，形成原電池反應時，鐵為負極，銅為正極，鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，而鋅比鐵活潑，形成原電池反應時，鐵為正極，鋅為負極，鐵難以被氧化，
故答案為：鍍層破損后，鍍銅鐵形成的原電池中鐵作負極被腐蝕，鍍鋅鐵形成的原電池中鐵為正極被保護．

點評 本題考查了金屬的冶煉、原電池、電解池知識，設計方程式書寫，電極反應式書寫，有關電化學計算，金屬的腐蝕與防護，題目綜合性較強，難度中等，注意把握原電池的工作原理以及金屬的防護方法．