Question

4．钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe₂O₃）的化学方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO₂+2Fe．
（2）铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈（Fe₂O₃•x H₂O），写出铁发生电化学腐蚀时负极的电极反应：Fe-2e^-=Fe²⁺．
（3）生产中可用盐酸来除铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的离子方程式2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（4）下列各个装置如图1中铁棒被腐蚀由难到易的顺序是D、B、C、A（填字母）．

（5）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置如图2：
请回答：
①B电极对应的金属是铁（写元素名称），A电极的电极反应式是Cu-2e^-=Cu²⁺
②若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，将它们取出洗净、烘干、称量，则A、B两极质量相差12.8 g．
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因镀层破损后，镀铜铁形成的原电池中铁作负极被腐蚀，镀锌铁形成的原电池中铁为正极被保护．

Answer 1

分析 （1）一氧化碳具有还原性可以还原氧化铁生成铁和二氧化碳；
（2）中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；
（3）铁锈和HCl反应生成铁离子，铁离子和Fe发生氧化还原反应生成亚铁离子；
（4）一种金属的腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极＞原电池的负极＞原电池正极＞电解池阴极，据此分析解答；
（5）①在铁件的表面镀铜时，金属铜必须是阳极材料，金属铁为阴极，根据电解池的工作原理来回答；
②电镀池中，作阳极的是镀层金属，做阴极的是待镀金属，金属阳离子在该极上发生得电子的还原反应，在原电池中，负极金属更易被腐蚀；
③金属为原电池负极时，易发生电化学腐蚀．

解答 解：（1）一氧化碳可以还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
故答案为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO₂+2Fe；
（2）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）铁锈和HCl反应生成铁离子，铁离子和Fe发生氧化还原反应生成亚铁离子，离子方程式为2 Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺；
（4）同一种金属的腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极＞原电池的负极＞原电池正极＞电解池阴极，所以铁棒被腐蚀由难到易的顺序是D、B、C、A，
故答案为：D、B、C、A；
（5）①在铁件的表面镀铜，金属铜必须是阳极材料，金属铁为阴极，则B为铁，A为Cu失电子生成铜离子，其发生的电极反应：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：铁；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②电镀时两极反应为：A电极：Cu-2e^-=Cu²⁺，B电极上：Cu²⁺+2e^-=Cu，若电镀时电路中通过的电子为0.2mol，则A极上质量减少6.4g，B极上质量增加6.4g，所以A、B两极质量相差12.8g，
故答案为：12.8；
③铁比铜活泼，形成原电池反应时，铁为负极，铜为正极，镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，而锌比铁活泼，形成原电池反应时，铁为正极，锌为负极，铁难以被氧化，
故答案为：镀层破损后，镀铜铁形成的原电池中铁作负极被腐蚀，镀锌铁形成的原电池中铁为正极被保护．

点评 本题考查了金属的冶炼、原电池、电解池知识，设计方程式书写，电极反应式书写，有关电化学计算，金属的腐蚀与防护，题目综合性较强，难度中等，注意把握原电池的工作原理以及金属的防护方法．