Question

鐵在地殼中的含量約占 5%左右．鐵礦石的種類很多，重要的有磁鐵礦石（主要成分是Fe₃O₄）、赤鐵礦石（主要成分是 Fe₂O₃）等．
（1）紅熱的鐵能跟水蒸氣反應(yīng)，一種產(chǎn)物與磁鐵礦的主要成分相同，另一種產(chǎn)物是可燃性氣體，則其反應(yīng)的化學方程式為

 

． 該可燃氣體在酸性條件下，可制成燃料電池，寫出該氣體發(fā)生的電極反應(yīng)式

 

．
（2）在常溫下，鐵跟水不起反應(yīng)．但在潮濕的空氣中，鐵很容易生銹（鐵銹的主要成分是 Fe₂0₃）而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一．鐵生銹的化學原理如下，請你用離子方程式和化學方程式補充完整．
①原電池反應(yīng)：負極：2Fe-4e^-=2Fe²⁺、正極：

 

；
②氫氧化物的形成：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH） ₂↓

 

．
③氫氧化物的分解：2Fe（OH）₃=Fe₂O₃+3H₂O．
（3）為了防止鐵生銹，可在鐵制品表面鍍上一層銅（如圖裝置），a為

 

 （填“正極”或“負極”），鐵制品表面發(fā)生的電極反應(yīng)式 為

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,金屬的電化學腐蝕與防護

專題：電化學專題

分析：（1）金屬鐵在高溫下和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，根據(jù)燃料電池的工作原理來回答；
（2）金屬鐵在潮濕的空氣下發(fā)生吸氧腐蝕，根據(jù)原電池原理來書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)；
（3）在鐵制品表面鍍上一層銅，則金屬銅是陽極，鐵是陰極，電解質(zhì)是含有銅離子的鹽，根據(jù)電解池的工作原理來回答．

解答： 解：（1）金屬鐵在高溫下和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，即3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂，在酸性條件下，制成氫氧燃料電池，負極反應(yīng)為：H₂-2e^-=2H⁺，故答案為：3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；H₂-2e^-=2H⁺；
（2）①金屬鐵在潮濕的空氣下發(fā)生吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的過程，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②氫氧化亞鐵易被空氣中的氧氣氧化，原理是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（3）在鐵制品表面鍍上一層銅，則金屬銅是陽極，和電源的正極相連，正極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，即Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：正極；Cu²⁺+2e^-=Cu．

點評：本題涉及原電池、電解質(zhì)的工作原理知識，注意知識的遷移和應(yīng)用是解題關(guān)鍵，難度中等．