Question

【題目】(1)鐵在生產和生活中有著廣泛的應用。某研究性學習小組設計了如下圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護。

在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是_____________(填裝置序號)，該裝置中正極電極反應式為___________________________；為防止金屬Fe被腐蝕，效果最好的為上述的_____________(填裝置序號)裝置原理進行防護；裝置③中總反應的離子方程式為__________________________________________________。

(2)燃料電池作為新型電池，越來越多地應用于日常生活，該學習小組設計了以下電池：將兩個多孔的石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構成燃料電池。其中通入CH4的電極是電極反應式___________________________________，電池工作期間，OH－應向_______極移動。

Answer 1

【答案】 ① O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ③ 2Cl－＋2H2O通電Cl2↑＋H2↑＋2OH－ CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O 負

【解析】（1）①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；（2）堿性甲烷燃料電池，具有還原性的甲烷為原電池的負極，發生氧化反應，電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，原電池工作時，電子從負極經外電路流向正極，電解質溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。

（1））①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；①組裝置中鐵電極腐蝕最快；正極反應是氧氣得到電子發生還原反應，電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-；②③裝置中鐵被保護，但裝置③中發生的是電解飽和食鹽水的反應，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發生還原反應，反應離子方程式為：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，③保護最好；（2）通入CH4的電極為負極，電極反應為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應：O2+2H2O+4e-=4OH-，燃料電池工作時，溶液中的陰離子OH-向負極移動。