(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护,其中Y为NaCl。为减缓铁的腐蚀:
①若X为碳棒,开关K应置于___(填字母,下同)处,②若X为锌, 开关K应置于____处。
(2)在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,地上还铺有地铁、城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道形成回路时,就会引起后者的腐蚀。为表示其原理,某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁,电解质均为NaCl溶液)。
你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是____;图c中的总反应方程式是_____;
Ⅱ.1L某溶液中含有的离子如下表:
用惰性电极电解该溶液,当电路中有5mole-通过时,溶液的c(H+)=___mol/L(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。
【答案】Ⅰ.(1)①N,②M
(2)acd,Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑;
Ⅱ.1
【解析】(1)若X为碳棒,为减缓铁件的腐蚀,开关K应置于N处,构成电解池,Fe为阴极,在阴极上发生还原反应,Fe被保护;若X为锌,开关K置于M处,构成了原电池。由于金属活动性Zn>Fe,所以Zn作原电池的负极,Fe为正极,负极上Zn失去电子变为Zn2+,Fe上得到电子,发生还原反应,该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法;
(2)a、该装置是电解池,阳极失去电子被氧化,可以模拟金属管道的腐蚀原理,a正确;b、该装置不能构成闭合回路,不能模拟金属管道的腐蚀原理,b错误;c、该装置是电解池,阳极失去电子被氧化,可以模拟金属管道的腐蚀原理,c正确;d、该装置是电解池,阳极失去电子被氧化,可以模拟金属管道的腐蚀原理,d正确;答案选acd。其中c装置中铁失去电子,阴极溶液中的氢离子得到电子,电解的总反应式为Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑;
Ⅱ.根据溶液的电中性原则可知x=2×2+1×3-4×1=3。阳极首先是氯离子放电,即2Cl――2e-=Cl2↑,然后是溶液中的氢氧根放电。阴极首先是铜离子放电,即Cu2++2e-=Cu,然后是氢离子放电。当电路中有5mole-通过时,第一阶段相当于是1.5mol氯化铜放电,第二阶段香相当于是0.5mol硝酸铜放电,第三阶段相当于是0.05mol水,其中第二阶段产生氢离子,物质的量是1mol,所以溶液中氢离子的浓度是1mol÷1L=1.0mol/L。
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