Question

6．（a）鐵元素在人類生活中扮演著非常重要的角色，不僅僅是重要的建筑材料，也是人體必須的微量元素．每年鋼鐵的腐蝕帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失．某校研究小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋼鐵在自然環(huán)境下的腐蝕，設(shè)置如下裝置（圖A-C），幾天后觀察結(jié)果：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）請(qǐng)比較以上三個(gè)裝置中右側(cè)導(dǎo)管中紅墨水的高度：A＞C＞B．請(qǐng)寫出A裝置中，鋼鐵銹蝕時(shí)正極反應(yīng)的電極反應(yīng)式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（2）鋼鐵的防腐有重大的意義，生活中常將金屬制品放在干燥處或者涂上礦物油予以保護(hù)，現(xiàn)請(qǐng)你從電化學(xué)角度設(shè)計(jì)一種方法保護(hù)下圖中鋼鐵以免被腐蝕，請(qǐng)將圖D完成：
（b）下面是一種常見補(bǔ)鐵藥品說明書中的部分內(nèi)容：該藥品含F(xiàn)e²⁺：33%～36%，不溶于水但能溶于人體中的胃酸，與Vc（維生素C）同服可增加本品吸收．某乙同學(xué)采用在酸性條件下用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的方法測(cè)定該藥品是否合格，反應(yīng)原理為：5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，準(zhǔn)確稱量上述藥品10.00g，將其全部溶于試劑1中，配制成1000mL溶液，取出20.00mL，用0.0200mol/L的KMnO₄溶液滴定，用去KMnO₄溶液12.00mL．
（3）該實(shí)驗(yàn)中的試劑1是C（填序號(hào)）．
A．蒸餾水B．稀鹽酸C．稀硫酸D．稀硝酸
（4）請(qǐng)簡(jiǎn)述判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時(shí)，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達(dá)滴定終點(diǎn)．
（5）請(qǐng)通過計(jì)算，說明該藥品含鐵量是否合格合格（填“合格”或“不合格”）（Fe的摩爾質(zhì)量為56g/mol）

Answer 1

分析 （1）強(qiáng)酸性條件下，鐵發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A裝置溶液呈中性，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護(hù)；
（3）試劑1起溶解作用，鹽酸、稀硫酸均可，但試劑2不能用鹽酸，易被高錳酸鉀氧化，影響實(shí)驗(yàn)測(cè)定，則該實(shí)驗(yàn)中的試劑2與甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中的試劑1都可以是稀硫酸；
（4）KMnO₄溶液用酸式滴定管盛放，滴定時(shí)左手旋轉(zhuǎn)活塞，滴入樣品溶液中，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時(shí)，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達(dá)滴定終點(diǎn)；
（5）設(shè)含亞鐵離子為xmol，則
5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
 5        1
 x        0.02mol×12×0.001L，
x=1.2×10^-3mol，
1000mL溶液，取出20.00mL，則藥品中含n（Fe²⁺）=0.0200mol/L×12.00×10^-3L×5×$\frac{1000mL}{20mL}$=0.0600mol，
m（Fe²⁺）=0.0600mol×56g/mol=3.36g，
含“鐵”量為：$\frac{3.36g}{10g}$×100%=33.6%，
依據(jù)說明書中的部分內(nèi)容可知該藥品含F(xiàn)e²⁺33%～36%，判斷該藥品是否合格．

解答 解：（1）強(qiáng)酸性條件下，鐵發(fā)生析氫腐蝕，中性或弱酸性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A裝置溶液呈中性，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，B、C溶液呈酸性，鐵發(fā)生析氫腐蝕，但B中酸性較強(qiáng)，所以鐵發(fā)生腐蝕嚴(yán)重，發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)左邊試管中壓強(qiáng)減小，右邊導(dǎo)管中紅墨水上升，B、C右邊導(dǎo)管中紅墨水下降，且B下降比C多，所以右側(cè)導(dǎo)管中紅墨水高度：A＞C＞B；
A中鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：A＞C＞B；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護(hù)，所以Fe可以連接比鐵活潑的金屬或連接電源負(fù)極，即犧性陽極的陰極保護(hù)法或外加電流的陰極保護(hù)法，答：可采用犧性陽極的陰極保護(hù)法或外加電流的陰極保護(hù)法．
（3）試劑1起溶解作用，鹽酸、稀硫酸均可，但試劑2不能用鹽酸，易被高錳酸鉀氧化，影響實(shí)驗(yàn)測(cè)定，則該實(shí)驗(yàn)中的試劑2與甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中的試劑1都可以是稀硫酸，故答案為：C；
（4）KMnO₄溶液用酸式滴定管盛放，滴定時(shí)左手旋轉(zhuǎn)活塞，滴入樣品溶液中，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時(shí)，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達(dá)滴定終點(diǎn)；
故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時(shí)，溶液變成紫紅色，且30s保持不變，則到達(dá)滴定終點(diǎn)；
（5）設(shè)含亞鐵離子為xmol，則
5Fe²⁺+8H⁺+MnO₄^-═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
 5        1
 x        0.02mol×12×0.001L，
x=1.2×10^-3mol，
1000mL溶液，取出20.00mL，則藥品中含n（Fe²⁺）=0.0200mol/L×12.00×10^-3L×5×$\frac{1000mL}{20mL}$=0.0600mol，
m（Fe²⁺）=0.0600mol×56g/mol=3.36g，
含“鐵”量為：$\frac{3.36g}{10g}$×100%=33.6%，
說明書中的部分內(nèi)容可知該藥品含F(xiàn)e²⁺33%～36%，則該藥品含“鐵”量合格，
故答案為：合格．

點(diǎn)評(píng) 本題考查金屬腐蝕與防護(hù)，明確原電池原理和電解池原理即可解答，知道鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕的條件、區(qū)別，知道防止金屬被腐蝕的方法，題目難度不大．