题目内容
Ⅰ．钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题．
请写出钢铁在碱性、潮湿的环境下发生电化学腐蚀正极的电极反应式：
Ⅱ．某同学利用CuSO4溶液，进行以下实验探究．
①图1是根据反应Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池．Cu极的电极反应式是
②图2中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是
请写出钢铁在碱性、潮湿的环境下发生电化学腐蚀正极的电极反应式：
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
下列哪个装置示意图可防止铁棒被腐蚀BD
BD
．Ⅱ．某同学利用CuSO4溶液，进行以下实验探究．
①图1是根据反应Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池．Cu极的电极反应式是
Cu 2++2e-═Cu
Cu 2++2e-═Cu
，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K+向乙
乙
移动（填“甲”或“乙”）．②图2中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是
O2
O2
（填“CH4”或“O2”），a处电极上发生的电极反应式是CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
；当铜电极的质量变化3.2g，则消耗的CH4在标准状况下的体积为0.28
0.28
L．分析：I．钢铁在碱性条件下发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；金属作原电池正极或电解池阴极都能被保护；
II．①该原电池中铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，原电池放电时阳离子向正极移动；
②在Ⅱ中实现铁上镀铜，则铜作阳极，铁作阴极，连接阳极的是原电池正极，正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应，根据转移电子数相等计算甲烷的体积．
II．①该原电池中铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，原电池放电时阳离子向正极移动；
②在Ⅱ中实现铁上镀铜，则铜作阳极，铁作阴极，连接阳极的是原电池正极，正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应，根据转移电子数相等计算甲烷的体积．
解答：解：I．钢铁在碱性、潮湿的环境下发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，金属铁作原电池正极或电解池阴极都被保护而防止被腐蚀，A装置中铁作原电池负极加快铁腐蚀，B装置中铁作原电池正极被保护，在C装置中，金属铁和水以及少量的氧气接触，也会被腐蚀，D装置中铁作电解池阴极被保护，故选BD；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；BD；
II．①根据反应Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，结合图一可知，Zn为负极，Cu为正极，铜离子在Cu电极上得电子析出Cu，电极反应式为Cu2++2e-═Cu，
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时，Cl-向负极移动，K+向正极移动，所以，K+向乙装置移动，
故答案为：Cu2++2e-═Cu；乙；
②甲烷碱性燃料电池为电源，总电极反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电镀时，镀件铁作电解池的阴极，连接甲烷燃料电源的负极，所以a应通入CH4，镀层金属作电解池的阳极，发生氧化反应，连接甲烷燃料电源的正极，所以b应通入O2．甲烷碱性燃料电池a处电极上CH4放电，发生氧化反应，电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，
根据电子转移守恒8n（CH4）=2n（Cu）=2×
=0.1mol，
n（CH4）=
mol，所以v（CH4）=
mol×22.4L/mol=0.28L，
故答案为：O2；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；0.28．
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；BD；
II．①根据反应Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，结合图一可知，Zn为负极，Cu为正极，铜离子在Cu电极上得电子析出Cu，电极反应式为Cu2++2e-═Cu，
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时，Cl-向负极移动，K+向正极移动，所以，K+向乙装置移动，
故答案为：Cu2++2e-═Cu；乙；
②甲烷碱性燃料电池为电源，总电极反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电镀时，镀件铁作电解池的阴极，连接甲烷燃料电源的负极，所以a应通入CH4，镀层金属作电解池的阳极，发生氧化反应，连接甲烷燃料电源的正极，所以b应通入O2．甲烷碱性燃料电池a处电极上CH4放电，发生氧化反应，电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，
根据电子转移守恒8n（CH4）=2n（Cu）=2×
| 3.2g |
| 64g/mol |
n（CH4）=
| 1 |
| 80 |
| 1 |
| 80 |
故答案为：O2；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；0.28．
点评：本题以金属的腐蚀与防护为载体考查了原电池和电解池原理，燃料电池电极反应式的书写是学习的难点，要注意结合电解质溶液的酸碱性写电极反应式．
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