Question

12．鐵是重要的金屬材料，鐵生銹的現(xiàn)象隨處可見．請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過程中的有關(guān)問題．
（1）鐵制品在潮濕的空氣中容易形成鐵銹．相關(guān)的電極反應(yīng)式：負(fù)極：Fe-2e^-=Fe²⁺
正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；得到的氫氧化亞鐵在空氣中轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，該反應(yīng)的方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃ 氫氧化鐵分解，形成鐵銹．
（2）圖1下列哪些裝置可防止鐵棒被腐蝕BD．

（3）電鍍是一種常用的防止金屬腐蝕的方法．
①利用圖2裝置可在鐵件的表面鍍銅：A電極對(duì)應(yīng)的金屬是銅，B電極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu．
②若要在鐵件表面鍍Al，用AlCl₃溶液作電解液是否可行，并簡述原因．由于溶液中的氫離子比氯離子的氧化性強(qiáng)，所以陰極放出氫氣，不能析出鋁單質(zhì)
③離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系．由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鐵制品上電鍍鋁．已知電鍍過程中不產(chǎn)生其它離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-．

Answer 1

分析 （1）鐵制品在潮濕的空氣中容易形成鐵銹，負(fù)極為Fe失去電子，正極反應(yīng)為氧氣得到電子生成氫氧根離子，氫氧化亞鐵在空氣中與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵；
（2）根據(jù)金屬生銹的條件以及原電池和電解池的工作原理知識(shí)來回答判斷；
（3）①在鐵件的表面鍍銅時(shí)，金屬銅必須是陽極材料，金屬鐵為陰極，根據(jù)電解池的工作原理來回答；
②用AlCl₃溶液作電解液，由于溶液中的氫離子比氯離子的氧化性強(qiáng)，所以陰極放出氫氣；
③依據(jù)電鍍?cè)�理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極，鋼鐵做陰極，由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實(shí)現(xiàn)．

解答 解：（1）鐵制品在潮濕的空氣中容易形成鐵銹，負(fù)極為Fe失去電子，反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，正極反應(yīng)為氧氣得到電子生成氫氧根離子，反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，氫氧化亞鐵在空氣中與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵，反應(yīng)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）B裝置中，金屬鐵做原電池的正極，被保護(hù)，不易生銹，D裝置中，金屬鐵作陰極，被保護(hù)起來，C裝置具備金屬生銹的條件，A裝置中，金屬鐵是原電池的負(fù)極，易被腐蝕，
故答案為：BD；
（3）①在鐵件的表面鍍銅，金屬銅必須是陽極材料，發(fā)生電極本身失電子的氧化反應(yīng)，且金屬鐵為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②用AlCl₃溶液作電解液，由于溶液中的氫離子比氯離子的氧化性強(qiáng)，所以陰極放出氫氣，不能析出鋁單質(zhì)，故答案為：由于溶液中的氫離子比氯離子的氧化性強(qiáng)，所以陰極放出氫氣，不能析出鋁單質(zhì)；
③依據(jù)電鍍?cè)�理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負(fù)極相連，由有機(jī)陽離子、Al₂Cl₇^-和AlCl₄^-組成的離子液體做電解液來實(shí)現(xiàn)，離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，則陰極反應(yīng)生成鋁是發(fā)生的還原反應(yīng)，鋁元素化合價(jià)降低，分析離子液體成分，結(jié)合電荷守恒分析可知是Al₂Cl₇^-得到電子生成，電極反應(yīng)為：4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-；故答案為：4Al₂Cl₇^-+3e^-=Al+7AlCl₄^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，明確原電池、電解原理的分析是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．