Question

【题目】全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一．研究钢铁的腐蚀及防护有重要意义．回答下列问题：
（1）钢铁发生腐蚀的主要类型是电化学腐蚀，在电化学腐蚀中，负极反应是 ， 正极反应是 ．
（2）某实验小组设计图1实验探究铁生锈的条件：

反应4min后观察，发现A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮．该实验说明铁生锈主要与和有关；B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈的一个重要因素是 ．
（3）金属及塑料制品表面镀铬不仅美观还可提高金属制品抗腐蚀性能．常见镀铬液由重铬酸（H2Cr2O7）和催化剂硫酸组成．
①重铬酸中，Cr元素的化合价为 ．
②镀铬时由CrO42﹣放电产生铬镀层．阴极的电极反应式为 ．
（4）电镀废水中Cr2O72﹣具有高毒性，必须经处理后才能排放．电解法处理含铬的强酸性废水的原理如图2所示．
电解产生的Fe2+将Cr2O72﹣还原为Cr3+ ， 再随着溶液pH的升高，便有Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀生成．
①图中A为电源极；电解时阴极产生的气体为（写化学式）．
②写出Fe2+与Cr2O72﹣反应的离子方程式： ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe﹣2e﹣=Fe2+ （或 2Fe﹣4e﹣=2Fe2+）；2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣
（2）水；氧气；氧气的浓度
（3）+6；CrO42﹣+8H++6e﹣=Cr+4H2O
（4）正；H2；Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
【解析】解：（1）钢铁发生腐蚀的主要类型是电化学腐蚀，负极是铁发生氧化反应，电极反应式为：Fe﹣2e﹣=Fe2+ （或 2Fe﹣4e﹣=2Fe2+）；正极是氧气得电子，生成氢氧根离子电极反应式为：2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：Fe﹣2e﹣=Fe2+ （或 2Fe﹣4e﹣=2Fe2+）；2H2O+O2+4e﹣=4OH﹣；（2）实验现象说明铁生锈主要与 水和 氧气有关．B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气的浓度，氧气浓度越大，铁生锈速度越快；所以答案是：水；氧气；氧气的浓度；（3）①根据化合价代数和为0，重铬酸中，Cr元素的化合价为+6价，所以答案是：+6；②镀铬时由CrO42﹣放电产生铬镀层，阴极发生还原反应，其电极反应式为CrO42﹣+8H++6e﹣=Cr+4H2O，所以答案是：CrO42﹣+8H++6e﹣=Cr+4H2O；（4）①有Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀生成，说明单质铁放电，生成亚铁离子，与Cr2O72﹣和CrO42﹣发生氧化还原，所以铁为阳极，则A为正极；阴极是氢离子放电生成氢气，化学式为H2 ， 所以答案是：正；H2；②二价铁离子有还原性，Cr2O72﹣有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr2O72﹣被还原为Cr3+ ， 反应方程式为：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，所以答案是：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O．
【考点精析】解答此题的关键在于理解金属的电化学腐蚀与防护的相关知识，掌握金属的保护：涂保护层；保持干燥；改变金属的内部结构，使其稳定；牺牲阳极的阴极保护法即用一种更为活泼的金属与要保护的金属构成原电池；外加电源法．