Question

電化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．
（一）如圖1所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察，發(fā)現(xiàn)鐵釘被腐蝕．
（1）若試管內(nèi)液面上升，發(fā)生

吸氧

腐蝕，電極反應(yīng)為負(fù)極：

Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂

；正極：

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．
（2）若試管內(nèi)液面下降，則燒杯中的溶液呈

強(qiáng)酸

性，正極的電極反應(yīng)為：

2H⁺+2e^-═H₂↑

．
（二）如圖2為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池（電極都是惰性電極），請(qǐng)回答：
（1）寫出甲電解池中的電解總反應(yīng)方程式：

2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
（2）若甲槽陰極增重12.8g，則乙槽陽極放出氣體為

Cl₂

，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

4.48L

；檢驗(yàn)該氣體一般用濕潤的淀粉-KI試紙，現(xiàn)象是

試紙變藍(lán)

，發(fā)生的反應(yīng)是

Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-

．
（3）若乙槽剩余液體為400mL，則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為

1mol/L

；電解過程中，乙槽溶液pH的變化為（“升高”、“降低”或“不變”）

升高

．

Answer 1

分析：（一）圖1中，鐵釘含有的碳、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，如果試管內(nèi)液面上升，則說明發(fā)生吸氧腐蝕，如果試管內(nèi)液面下降，則說明發(fā)生析氫腐蝕，在中性或弱酸性溶液中，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，在強(qiáng)酸性溶液中鐵釘發(fā)生析氫腐蝕；
（二）（1）甲電解池中，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式；
（2）乙槽中，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算生成氯氣的體積；用淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)氯氣，氯氣能置換出碘，碘遇淀粉變藍(lán)色；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和氫氧化鈉的關(guān)系式計(jì)算氫氧化鈉的濃度，根據(jù)溶液中氫氧根離子濃度變化確定溶液酸堿性變化．

解答：解：（一）（1）鐵釘含有的碳、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，如果試管內(nèi)液面上升，則說明發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極上鐵失電子生成亞鐵離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，所以電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：吸氧；Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）鐵釘含有的碳、鐵和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，如果試管內(nèi)液面下降，則說明發(fā)生析氫腐蝕，在強(qiáng)酸性溶液中，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，正極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：強(qiáng)酸；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（二）（1）甲裝置中，電極都是惰性電極，所以電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（2）乙槽中陽極上氯離子放電生成氯氣，串聯(lián)電解池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，析出n（Cu）=n（Cl₂），所以陽極上氯氣的體積=

12.8

64

mol×22.4L/mol=4.48L；
氯氣有強(qiáng)氧化性，能置換出碘化鉀中的碘，碘遇淀粉變藍(lán)色，所以濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-，
故答案為：Cl₂；4.48L；試紙變藍(lán)；Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-；  
（3）設(shè)氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度是xmol/L，
2NaCl+2H₂O

電解  .

H₂↑+2NaOH+Cl₂↑ 轉(zhuǎn)移電子
                    2mol            2mol
                    0.4xmol        

12.8

64

mol×2
x=

12.8 64 mol×2×2mol

2mol×0.4mol

=1，
所以氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度是1.0mol/L，電解過程中，乙槽中生成的氫氧化鈉逐漸增大，則溶液的pH逐漸升高，
故答案為：1mol/L；升高．

點(diǎn)評(píng)：本題考查金屬的腐蝕與防護(hù)及電解池原理，注意根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定鋼鐵發(fā)生腐蝕的類型，為易錯(cuò)點(diǎn)．