Question

【題目】鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產量的四分之一。鋼鐵容易生銹的主要原因是因為鋼鐵在煉制過程中混有少量的碳雜質，在潮濕的空氣中容易形成原電池，發生電化學腐蝕。

(1)在空氣酸度不大的環境中，其正極反應式為___________________

(2)下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是___________（用序號表示）。

(3)下圖裝罝的鹽橋中盛有飽和NH4NO3瓊脂溶液，能夠連接兩份電解質溶液，形成閉合回路：

①該裝置的能量轉化形式為：_________，裝置工作時，鹽橋中的NH4+移向___________。(“CuSO4溶液”或“AgNO3溶液”)

②若將鹽橋換成銅絲，電路中也有電流通過，則銅絲左端為_________極，該極反應式為：___________。

(4)運用原電池原理，設計實驗驗證Cu2+、Fe3+氧化性的強弱，在下圖方框內畫出實驗裝置圖_____________（要求：設計一個帶鹽橋的原電池，標出電極名稱及電解質溶液）。該原電池正極反應式__________________。

Answer 1

【答案】 O2+ 2H2O+4e- = 4OH- (5) >(2)>(1)>(3)>(4) 化學能轉化為電能 AgNO3溶液 陰 Cu2++2e-=Cu Fe3++e-=Fe2+

【解析】（1）鋼鐵在空氣酸度不大的環境中，形成原電池發生吸氧腐蝕，正極碳上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為：O2+ 2H2O+4e- = 4OH-。

（2）由圖知，(1)裝置為化學腐蝕；(2)(3)裝置是原電池，(2)中，鐵作負極，(3)中鐵作正極，作負極的腐蝕速率快，正極被保護；(4)(5)裝置是電解池，(4)中鐵作陰極，(5)中鐵作陽極，陽極金屬腐蝕速率快，陰極被保護；根據電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞原電池原理防護＞電解池原理防護，所以Fe片腐蝕由快到慢的順序是：(5)>(2)>(1)>(3)>(4)。

（3）①該裝置存在自發的氧化還原反應：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，可形成原電池，能量轉化形式為：化學能轉化為電能；Cu作負極，Ag作正極，鹽橋中的NH4+向正極方向移動，移向AgNO3溶液。②若將鹽橋換成銅絲，則右池為原電池，銅絲右端為負極，Ag為正極，左池為電解池，銅絲左端為陰極，Cu2+得電子發生還原反應，電極反應式為：Cu2++2e-=Cu。

（4）氧化性Fe3+>Cu2+，可發生反應2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu作還原劑被氧化，可選銅棒作原電池的負極，Fe3+作氧化劑被還原，可選碳棒作正極，實驗裝置如圖所示：；Fe3+在正極上得電子被還原，正極反應式為：2Fe3++2e-=2Fe2+。