Question

3．某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖1）．從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)變化．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）：

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	碳粉/g	鐵粉/g	醋酸/%
①	為以下實(shí)驗(yàn)作參照	0.5	2.0	90.0
②	醋酸濃度的影響	0.5		36.0
③		0.2	2.0	90.0

（2）編號(hào)①實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖2．t₂時(shí)，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，其原因是鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，請(qǐng)?jiān)趫D3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時(shí)電子流動(dòng)方向；此時(shí)，碳粉表面發(fā)生了還原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，其電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，圖1錐形瓶中混合物表面生成了一層紅棕色的鐵銹，取少量鐵銹于試管中，加入稀鹽酸，取少量反應(yīng)之后的溶液檢驗(yàn)其中的Fe³⁺，檢驗(yàn)Fe³⁺最靈敏的試劑是大家熟知的KSCN，可以檢驗(yàn)痕量的Fe³⁺．還可用KI來(lái)檢驗(yàn)：2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂，有資料認(rèn)為這可能是一個(gè)可逆反應(yīng)．Fe³⁺，進(jìn)而證明這是否是一個(gè)可逆反應(yīng)，試?yán)�用�?shí)驗(yàn)室常用儀器、用品及以下試劑設(shè)計(jì)方案并填寫位于答題卷的下表．0.1mol/L的FeCl₃、KI、KSCN、NaOH、H₂SO₄、KMnO₄溶液，CCl₄，蒸餾水．

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①	在試管中加入少量該FeCl3溶液和過(guò)量（填少量、過(guò)量）的KI溶液．	深紅色如期出現(xiàn)
②	將試管中的混合溶液轉(zhuǎn)移至分液漏斗（填儀器）中，倒入一定量的CCl4，塞住活塞，充分振蕩（萃取），靜置．	液體分層，上層接近無(wú)色，下層紫紅色
③	打開(kāi)活塞，先放出下層液體，再?gòu)姆忠郝┒返纳峡谥械钩鏊畬佑谠嚬苤�，加入KSCN溶液	出現(xiàn)血紅色，則反應(yīng)后的混合物中含F(xiàn)e3+，進(jìn)而證明這的確是一個(gè)可逆反應(yīng)；反之則不含F(xiàn)e3+，進(jìn)而證明不是一個(gè)可逆反應(yīng)

Answer 1

分析 （1）鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，可探究不同濃度的醋酸以及不同質(zhì)量的碳粉的影響；
（2）根據(jù)析氫腐蝕與吸氧腐蝕的區(qū)別及錐形瓶中壓強(qiáng)的變化判斷鋼鐵的腐蝕類型；根據(jù)鋼鐵的腐蝕類型及原理標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向；碳粉表明氧氣得到電子生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）證明2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂是可逆反應(yīng)，可在FeCl₃溶液中加入過(guò)量KI溶液，將反應(yīng)后的液體轉(zhuǎn)移至分液漏斗中加入四氯化碳萃取，如液體分層，上層接近無(wú)色，下層紫紅色，說(shuō)明生成I₂，再加入KSCN，如深紅色如期出現(xiàn)，說(shuō)明含有Fe³⁺，為可逆反應(yīng)，否則不是可逆反應(yīng)．

解答 解：（1）①為參照試驗(yàn)，由于②探究醋酸的濃度的影響，則除了醋酸濃度不同外，其它條件必須完全相同，即鐵粉質(zhì)量應(yīng)該為2.0g；
③中只有碳粉含量與①不同，則③為探究碳粉含量的影響，
故答案為：

②			2.0
③	碳粉含量的影響

（2）t₂時(shí)，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，說(shuō)明錐形瓶中氣體體積減小，說(shuō)明發(fā)生了吸氧腐蝕，碳為正極，鐵為負(fù)極，電子轉(zhuǎn)移的方向?yàn)椋?img src="http://thumb.1010pic.com/pic3/quiz/images/201409/79/3e2a57b6.png" style="vertical-align:middle" />，碳電極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧；  ； 還原；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）證明2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂是可逆反應(yīng)，可在FeCl₃溶液中加入過(guò)量KI溶液，將反應(yīng)后的液體轉(zhuǎn)移至分液漏斗中加入四氯化碳萃取，如液體分層，上層接近無(wú)色，下層紫紅色，說(shuō)明生成I₂，再加入KSCN，如深紅色如期出現(xiàn)，說(shuō)明含有Fe³⁺，為可逆反應(yīng)，否則不是可逆反應(yīng)，
故答案為：

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①	過(guò)量
②	分液漏斗；CCl4；	液體分層，上層接近無(wú)色，下層紫紅色
③	打開(kāi)活塞，先放出下層液體，再?gòu)姆忠郝┒返纳峡谥械钩鏊畬佑谠嚬苤�，加入KSCN溶液	出現(xiàn)血紅色，則反應(yīng)后的混合物中含F(xiàn)e3+，進(jìn)而證明這的確是一個(gè)可逆反應(yīng)；反之則不含F(xiàn)e3+，進(jìn)而證明不是一個(gè)可逆反應(yīng)

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究鐵的腐蝕原理、原電池工作原理，為高頻考點(diǎn)和常見(jiàn)題型，題目難度中等，注意掌握原電池工作原理，明確鋼鐵的化學(xué)腐蝕類型、腐蝕原理及區(qū)別．