Question

 某遠(yuǎn)洋船只的船殼浸水面積為4500m²，其與鋅塊相連而被保護(hù)，額定電流密度為15.0mA/m²，預(yù)定保護(hù)期限為兩年�？蛇x擇的鋅塊有兩種，每塊的質(zhì)量分別為15.7kg和25.9kg，通過每塊鋅塊的電流強(qiáng)度分別為0.92A和1.2A。試通過計算說明，為達(dá)到上述保護(hù)船體的目的，最少各需幾塊鋅塊？用哪種鋅塊更合理，為什么？(1mol電子的電量為9.65×10⁴C，1年按365天計）

Answer 1

見分析
【試題分析】
本題是原電池知識在實際生活中應(yīng)用的典范，考查了同學(xué)們應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
由鋅塊、船殼（主要成分是鐵）、海水組成的原電池中，鋅為負(fù)極，鐵為正極，鋅因氧化而被腐蝕，船體則受到保護(hù)，這種防止金屬腐蝕的方法習(xí)慣上被稱為“犧牲陽極保護(hù)法”。依題意知，通過體系的總電量可求出所需鋅塊的質(zhì)量及兩種鋅塊的塊數(shù)，其電流強(qiáng)度必須大于額定電流。最后比較兩種鋅塊電流強(qiáng)度的大小，根據(jù)能否保證兩年保護(hù)期限來選用鋅塊。
體系的額定電流強(qiáng)度為0.0150A/m²×4500m²=67.5A。
兩年間通過的總電量為2×365×24h×60min/h×60s/min×67.5A=4.257×10⁹C。
n（e^-）=4.257×10⁹C/9.65×10⁴C?mol^-1=4.411×10⁴mol
m（Zn）=（4.411×10⁴mol×65.4g?mol^-1÷2）×10^-3kg/g=1.44×10³kg
需用質(zhì)量為15.7kg的鋅塊的塊數(shù)為1.44×10³kg/15.7kg≈92（塊），92×0.92A=84.6A＞67.5A，電流強(qiáng)度可以達(dá)到要求。
需用質(zhì)量為25.9kg的鋅塊的塊數(shù)為1.44×10³kg/25.9kg≈56（塊），56×1.2A=67.2A＜67.5A，電流強(qiáng)度不能達(dá)到要求，應(yīng)該增加1塊鋅塊，即57×1.2A=68.4A>67.5A，這樣電流強(qiáng)度才可以達(dá)到要求。
選用較重的鋅塊更合理，因其電流強(qiáng)度較小，理論上可以保證兩年保護(hù)期限；而用較輕的鋅塊因其電流強(qiáng)度太大，鋅塊容易不到兩年就消耗殆盡。