Question

（14分）某研究小組對鐵生銹進行研究：

（1）經過較長時間后，甲同學觀察到的現象是：上圖中的鐵釘最容易生銹的是     （填字母），鐵銹的主要成分是             
（2）根據實驗條件判斷，在鐵釘的銹蝕過程中，正極的電極反應為               
（3）鐵生銹的外部條件是                             ；在此條件下，鐵釘發生吸氧腐蝕轉化為Fe（OH）₂的電池反應方程式為                                       
（4）若為了防止鐵釘生銹，該小組同學想在鐵釘表面鍍上一層金屬，該金屬最好是     
A. 錫         B. 銅         C. 鋅    
（5）鋼鐵容易腐蝕，工業生產中常需對鋼鐵進行“發藍”處理，以有效避免或減緩鋼鐵的腐蝕。所謂“發藍”，就是在鋼鐵零件等進行氧化處理，使其表面形成一層致密的藍黑色氧化膜。發藍處理過程可表示如下：

①步驟Ⅲ用除銹液（15%的硫酸溶液）浸泡鐵件的目的在于除去鐵表面的鐵銹，該步反應的離子方程式為___________________________________。
②為檢驗經過步驟Ⅳ處理的鐵件是否合格，常往成品表面滴上5%的硫酸銅溶液，如果成品不合格（即鐵件表面有微小松孔，未形成致密的氧化膜），一段時間將觀察到的現象為__________________________。
③除銹后的鐵件在發藍液（NaNO₂、NaNO₃及NaOH組成的混合液）中浸泡（步驟IV），發生了復雜的化學反應：
反應一：____Fe ＋____NaNO₂ ＋___NaOH —____Na₂FeO₂ ＋____H₂O ＋___NH₃↑
反應二：8Fe＋3NaNO₃ ＋ 5NaOH ＋ 2H₂O ＝ 4Na₂Fe₂O₄ ＋ 3 NH₃↑
反應三：Na₂FeO₂ ＋ Na₂Fe₂O₄ ＋ 2H₂O ＝ Fe₃O₄ ＋ 4NaOH
配平“反應一”的化學方程式（將系數直接填在橫線上）。若要循環使用發藍液，從理論角度分析，需要往使用過的發藍液中_________
A. 只需加入NaNO₂                    B. 只需加入NaNO₂和NaNO₃
C. 需要加入NaNO₂、NaNO₃和NaOH     D. 不需加入任何物質而直接使用

Answer 1

（14分）（1）A，  Fe₂O₃（或 Fe₂O₃· xH₂O）
（2）O₂＋2 H₂O＋4e^－＝ 4 OH^－
（3）潮濕的空氣（或氧氣與水）；    2Fe ＋O₂ ＋2 H₂O＝2 Fe(OH)₂
（4）C    （5）① Fe₂O₃＋6 H^＋＝2 Fe^3＋＋3 H₂O
②鐵制品表面有紅色固體析出③ 3、1、5、3、1、1；B

（1）B、C都不能隔絕空氣，防止鐵發生電化學腐蝕，而A不能，所以最容易倍腐蝕的是A。鐵銹的主要成分是Fe₂O₃（或 Fe₂O₃· xH₂O）。
（2）在鐵的電化學腐蝕中，鐵作負極，由于溶液的酸性很弱，所以正極是氧氣得到電子，即反應式為O₂＋2 H₂O＋4e^－＝ 4 OH^－。
（3）鐵要腐蝕電化學腐蝕，則必須處在潮濕的空氣（或氧氣與水），反應的總反應式是2Fe ＋O₂ ＋2 H₂O＝2 Fe(OH)₂.
(4)由于鍍層一旦敗損之后容易腐蝕電化學腐蝕，所以作鍍金屬性比鐵強的金屬，所以答案選C。
（5）①鐵銹的主要成分是氧化鐵，和稀硫酸反應的方程式為Fe₂O₃＋6 H^＋＝2 Fe^3＋＋3 H₂O。
②因為鐵的活潑性強于銅，鐵能和硫酸銅反應置換出銅，所以鐵制品表面有紅色固體析出。
③在反應中鐵失去電子作還原劑，化合價從0價升高到＋2價。氧化劑是亞硝酸鈉，氮元素的化合價從＋3價降低到－3價，變化6個單位，即氧化劑和還原劑的物質的量之比是1︰3的，所以方程式為3Fe ＋NaNO₂ ＋5NaOH＝3Na₂FeO₂ ＋H₂O ＋NH₃↑。將3個反應合并即得到12Fe＋NaNO₃＋4NaNO₂＋10H₂O=4Fe₃O₄＋5NH₃↑＋5NaOH，這說明反應中消耗的是硝酸鈉和亞硝酸鈉，所以需要補充二者，答案選B。