Question

铁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下图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，烧杯内液体均为饱和食盐水。

①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)，该装置中正极反应式为__。

②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。

(2)通信用磷酸铁锂电池有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，正极反应式为M_1-xFe_xPO₄+e^-+Li⁺=LiM_1-xFe_xPO₄，其原理如图所示。

①放电时，电流由___电极经负载流向___电极；负极反应式为____。

②该电池工作时Li⁺移向___电极；充电时石墨电极接电源的____极。

③该电池的总反应方程式为____。

Answer

① O2+2H2O+4e－ = 4OH－ ②③ 磷酸铁锂 石墨 LiC6－e－ = Li++6C 磷酸铁锂 负 M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C

【解析】

(1)①中铁作负极，铜为正极，②中锌为负极，铁为正极，是牺牲阳极的阴极保护法；③中铁为阴极，石墨为阳极，是外加电源的阴极保护法。

(2)①放电时，石墨电极LiC6失去电子变为锂离子，为负极，左边为正极；②原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；③将正负极电极反应式相加得到总反应方程式。

(1)①在相同条件下，①中铁作负极，铜作正极，铁被腐蚀，腐蚀较快，②中锌为负极，铁为正极，铁受到一定保护，是牺牲阳极的阴极保护法，③中铁为阴极，石墨为阳极，铁受到保护，是外加电源的阴极保护法，因此三组装置中铁电极腐蚀最快的是①，该装置是吸氧腐蚀，因此正极反应式为O2+2H2O+4e－ = 4OH－；故答案为：①；O2+2H2O+4e－ = 4OH－。

②根据前面分析得到为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③装置原理进行防护；故答案为：②③。

(2)①放电时，石墨电极LiC6失去电子变为锂离子，作负极，因此电流由磷酸铁锂(正极)电极经负载流向石墨(负极)电极；负极反应式为LiC6－e－ = Li++6C；故答案为：磷酸铁锂；石墨；LiC6－e－ = Li++6C。

②原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；因此该电池工作时Li+移向正极即磷酸铁锂电极；放电时，石墨电极为负极，则充电时石墨电极接电源的负极；故答案为：磷酸铁锂；负。

③该电池的负极反应是LiC6－e－ = Li++6C，正极反应是M1-xFexPO4+e－+Li+=LiM1-xFexPO4，因此总反应方程式为M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C；故答案为：M1-xFexPO4+LiC6XLiM1-xFexPO4+6C。