Question

【題目】Ⅰ.（1）研究鋼鐵的防腐蝕措施意義重大。利用如圖所示裝置可以模擬鐵的電化學防護，其中Y為NaCl。

為減緩鐵的腐蝕：

①若X為碳棒，開關K應置于 (填字母)處，此時X極發生的電極反應式為 。

②若X為鋅，開關K置于M處，則此時鐵極發生的電極反應式為 。

（2）在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，地上還鋪有鐵軌，當有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道形成回路時，就會引起后者的腐蝕。為表示其原理，某班級的學生繪制了下列裝置圖(假設電極材料均為鐵，電解質溶液均為NaCl溶液)。

你認為其中能合理模擬金屬管道的腐蝕原理的是 ；c(Ⅱ)的總反應方程式是 ；若圖d 中接通電源，則平放的鐵絲左側附近產生的現象是 ；請你為防止地下金屬管道腐蝕提供一種策略 。

Ⅱ.1 L某溶液中含有的離子如下表：

離子	Cu2+	Al3+		Cl
物質的量濃度/(mol/L)	2	1	4	x

用惰性電極電解該溶液。當電路中有5 mol 電子通過時，溶液的pH= (忽略電解時溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象)。

Answer 1

【答案】Ⅰ.（1）①N 2Cl2eCl2↑ ②O2+2H2O+4e4OH

（2）acd Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑ 鐵絲左側有無色的氣體產生，附近產生少量白色沉淀，隨后白色沉淀變成灰綠色，最后變為紅褐色 將埋在地下的金屬管道表面涂絕緣膜(塑料或油漆等)

Ⅱ.0

【解析】Ⅰ.（1）①若X為碳棒，則開關K應置于N處，鐵作陰極，被保護，此時X極為陽極，發生反應2Cl2eCl2↑。②若X為Zn，開關K置于M處，則利用犧牲陽極的陰極保護法，形成一個原電池裝置，鐵極發生反應：O2+2H2O+4e4OH。

（2）觀察四個裝置，只有b裝置不符合要求，不能形成閉合回路。c(Ⅱ)中陽極④上鐵失電子，陰極②上水電離出的氫離子得電子生成氫氣，總反應方程式為Fe+2H2O Fe(OH)2↓+H2↑。裝置c和裝置d等效，鐵絲左側為電解池的陰極，有氫氣放出，陽極①上鐵失電子生成的Fe2+結合溶液中的OH，鐵絲左側附近產生少量白色沉淀，隨后白色沉淀變成灰綠色，最后變為紅褐色。

Ⅱ.根據溶液呈電中性得c(Cl)=3 mol/L，電解時，溶液中離子放電順序：陰極為Cu2+>H+，陽極為Cl>OH。當電路中有5 mol 電子通過時，3 mol Cl在陽極發生反應2Cl2eCl2↑，然后1 mol H2O在陽極發生反應2H2O4eO2↑+4H+；2 mol Cu2+在陰極發生反應Cu2++2eCu，然后1 mol H+在陰極發生反應2H++2eH2↑，此時溶液中c(H+)=1 mol/L，故溶液的pH=0。