Question

某興趣小組利用如圖所示裝置進行實驗，對鋼鐵的電化學腐蝕原理進行探究．
①首先向錐形瓶內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型管內左側液面高過右側液面，這現(xiàn)象說明，在中性條件下發(fā)生

 

腐蝕，請寫出該反應的電極反應方程式

 

負極：

 

     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型管內左側液面高過右側液面，這一現(xiàn)象說明，前半分鐘

 

腐蝕占優(yōu)勢，請寫出這時正極主要的電極反應方程式

 

，5分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內右側液面高過左側液面，此時

 

腐蝕占據(jù)優(yōu)勢，請寫出此時正極的電極反應方程式

 

．

Answer 1

考點：探究鐵的吸氧腐蝕

專題：

分析：①半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內左側液面高過右側液面，這現(xiàn)象說明鋼鐵表面的水膜呈中性時構成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，鋼鐵中較活潑金屬鐵作負極，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，碳作正極，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答；
②半分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內左側液面高過右側液面，這一現(xiàn)象說明，前半分鐘發(fā)生吸氧腐蝕，錐形瓶中壓強減��；5分鐘后發(fā)現(xiàn)U型管內右側液面高過左側液面，此時發(fā)生析氫腐蝕，錐形瓶中壓強增大，有氣泡冒出；鋼鐵中較活潑金屬鐵作負極，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，碳作正極發(fā)生還原反應．

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

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