Question

10．铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．
（1）工业上冶炼铝的化学方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．
（2）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流．电池总反应为4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，则负极反应式为Al-3e^-=Al³⁺．
（3）某研究性学习小组设计了如图1所示装置探究钢铁的腐蚀与防护．在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是①（填序号），为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③（填序号）装置原理进行防护．
（4）如图2所示，若电解5min时C池中铁棒质量增加2.16g，据此回答：则该电源电极Y名称为负极，流过导线的电子物质的量是0.02mol，A池中碳棒上的电极反应式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑，B池中粗铜电极上存在的电极反应式是Cu-2e^-=Cu²⁺，C池中一段时间后硝酸银溶液浓度不变（填增大，减小或不变）．

Answer 1

分析 （1）工业上冶炼铝是电解熔融的氧化铝得到；
（2）电池总反应为4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，原电池中铝失电子做负极被氧化；
（3）①装置为原电池铁为负极被腐蚀；②装置为原电池锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护，称为牺牲阳极的阴极保护法；③装置为电解池，铁做阴极被保护，根据电极的腐蚀速率关系来判断；
（4）如图2所示，若电解5min时C池中铁棒质量增加2.16g，则铁棒为阴极，Ag电极为阳极，依次纯铜做阴极，粗铜做阳极，A中铁棒做阴极，碳棒做阳极，X为正极，Y为负极，据此书写电极反应，结合电解过程中电极上电子守恒计算．

解答 解：（1）工业上冶炼铝的化学方程式是：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（2）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流．电池总反应为4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，铝做负极失电子被氧化，则负极反应式为：Al-3e^-=Al³⁺，
故答案为：Al-3e^-=Al³⁺；
（3）①装置为原电池铁为负极被腐蚀；②装置为原电池锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护；③装置为电解池，铁做阴极被保护；①组装置中铁电极腐蚀最快，正极反应是氧气得到电子发生还原反应，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②中负极上金属锌失电子，电极反应为：Zn-2e^-=Zn²⁺，金属铁被保护，此时金属铁可以采牺牲阳极的阴极保护法，装置③中发生的是电解饱和食盐水的反应，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子发生还原反应，阴极铁被保护，
故答案为：①；②③；
（4）如图2所示，若电解5min时C池中铁棒质量增加2.16g，则C中铁棒为阴极，电极反应为：Ag⁺+e^-=Ag，增大的质量为析出银的质量，物质的量=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，电子转移总物质的量为0.02mol，Ag电极为阳极，电极反应为：Ag-e^-=Ag⁺，C池为电镀池电解质溶液中溶质浓度不变，
分析判断，B装置中依次纯铜做阴极，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，粗铜做阳极，电极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，A装置中铁棒做阴极，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，碳棒做阳极，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X为正极，Y为负极，
故答案为：负极；  0.02mol； 2Cl^--2e^-=Cl₂↑；Cu-2e^-=Cu²⁺；不变．

点评 本题考查了金属腐蚀与防护的方法和应用、原电池和电解池的工作原理应用知识，注意原电池电极反应书写方法是基础，题目难度中等．