Question

【題目】鋼鐵是用途最廣泛的金屬材料。

（1）將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后，置于如圖所示裝置中，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。寫(xiě)出正極反應(yīng)式：______。

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，裝置如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______；若消耗11.2g鐵，則通過(guò)離子交換膜的Na＋物質(zhì)的量為______。

（3）如圖所示裝置為利用甲烷燃料電池實(shí)現(xiàn)在鐵質(zhì)材料上鍍鋅的一部分，燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為______；在如圖所示虛線(xiàn)框內(nèi)補(bǔ)充完整在鐵質(zhì)材料上鍍鋅的裝置圖(注明電極材料和電解質(zhì)溶液的成分)。_____

Answer 1

【答案】O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O 1.2mol CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O

【解析】

（1）鐵粉、活性炭和NaCl溶液構(gòu)成了原電池，發(fā)生吸氧腐蝕；

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，鐵元素化合價(jià)身高，被氧化，則鐵作陽(yáng)極，被氧化得到高鐵酸根FeO42-；當(dāng)消耗1mol鐵時(shí)，陽(yáng)極室減少6mol負(fù)電荷，則為平衡電荷，會(huì)有6molNa＋通過(guò)離子交換膜移動(dòng)向陰極；

（3）甲烷燃料電池為堿性環(huán)境，甲烷在負(fù)極失電子被氧化得到碳酸根；通甲烷的一極為負(fù)極，通氧氣的一極為正極，電解池中連接電源正極的為陽(yáng)極，連接電源負(fù)極的為陰極，在鐵質(zhì)材料上鍍鋅時(shí)，鋅作陽(yáng)極，鐵作陰極，據(jù)此解答。

（1）鐵粉、活性炭和NaCl溶液構(gòu)成了原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，O2在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

（2）純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解可制得Na2FeO4，鐵元素化合價(jià)身高，被氧化，則鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式知，當(dāng)消耗1mol鐵時(shí)，陽(yáng)極室減少6mol負(fù)電荷，則為平衡電荷，會(huì)有6mol Na+通過(guò)離子交換膜移動(dòng)向陰極；若消耗11.2g鐵，即0.2mol鐵，則通過(guò)離子交換膜的Na＋物質(zhì)的量為1.2mol；

（3）甲烷燃料電池為堿性環(huán)境，甲烷在負(fù)極失電子被氧化得到碳酸根，負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；通甲烷的一極為負(fù)極，通氧氣的一極為正極，則在電解池中a為陽(yáng)極，b為陰極，在鐵質(zhì)材料上鍍鋅時(shí)，鋅作陽(yáng)極，鐵作陰極，則a為鋅電極，b為鐵電極，電解質(zhì)溶液可以是硫酸鋅、氯化鋅等鋅的可溶性鹽溶液，則裝置圖為。