Question

【題目】鐵及其化合物在生產(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(jì)了如下圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)，燒杯內(nèi)液體均為飽和食鹽水。

①在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是__(填裝置序號(hào))，該裝置中正極反應(yīng)式為__。

②為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述___(填裝置序號(hào))裝置原理進(jìn)行防護(hù)。

(2)通信用磷酸鐵鋰電池有體積小、重量輕、高溫性能突出、可高倍率充放電、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)。磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極材料的一種鋰離子二次電池，放電時(shí)，正極反應(yīng)式為M1-xFexPO4+e-+Li+=LiM1-xFexPO4，其原理如圖所示。

①放電時(shí)，電流由___電極經(jīng)負(fù)載流向___電極；負(fù)極反應(yīng)式為____。

②該電池工作時(shí)Li+移向___電極；充電時(shí)石墨電極接電源的____極。

③該電池的總反應(yīng)方程式為____。

Answer 1

【答案】① O2+2H2O+4e－ = 4OH－ ②③ 磷酸鐵鋰 石墨 LiC6－e－ = Li++6C 磷酸鐵鋰 負(fù) M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C

【解析】

(1)①中鐵作負(fù)極，銅為正極，②中鋅為負(fù)極，鐵為正極，是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；③中鐵為陰極，石墨為陽(yáng)極，是外加電源的陰極保護(hù)法。

(2)①放電時(shí)，石墨電極LiC6失去電子變?yōu)殇囯x子，為負(fù)極，左邊為正極；②原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；③將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得到總反應(yīng)方程式。

(1)①在相同條件下，①中鐵作負(fù)極，銅作正極，鐵被腐蝕，腐蝕較快，②中鋅為負(fù)極，鐵為正極，鐵受到一定保護(hù)，是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，③中鐵為陰極，石墨為陽(yáng)極，鐵受到保護(hù)，是外加電源的陰極保護(hù)法，因此三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是①，該裝置是吸氧腐蝕，因此正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e－ = 4OH－；故答案為：①；O2+2H2O+4e－ = 4OH－。

②根據(jù)前面分析得到為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述②③裝置原理進(jìn)行防護(hù)；故答案為：②③。

(2)①放電時(shí)，石墨電極LiC6失去電子變?yōu)殇囯x子，作負(fù)極，因此電流由磷酸鐵鋰(正極)電極經(jīng)負(fù)載流向石墨(負(fù)極)電極；負(fù)極反應(yīng)式為LiC6－e－ = Li++6C；故答案為：磷酸鐵鋰；石墨；LiC6－e－ = Li++6C。

②原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；因此該電池工作時(shí)Li+移向正極即磷酸鐵鋰電極；放電時(shí)，石墨電極為負(fù)極，則充電時(shí)石墨電極接電源的負(fù)極；故答案為：磷酸鐵鋰；負(fù)。

③該電池的負(fù)極反應(yīng)是LiC6－e－ = Li++6C，正極反應(yīng)是M1-xFexPO4+e－+Li+=LiM1-xFexPO4，因此總反應(yīng)方程式為M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C；故答案為：M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C。