Question

铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．

（1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护．

在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是        （填装置序号），该装置中正极电极反应式为                   ；为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述         （填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为                         。

（2）新型固体LiFePO₄隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePO₄ + LiLiFePO₄，电解质为含Li⁺的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li⁺自由通过而导电。该电池放电时Li⁺向______极移动（填“正”或“负”），负极反应为Li－e^— ＝Li⁺，则正极反应式为____________。

Answer

（1）①；（2分）O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；（2分）

②③；（2分）2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH﹣；（2分）

（2）正；（2分）；FePO4+Li+e－＝LiFePO4（2分）

【解析】

试题分析：（1）①装置为原电池，铁为负极，被腐蚀；②装置为原电池，锌为负极被腐蚀，铁做正极被保护；③装置为电解池，铁做阴极被保护。所以在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是①，该装置中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；为防止金属Fe被腐蚀，可以采牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的的阴极保护法，即上述②③装置。装置③中铁被保护，实际是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠和氢气和氯气，离子方程式为：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。

（2）原电池中阳离子向正极移动，则该电池放电时Li+向正极移动，负极反应为Li－e— ＝Li+，则根据总反应式可知正极是FePO4 得到电子转化为LiFePO4，正极反应式为FePO4+Li+e－＝LiFePO4。

【考点定位】本题主要是考查金属的腐蚀与防护、电化学原理的应用

【名师点晴】明确金属的电化学腐蚀以及防护原理是答题的关键，金属的电化学保护主要有：1、牺牲阳极的阴极保护法,在被保护的钢铁设备(如海水中的闸门、地下的天然气管道等)上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。2、外加电流的阴极保护法,外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴极(接电源负极)，用惰性电极作为阳极(接电源正极)，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。