Question

【題目】鐵及其化合物在生產和生活中有著廣泛的應用。

(1)某研究性學習小組設計了如下圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護，燒杯內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)，該裝置中正極反應式為__。

②為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述___(填裝置序號)裝置原理進行防護。

(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、綠色環保等眾多優點。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，正極反應式為M1-xFexPO4+e-+Li+=LiM1-xFexPO4，其原理如圖所示。

①放電時，電流由___電極經負載流向___電極；負極反應式為____。

②該電池工作時Li+移向___電極；充電時石墨電極接電源的____極。

③該電池的總反應方程式為____。

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 M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C

【解析】

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

(2)①放電時，石墨電極LiC6失去電子變為鋰離子，為負極，左邊為正極；②原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；③將正負極電極反應式相加得到總反應方程式。

(1)①在相同條件下，①中鐵作負極，銅作正極，鐵被腐蝕，腐蝕較快，②中鋅為負極，鐵為正極，鐵受到一定保護，是犧牲陽極的陰極保護法，③中鐵為陰極，石墨為陽極，鐵受到保護，是外加電源的陰極保護法，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，因此正極反應式為O2+2H2O+4e－ = 4OH－；故答案為：①；O2+2H2O+4e－ = 4OH－。

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

(2)①放電時，石墨電極LiC6失去電子變為鋰離子，作負極，因此電流由磷酸鐵鋰(正極)電極經負載流向石墨(負極)電極；負極反應式為LiC6－e－ = Li++6C；故答案為：磷酸鐵鋰；石墨；LiC6－e－ = Li++6C。

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

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