Question

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?/p>	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________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________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，其電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。

(3)該小組對(duì)圖2中0～t1時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二：

假設(shè)一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；

假設(shè)二：________________________________________________________________________；

……

(4)為驗(yàn)證假設(shè)一，某同學(xué)設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)收集的氣體中是否含有H2的方案。請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)一，寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：

Answer 1

答案　(1)②2.0　③碳粉含量的影響

(2)吸氧　　還原　2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)

(3)反應(yīng)放熱，溫度升高

(4)①藥品用量和操作同編號(hào)①實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管)；

②通入氬氣排凈瓶?jī)?nèi)空氣；

③滴入醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化(也可測(cè)溫度變化、檢驗(yàn)Fe2＋等)。如果瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，假設(shè)一成立。否則假設(shè)一不成立。(本題屬于開放性試題，答案合理即可)

解析　(1)本題采用“控制變量法”進(jìn)行研究，即保持其他條件相同，只考慮其中一個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。探究醋酸濃度對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響時(shí)，應(yīng)保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實(shí)驗(yàn)相同，因此實(shí)驗(yàn)②中鐵粉為2.0 g；對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和③可知，鐵粉的質(zhì)量及醋酸的濃度相同，而碳粉的質(zhì)量不同，顯然探究的是碳粉的含量對(duì)鐵的電化學(xué)腐蝕的影響。

(2)當(dāng)鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，由于生成H2，容器的壓強(qiáng)不斷增大，而發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，由于消耗O2，容器的壓強(qiáng)不斷減小，t2時(shí)容器的壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，此時(shí)Fe作負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；碳粉作正極，O2在其表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。

(3)Fe發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，放出熱量，使體系的溫度升高。

(4)參照實(shí)驗(yàn)①中藥品的用量及操作方法，更換多孔橡皮塞，增加進(jìn)、出氣導(dǎo)管，并通入稀有氣體，排出空氣，滴加醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)的變化、溫度變化等，確定猜想一是否成立。