Question

6．（a）鐵元素在人類生活中扮演著非常重要的角色，不僅僅是重要的建筑材料，也是人體必須的微量元素．每年鋼鐵的腐蝕帶來巨大的經(jīng)濟損失．某校研究小組在實驗室中模擬鋼鐵在自然環(huán)境下的腐蝕，設置如下裝置（圖A-C），幾天后觀察結(jié)果：

請回答下列問題：
（1）請比較以上三個裝置中右側(cè)導管中紅墨水的高度：A＞C＞B．請寫出A裝置中，鋼鐵銹蝕時正極反應的電極反應式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（2）鋼鐵的防腐有重大的意義，生活中常將金屬制品放在干燥處或者涂上礦物油予以保護，現(xiàn)請你從電化學角度設計一種方法保護下圖中鋼鐵以免被腐蝕，請將圖D完成：
（b）下面是一種常見補鐵藥品說明書中的部分內(nèi)容：該藥品含F(xiàn)e²⁺：33%～36%，不溶于水但能溶于人體中的胃酸，與Vc（維生素C）同服可增加本品吸收．某乙同學采用在酸性條件下用高錳酸鉀標準溶液滴定的方法測定該藥品是否合格，反應原理為：5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，準確稱量上述藥品10.00g，將其全部溶于試劑1中，配制成1000mL溶液，取出20.00mL，用0.0200mol/L的KMnO₄溶液滴定，用去KMnO₄溶液12.00mL．
（3）該實驗中的試劑1是C（填序號）．
A．蒸餾水B．稀鹽酸C．稀硫酸D．稀硝酸
（4）請簡述判斷滴定終點的現(xiàn)象：當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達滴定終點．
（5）請通過計算，說明該藥品含鐵量是否合格合格（填“合格”或“不合格”）（Fe的摩爾質(zhì)量為56g/mol）

Answer 1

分析 （1）強酸性條件下，鐵發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A裝置溶液呈中性，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
（2）作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護；
（3）試劑1起溶解作用，鹽酸、稀硫酸均可，但試劑2不能用鹽酸，易被高錳酸鉀氧化，影響實驗測定，則該實驗中的試劑2與甲同學設計的實驗中的試劑1都可以是稀硫酸；
（4）KMnO₄溶液用酸式滴定管盛放，滴定時左手旋轉(zhuǎn)活塞，滴入樣品溶液中，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達滴定終點；
（5）設含亞鐵離子為xmol，則
5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
 5        1
 x        0.02mol×12×0.001L，
x=1.2×10^-3mol，
1000mL溶液，取出20.00mL，則藥品中含n（Fe²⁺）=0.0200mol/L×12.00×10^-3L×5×$\frac{1000mL}{20mL}$=0.0600mol，
m（Fe²⁺）=0.0600mol×56g/mol=3.36g，
含“鐵”量為：$\frac{3.36g}{10g}$×100%=33.6%，
依據(jù)說明書中的部分內(nèi)容可知該藥品含F(xiàn)e²⁺33%～36%，判斷該藥品是否合格．

解答 解：（1）強酸性條件下，鐵發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A裝置溶液呈中性，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，B、C溶液呈酸性，鐵發(fā)生析氫腐蝕，但B中酸性較強，所以鐵發(fā)生腐蝕嚴重，發(fā)生吸氧腐蝕時左邊試管中壓強減小，右邊導管中紅墨水上升，B、C右邊導管中紅墨水下降，且B下降比C多，所以右側(cè)導管中紅墨水高度：A＞C＞B；
A中鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：A＞C＞B；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護，所以Fe可以連接比鐵活潑的金屬或連接電源負極，即犧性陽極的陰極保護法或外加電流的陰極保護法，答：可采用犧性陽極的陰極保護法或外加電流的陰極保護法．
（3）試劑1起溶解作用，鹽酸、稀硫酸均可，但試劑2不能用鹽酸，易被高錳酸鉀氧化，影響實驗測定，則該實驗中的試劑2與甲同學設計的實驗中的試劑1都可以是稀硫酸，故答案為：C；
（4）KMnO₄溶液用酸式滴定管盛放，滴定時左手旋轉(zhuǎn)活塞，滴入樣品溶液中，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達滴定終點；
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達滴定終點；
（5）設含亞鐵離子為xmol，則
5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
 5        1
 x        0.02mol×12×0.001L，
x=1.2×10^-3mol，
1000mL溶液，取出20.00mL，則藥品中含n（Fe²⁺）=0.0200mol/L×12.00×10^-3L×5×$\frac{1000mL}{20mL}$=0.0600mol，
m（Fe²⁺）=0.0600mol×56g/mol=3.36g，
含“鐵”量為：$\frac{3.36g}{10g}$×100%=33.6%，
說明書中的部分內(nèi)容可知該藥品含F(xiàn)e²⁺33%～36%，則該藥品含“鐵”量合格，
故答案為：合格．

點評 本題考查金屬腐蝕與防護，明確原電池原理和電解池原理即可解答，知道鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕的條件、區(qū)別，知道防止金屬被腐蝕的方法，題目難度不大．