Question

2．鐵、鋁及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)．在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是①（填裝置序號），該裝置中正極電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述②③（填裝置序號）裝置原理進(jìn)行防護(hù)；裝置③中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-．
（2）新型固體LiFePO₄隔膜電池廣泛應(yīng)用于電動汽車．電池反應(yīng)為FePO₄+Li?LiFePO₄，電解質(zhì)為含Li⁺的導(dǎo)電固體，且充、放電時電池內(nèi)兩極間的隔膜只允許Li⁺自由通過而導(dǎo)電．該電池放電時Li⁺向正極移動（填“正”或“負(fù)”），負(fù)極反應(yīng)為Li-e^-═Li⁺，則正極反應(yīng)式為FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄．

Answer 1

分析 （1）①裝置為原電池鐵為負(fù)極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負(fù)極被腐蝕，鐵做正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)；
（2）原電池中陽離子移向正極；依據(jù)總反應(yīng)方程式和負(fù)極電極反應(yīng)計算得到正極電極反應(yīng)式．

解答 解：（1））①裝置為原電池鐵為負(fù)極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負(fù)極被腐蝕，鐵做正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)；①組裝置中鐵電極腐蝕最快；正極反應(yīng)是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③裝置中鐵被保護(hù)；裝置③中發(fā)生的是電解飽和食鹽水的反應(yīng)，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
故答案為：①； O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③； 2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（2）FePO₄+Li?LiFePO₄  放電過程是原電池，鋰離子帶正電荷，向著原電池的正極移動；總反應(yīng)方程式減去負(fù)極反應(yīng)得到正極電極反應(yīng)：FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄，
故答案為：正；FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄．

點評 本題考查較為綜合，涉及金屬腐蝕與防護(hù)、原電池工作原理等知識，題目難度中等，注意掌握原電池、電解池工作原理，明確常見金屬腐蝕與防護(hù)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．