Question

12．电化学与我们的生活有着密切的联系，请结合电化学知识回答下列有关问题．
（1）炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有NaCl），不久便会腐蚀而出现红棕色锈斑．试回答：
铁锅的锈蚀属于吸氧腐蚀（填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”），铁锅锈蚀的负极反应式为：Fe-2e^-=Fe²⁺；正负极反应产物会继续发生反应，最终生成的红棕色锈斑的主要成分是Fe₂O₃（或Fe₂O₃•xH₂O）（填化学式）．
（2）图是一个电化学过程的示意图．
已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH   2K₂CO₃+6H₂O
①甲池是原电池装置，通O₂一极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②乙池中反应的化学方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄．如果开始加入的CuSO₄溶液足量，当乙池中A（Fe）极的质量增加3.2g时，甲池中消耗O₂560mL（标准状况下）．

Answer 1

分析 （1）中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，负极反应为物质失去电子，发生氧化反应，正负极反应产物会继续发生反应，最终生成的红棕色锈斑，主要成分为氧化铁的结晶水合物，据此解答；
（2）根据装置图，甲池为燃料电池，做原电池，乙池得到甲池的电能，做电解池，电解CuSO₄溶液，产物为Cu和O₂和硫酸，根据电子得失守恒计算甲池中消耗O₂的量．

解答 解：（1）中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，
负极反应为物质失去电子，发生氧化反应，则铁锅锈蚀的负极反应式为：Fe-2e^-=Fe²⁺，
正负极反应产物会继续发生反应，产生Fe（OH）₃，经过一系列反应，最终生成的红棕色锈斑的主要成分是Fe₂O₃，或写成Fe₂O₃•xH₂O，
故答案为：吸氧腐蚀；Fe-2e^-=Fe²⁺；Fe₂O₃（或Fe₂O₃•xH₂O）；
（2）①根据装置图，甲池为燃料电池，做原电池，通O₂的一极是原电池正极，考虑到溶液是碱性的，根据电荷守恒判断，该电极得到电子发生还原反应，生成OH^-，则通O₂一极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：原电池；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②乙池得到甲池的电能，做电解池，电解CuSO₄溶液，产物为Cu和O₂和硫酸，则乙池中反应的化学方程式为：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄，
根据装置图分析，Fe极连接原电池负极，电极Fe不参与电极反应，Fe电极析出金属Cu，如果开始加入的CuSO₄溶液足量，当乙池中A（Fe）极的质量增加3.2g时，则析出金属Cu的物质的量为$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，1mol金属Cu析出时反应转移2mol电子，则析出0.05mol金属Cu时，转移电子数为0.1mol，原电池中消耗1molO₂，反应转移4mol电子，根据电子得失守恒，甲池中消耗O₂的物质的量为$\frac{0.1mol}{4}$=0.025mol，标况下，消耗O₂的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu↓+O₂↑+2H₂SO₄；560．

点评 本题主要考察电化学知识，注意原电池和电解池的区别与联系，掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的常见例子，计算时牢牢把握电子得失守恒是关键，题目难度不大．