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铁的腐蚀与防护与生产生活密切相关。
Ⅰ.研究铁的腐蚀
实验步骤如下:
步骤1:将铁粉放置于0.002mol⋅L-1CuSO4溶液中浸泡,过滤后用水洗涤。
步骤2:向15.00mL1mol⋅L-1NaCl溶液(用盐酸调pH=1.78)中加入浸泡过的Fe粉。
步骤3:采集溶液pH随时间变化的数据。

(1)第一阶段,主要发生析氢腐蚀,Cu上发生的电极反应为
2H++2e-=H2
2H++2e-=H2

(2)第二、三阶段主要发生吸氧腐蚀。
①选取b点进行分析,经检验溶液中含有Fe2+,写出Fe被腐蚀的总反应
2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O
2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O

②取b点溶液向其中滴加KSCN无明显现象,加入稀盐酸后立即变红。写出b点Fe2+被氧化的离子方程式
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+

③依据b点发生的反应,分析第二阶段pH上升的原因是
相同时间内,铁被氧化为Fe2+消耗H+的量大于Fe2+被氧化为产生H+的量
相同时间内,铁被氧化为Fe2+消耗H+的量大于Fe2+被氧化为产生H+的量

Ⅱ.研究铁的防护
(3)在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀
已知:Zn2+放电的速率缓慢且平稳,有利于得到致密、细腻的镀层。
①镀件Fe应与电源的
负极
负极
相连。
②向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,将Zn2+转化为[Zn(CN)4]2-,电解得到的镀层更加致密、细腻,原因是
通过反应Zn2++4CN-=[Zn(CN)4]2-,降低了c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减慢,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的作用
通过反应Zn2++4CN-=[Zn(CN)4]2-,降低了c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减慢,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的作用

(4)电镀后的废水中含有CN-,一种测定其含量的方法是:取废水50mL,再加KI溶液1mL,用cmol⋅L-1AgNO3溶液滴定,消耗AgNO3溶液VmL。已知:Ag++2CN-⇌[Ag(CN)2]-(无色)K=1.0×1021,Ag++I-⇌AgIK=1.2×1016
①滴定终点的现象是
溶液中产生黄色沉淀,现象稳定不变时达终点
溶液中产生黄色沉淀,现象稳定不变时达终点

②废水中CN-的含量是
52
c
V
50
52
c
V
50
g⋅L-1(填计算式)。

【答案】2H++2e-=H2↑;2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O;4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+;相同时间内,铁被氧化为Fe2+消耗H+的量大于Fe2+被氧化为产生H+的量;负极;通过反应Zn2++4CN-=[Zn(CN)4]2-,降低了c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减慢,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的作用;溶液中产生黄色沉淀,现象稳定不变时达终点;
52
c
V
50
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:179引用:4难度:0.5
相似题
  • 1.某小组同学对铁的腐蚀与保护进行如下探究设计。请回答下列问题

    (1)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液润湿后,至于图一所示装置中将导管c中液柱逐渐上升至高于试管b中液面,其原因是试管a中发生了
     
    腐蚀化学方程式表示其变化
     
    ,试管a外壁逐渐变热,推测后续导管c液柱可能会逐渐
     

    (2)学生甲用图一装置只将“NaCl溶液”改为“稀醋酸”润湿,此时碳粉电极反应式为
     
    ,此时可观察到的现象为
     

    (3)学生乙用图二装置验证牺牲阳极的阴极保护法的效果,烧杯内盛有(3%NaCl溶液),当连接好的装置一段时间后,直接向铁及附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液,发现溶液中有特征蓝色沉淀产生,于是得出结论,此装置不能有效保护铁电极。
    ①你对此评论为
     
    (填“合理”或“不合理”),请用必要的文字和化学用语进行分析
     

    ②当实验方案为
     
    时,观察不到明显现象,得出结论:该装置能有效保护铁。
    (4)学生丙用图三装置对铁电极进行外加电流的阴极保护实验,A电极反应式为
     
    ,B电极材料是
     

    发布:2024/6/27 10:35:59组卷:26引用:1难度:0.6
  • 2.《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的热爱与坚守,也令人体会到化学方法在文物保护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下。
    (1)检测锈蚀产物
    主要成分的化学式
    Fe3O4 Fe2O3•H2O FeO(OH) FeOCl
    铁器在具有O2
     
    等环境中容易被腐蚀。
    (2)分析腐蚀原理:一般认为,铁经过了如下腐蚀循环。
    Ⅰ.Fe转化为Fe2+
    Ⅱ.Fe2+在自然环境中形成FeO(OH),该物质中铁元素的化合价为
     

    Ⅲ.FeO(OH)和Fe2+反应形成致密的Fe3O4保护层,Fe2+的作用是
     

    a.氧化剂
    b.还原剂
    c.既不是氧化剂也不是还原剂
    Ⅳ.Fe3O4保护层被氧化为FeO(OH),如此往复腐蚀。
     
    Fe3O4+
     
    O2+
     
    H2O═
     
    FeO(OH)(将反应补充完整)
    (3)研究发现,Cl-对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复:脱氯、还原,形成Fe3O4保护层,方法如下:
    将铁器浸没在盛有0.5mol/L Na2SO3、0.5mol/L NaOH溶液的容器中,缓慢加热至60~90℃.一段时间,取出器物,用NaOH溶液洗涤至无Cl-
    ①检测洗涤液中无Cl-的方法是
     

    ②脱氯反应:FeOCl+OH-═FeO(OH)+Cl-.离子反应的本质是离子浓度的减小,FeOCl与FeO(OH)的溶解度更小的是
     

    ③Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是
     

    发布:2024/6/27 10:35:59组卷:116引用:2难度:0.6
  • 3.某化学研究小组创新设计了铁的生锈实验,并对铁锈成分进行测定.实验1:铁的快速生锈先在如图1玻璃管中注满饱和食盐水,一段时间后排净食盐水.打开图1下端止水夹,5min左右就可看到红墨水开始缓慢上升,40min左右就能明显地观察到铁丝网表面有铁锈生成.

    (1)排出图1玻璃管中食盐水的操作为
     

    (2)用图1装置进行实验,观察到红墨水上升到刻度“1”的位置,由此可得出的一个结论是
     

    (3)现要探究食盐水浓度和铁生锈速率的关系.请简述你所设计的实验方案:
     

    实验2:铁锈成分的测定为确定铁锈成分(Fe2O3•xH2O)中的x值,称取铁锈a g,进行如下实验.
    方案1:利用图2装置进行实验
    (4)点燃酒精灯之前,必须进行的实验操作是
     

    (5)从安全角度考虑,图2装置的明显缺陷是
     

    (6)为达到实验目的,实验中要测定的数据是
     

    方案2:将铁锈溶于过量稀硫酸,向所得溶液中滴加b mol•L-1KI溶液至刚好反应,3次实验平均消耗该KI溶液V mL.
    (7)实验中应选用的指示剂是
     

    (8)测得铁锈中x值为
     

    发布:2024/10/27 17:0:2组卷:96引用:1难度:0.1
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