Question

（14分） 某研究小组对铁生锈进行研究：

（1）经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：上图中的铁钉最容易生锈的是      （填字母），铁锈的主要成分是             

（2）根据实验条件判断，在铁钉的锈蚀过程中，正极的电极反应为               

（3）铁生锈的外部条件是                              ；在此条件下，铁钉发生吸氧腐蚀转化为Fe（OH）₂的电池反应方程式为                                       

（4）若为了防止铁钉生锈，该小组同学想在铁钉表面镀上一层金属，该金属最好是     

A. 锡         B. 铜         C. 锌    

（5）钢铁容易腐蚀，工业生产中常需对钢铁进行“发蓝”处理，以有效避免或减缓钢铁的腐蚀。所谓“发蓝”，就是在钢铁零件等进行氧化处理，使其表面形成一层致密的蓝黑色氧化膜。发蓝处理过程可表示如下：

① 步骤Ⅲ用除锈液（15%的硫酸溶液）浸泡铁件的目的在于除去铁表面的铁锈，该步反应的离子方程式为___________________________________。

② 为检验经过步骤Ⅳ处理的铁件是否合格，常往成品表面滴上5%的硫酸铜溶液，如果成品不合格（即铁件表面有微小松孔，未形成致密的氧化膜），一段时间将观察到的现象为__________________________。

③ 除锈后的铁件在发蓝液（NaNO₂、NaNO₃及NaOH组成的混合液）中浸泡（步骤IV），发生了复杂的化学反应：

反应一：____Fe ＋____NaNO₂ ＋___NaOH —____Na₂FeO₂ ＋____H₂O ＋___NH₃↑

反应二：8Fe＋3NaNO₃ ＋ 5NaOH ＋ 2H₂O ＝ 4Na₂Fe₂O₄ ＋ 3 NH₃↑

反应三：Na₂FeO₂ ＋ Na₂Fe₂O₄ ＋ 2H₂O ＝ Fe₃O₄ ＋ 4NaOH

配平“反应一”的化学方程式（将系数直接填在横线上）。若要循环使用发蓝液，从理论角度分析，需要往使用过的发蓝液中_________

A. 只需加入NaNO₂                    B. 只需加入NaNO₂和NaNO₃

C. 需要加入NaNO₂、NaNO₃和NaOH     D. 不需加入任何物质而直接使用

Answer

（14分）（1）A，  Fe2O3（或 Fe2O3· xH2O）

（2）O2＋2 H2O＋4e－＝ 4 OH－

（3）潮湿的空气 （或氧气与水） ；    2Fe ＋O2 ＋2 H2O＝2 Fe(OH)2

（4）C     （5）① Fe2O3＋6 H＋ ＝2 Fe3＋＋3 H2O

 ② 铁制品表面有红色固体析出③ 3、1、5、3、1、1；B

【解析】（1）B、C都不能隔绝空气，防止铁发生电化学腐蚀，而A不能，所以最容易倍腐蚀的是A。铁锈的主要成分是Fe2O3（或 Fe2O3· xH2O）。

（2）在铁的电化学腐蚀中，铁作负极，由于溶液的酸性很弱，所以正极是氧气得到电子，即反应式为O2＋2 H2O＋4e－＝ 4 OH－。

（3）铁要腐蚀电化学腐蚀，则必须处在潮湿的空气 （或氧气与水），反应的总反应式是2Fe ＋O2 ＋2 H2O＝2 Fe(OH)2.

(4)由于镀层一旦败损之后容易腐蚀电化学腐蚀，所以作镀金属性比铁强的金属，所以答案选C。

（5）①铁锈的主要成分是氧化铁，和稀硫酸反应的方程式为Fe2O3＋6 H＋ ＝2 Fe3＋＋3 H2O。

②因为铁的活泼性强于铜，铁能和硫酸铜反应置换出铜，所以铁制品表面有红色固体析出。

③在反应中铁失去电子作还原剂，化合价从0价升高到＋2价。氧化剂是亚硝酸钠，氮元素的化合价从＋3价降低到－3价，变化6个单位，即氧化剂和还原剂的物质的量之比是1︰3的，所以方程式为3Fe ＋NaNO2 ＋5NaOH＝3Na2FeO2 ＋H2O ＋NH3↑。将3个反应合并即得到12Fe＋NaNO3＋4NaNO2＋10H2O=4Fe3O4＋5NH3↑＋5NaOH，这说明反应中消耗的是硝酸钠和亚硝酸钠，所以需要补充二者，答案选B。