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，同時測量容器中的壓強變化。

(1)請完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)：

編號	實驗?zāi)康?/p>	碳粉/g	鐵粉/g	醋酸/%
①	為以下實驗作參照	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①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了________腐蝕，請在圖3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，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)該小組對圖2中0～t1時壓強變大的原因提出了如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二：

假設(shè)一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；

假設(shè)二：________________________________________________________________________；

……

(4)為驗證假設(shè)一，某同學(xué)設(shè)計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)一，寫出實驗步驟和結(jié)論。

實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：

Answer 1

答案　(1)②2.0�、厶挤酆�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①實驗(多孔橡皮塞增加進、出導(dǎo)管)；

②通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣；

③滴入醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強變化(也可測溫度變化、檢驗Fe2＋等)。如果瓶內(nèi)壓強增大，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”進行研究，即保持其他條件相同，只考慮其中一個因素對實驗的影響。探究醋酸濃度對電化學(xué)腐蝕的影響時，應(yīng)保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實驗相同，因此實驗②中鐵粉為2.0 g；對比實驗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鐵的電化學(xué)腐蝕的影響。

(2)當(dāng)鐵發(fā)生析氫腐蝕時，由于生成H2，容器的壓強不斷增大，而發(fā)生吸氧腐蝕時，由于消耗O2，容器的壓強不斷減小，t2時容器的壓強明顯小于起始壓強，說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，此時Fe作負極，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，放出熱量，使體系的溫度升高。

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