Question

某興趣小組利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理進(jìn)行探究．
①首先向錐形瓶?jī)?nèi)加入鐵粉和碳粉的混合物、氯化鈉溶液，半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這現(xiàn)象說(shuō)明，在中性條件下發(fā)生

 

腐蝕，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式

 

負(fù)極：

 

     正極：

 

②清洗錐形瓶后，重新加入鐵粉和碳粉的混合物，加入1mol/L醋酸溶液，半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這一現(xiàn)象說(shuō)明，前半分鐘

 

腐蝕占優(yōu)勢(shì)，請(qǐng)寫(xiě)出這時(shí)正極主要的電極反應(yīng)方程式

 

，5分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)右側(cè)液面高過(guò)左側(cè)液面，此時(shí)

 

腐蝕占據(jù)優(yōu)勢(shì)，請(qǐng)寫(xiě)出此時(shí)正極的電極反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究鐵的吸氧腐蝕

專題：

分析：①半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這現(xiàn)象說(shuō)明鋼鐵表面的水膜呈中性時(shí)構(gòu)成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，鋼鐵中較活潑金屬鐵作負(fù)極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳作正極，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答；
②半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這一現(xiàn)象說(shuō)明，前半分鐘發(fā)生吸氧腐蝕，錐形瓶中壓強(qiáng)減��；5分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)右側(cè)液面高過(guò)左側(cè)液面，此時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，錐形瓶中壓強(qiáng)增大，有氣泡冒出；鋼鐵中較活潑金屬鐵作負(fù)極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳作正極發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：①半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這現(xiàn)象說(shuō)明鋼鐵表面的水膜呈中性時(shí)構(gòu)成原電池而發(fā)生吸氧腐蝕，鋼鐵中較活潑金屬鐵作負(fù)極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Fe-4e^-=2Fe²⁺；碳作正極，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；所以總反應(yīng)為2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂，
故答案為：吸氧；2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；2Fe-4e^-=2Fe²⁺；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)左側(cè)液面高過(guò)右側(cè)液面，這一現(xiàn)象說(shuō)明錐形瓶中壓強(qiáng)減小，前半分鐘發(fā)生吸氧腐蝕，這時(shí)正極主要的電極反應(yīng)方程式為 O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，5分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)右側(cè)液面高過(guò)左側(cè)液面，說(shuō)明錐形瓶中壓強(qiáng)增大，有氣泡冒出，此時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，此時(shí)正極的電極反應(yīng)方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：吸氧； O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；析氫； 2H⁺+2e^-=H₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬的電化學(xué)腐蝕原理，明確鋼鐵所處環(huán)境的酸堿性即可確定其電化學(xué)腐蝕類型，難度不大，注意知識(shí)的歸納和梳理是關(guān)鍵．