Question

鐵、鋁是現代金屬材料的主角．
（1）寫出Al的原子結構示意圖______；稀硝酸溶液中加入過量鐵粉發生反應的離子反應方程式為______；
（2）已知：鋁的燃燒熱為1675kJ?mol^-1；2Fe（s）+3/2O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-822kJ?mol^-1；則2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）；△H=______；
（3）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護．若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應該置于______處（填“M”或“N”）．若X為鋅，開關K置于M處，則此時鐵棒上發生的電極反應方程式為______；
（4）對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命．鐵制品表面鍍銅可防止其腐蝕，電鍍時為了補充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺濃度恒定，則陽極材料必須為______．

Answer 1

解：（1）根據原子核外電子排布的規律知13號鋁原子結構示意圖為：，鐵能被硝酸氧化為最高價，而過量的鐵和三價鐵又歸中到亞鐵離子，故稀硝酸溶液中加入過量鐵粉發生反應的離子反應方程式為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4 H₂O，故答案為：；3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4 H₂O；
（2）結合鋁的燃燒熱含義，可得4Al（s）+3O_2（g）═2Al₂O_3（S）△H=-4×1675kJ?mol^-1=-6700kJ?mol^-1，根據蓋斯定律，反應2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）的△H=-0.5×1675kJ?mol^-1+822kJ?mol^-1=-2528KJ/mol，故答案為：-2528KJ/mol；
（3）在電解池中金屬作為陰極可以起到保護作用，故為減緩鐵的腐蝕，開關K應該置于N處，若X為鋅，開關K置于M處，則此時為原電池裝置，鐵棒為正極，鋅為負極，鋅發生吸氧腐蝕，鐵電極反應方程式為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故答案為：N；O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
（4）根據電鍍的原理和電鍍裝置的特點，陽極必須為鍍層金屬，故答案為：Cu．
分析：（1）根據原子核外電子的排布規律來回答，根據稀硝酸的氧化性和金屬鐵的還原性來分析反應過程；
（2）根據蓋斯定律來計算反應的焓變；
（3）根據金屬的電化學防護原理和應用來分析；
（4）根據電鍍的原理和電鍍裝置的特點來回答．
點評：本題考查學生有關金屬鐵的性質、原子結構以及電化學和熱化學知識，要求學生具備分析和解決問題的能力．