Question

10．鐵、鋁及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）工業(yè)上冶煉鋁的化學(xué)方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．
（2）我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流．電池總反應(yīng)為4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，則負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e^-=Al³⁺．
（3）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖1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（填序號(hào)），為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述②③（填序號(hào)）裝置原理進(jìn)行防護(hù)．
（4）如圖2所示，若電解5min時(shí)C池中鐵棒質(zhì)量增加2.16g，據(jù)此回答：則該電源電極Y名稱為負(fù)極，流過(guò)導(dǎo)線的電子物質(zhì)的量是0.02mol，A池中碳棒上的電極反應(yīng)式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑，B池中粗銅電極上存在的電極反應(yīng)式是Cu-2e^-=Cu²⁺，C池中一段時(shí)間后硝酸銀溶液濃度不變（填增大，減小或不變）．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上冶煉鋁是電解熔融的氧化鋁得到；
（2）電池總反應(yīng)為4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，原電池中鋁失電子做負(fù)極被氧化；
（3）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)，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)，根據(jù)電極的腐蝕速率關(guān)系來(lái)判斷；
（4）如圖2所示，若電解5min時(shí)C池中鐵棒質(zhì)量增加2.16g，則鐵棒為陰極，Ag電極為陽(yáng)極，依次純銅做陰極，粗銅做陽(yáng)極，A中鐵棒做陰極，碳棒做陽(yáng)極，X為正極，Y為負(fù)極，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)，結(jié)合電解過(guò)程中電極上電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）工業(yè)上冶煉鋁的化學(xué)方程式是：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（2）我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流．電池總反應(yīng)為4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，鋁做負(fù)極失電子被氧化，則負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e^-=Al³⁺，
故答案為：Al-3e^-=Al³⁺；
（3）①裝置為原電池鐵為負(fù)極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負(fù)極被腐蝕，鐵做正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)；①組裝置中鐵電極腐蝕最快，正極反應(yīng)是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②中負(fù)極上金屬鋅失電子，電極反應(yīng)為：Zn-2e^-=Zn²⁺，金屬鐵被保護(hù)，此時(shí)金屬鐵可以采犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，裝置③中發(fā)生的是電解飽和食鹽水的反應(yīng)，陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極鐵被保護(hù)，
故答案為：①；②③；
（4）如圖2所示，若電解5min時(shí)C池中鐵棒質(zhì)量增加2.16g，則C中鐵棒為陰極，電極反應(yīng)為：Ag⁺+e^-=Ag，增大的質(zhì)量為析出銀的質(zhì)量，物質(zhì)的量=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量為0.02mol，Ag電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：Ag-e^-=Ag⁺，C池為電鍍池電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)濃度不變，
分析判斷，B裝置中依次純銅做陰極，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，粗銅做陽(yáng)極，電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，A裝置中鐵棒做陰極，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，碳棒做陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，X為正極，Y為負(fù)極，
故答案為：負(fù)極；  0.02mol； 2Cl^--2e^-=Cl₂↑；Cu-2e^-=Cu²⁺；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬腐蝕與防護(hù)的方法和應(yīng)用、原電池和電解池的工作原理應(yīng)用知識(shí)，注意原電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)方法是基礎(chǔ)，題目難度中等．