《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题：
(1) 热敷袋放出的热量是利用了铁以的形式反应放出的热量。
(2) 加入氯化钠的主要作用是。
(3) 有关的电极反应：负极：，正极：。
(4) 试用化学方程式表明上述变化过程：。

答案： 答案：
(1)原电池
(2)NaCl溶于水，形成电解质溶液
(3)$\mathrm{2Fe-4e^{-}=2Fe^{2+}}$ $\mathrm{2H_{2}O+O_{2}+4e^{-}=4OH^{-}}$
(4)$\mathrm{O_{2}+2Fe+2H_{2}O=2Fe(OH)_{2}}$，$\mathrm{4Fe(OH)_{2}+O_{2}+2H_{2}O=4Fe(OH)_{3}}$，$\mathrm{2Fe(OH)_{3}=Fe_{2}O_{3}· xH_{2}O+(3-x)H_{2}O}$
解析：电解质溶液是中性的，并且具备形成原电池的条件，结合铁锈的存在，可以确定铁发生了吸氧腐蚀。

1. 如图所示，各烧杯中均盛的是海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()


A.②①③④⑤⑥
B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥
D.⑤③②④①⑥

答案： 1.C ②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀的较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。

2. 铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图所示。若上端开口关闭，可得到强还原性的H·(氢原子)；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法正确的是()


A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应均为Fe - 3e⁻ = Fe³⁺
B.鼓入空气时，每生成1 mol·OH有2 mol电子发生转移
C.不鼓入空气时，正极的电极反应为H⁺ + e⁻ = H·
D.处理含有C₂O₄²⁻的污水时，上端开口应关闭

答案： 2.C 在原电池中，铁作负极，电极反应是$\mathrm{Fe-2e^{-}=Fe^{2+}}$，故A错误；鼓入空气时，氧气在正极发生的电极反应为$\mathrm{O_{2}+2H_{2}O+4e^{-}=4OH^{-}}$，每生成1mol·(OH)有1mol电子发生转移，故B错误；不鼓入空气时，正极发生还原反应为$\mathrm{H^{+}+e^{-}=H·}$，故C正确；$\mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}$有还原性，需要用氧化剂把$\mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}$氧化为$\mathrm{CO_{2}}$，所以上端开口应打开，故D错误。

3. 一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表。

下列说法错误的是()

A.当pH ＜ 4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH ＞ 6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH ＞ 14时，正极反应为O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O
D.将碱性溶液煮沸除去氧气后，碳钢腐蚀的速率会减缓

答案： 3.C 当$\mathrm{pH＜4}$时，酸性较强，且主要产物为$\mathrm{Fe^{2+}}$，碳钢主要发生析氢腐蚀，A正确；当$\mathrm{pH＞6}$时，是弱酸性、中性和碱性，且主要产物为$\mathrm{Fe_{2}O_{3}}$等，碳钢主要发生吸氧腐蚀，B正确；当$\mathrm{pH＞14}$时，正极反应为$\mathrm{O_{2}+2H_{2}O+4e^{-}=4OH^{-}}$，C错误；由B项分析知，碱性条件下主要发生吸氧腐蚀，则将碱性溶液煮沸除去氧气后，可以减小吸氧腐蚀的速率，故可以使碳钢腐蚀的速率减缓，D正确。