Question

17．以NaCl為主要成分的融雪劑會(huì)腐蝕橋梁、鐵軌等鋼鐵設(shè)備．某研究小組探究NaCl溶液對(duì)鋼鐵腐蝕的影響．
（1）將濾紙用3.5%的NaCl溶液潤(rùn)濕，涂上鐵粉、碳粉的混合物，貼在表面皿上．在濾紙上加幾滴檢驗(yàn)試劑，再緩慢加入NaCl溶液至沒(méi)過(guò)濾紙，操作如圖1所示：

①實(shí)驗(yàn)ⅰ的現(xiàn)象說(shuō)明，得電子的物質(zhì)是O₂．
②碳粉的作用是與鐵組成原電池，作原電池的正極．
③為了說(shuō)明NaCl的作用，需要補(bǔ)充的對(duì)照實(shí)驗(yàn)是用水代替NaCl溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)．
（2）向圖示裝置的燒杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，閉合K，指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)．加熱燒杯a，指針向右偏轉(zhuǎn)．
①取a、b中溶液少量，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，a中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，b中無(wú)變化，b中鐵片作正極．
②加熱后，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因可能是溫度升高，F(xiàn)e還原性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快．
（3）用圖2示裝置探究不同濃度NaCl溶液對(duì)鋼鐵腐蝕的影響，向燒杯a、b中各加入30mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)記錄如表所示．

實(shí)驗(yàn)	a	b	指針偏轉(zhuǎn)方向
Ⅰ	0.1%	0.01%	向右
Ⅱ	0.1%	3.5%	向左
Ⅲ	3.5%	飽和溶液	向右

①Ⅱ中，b中電極發(fā)生的電極反應(yīng)式是Fe-2e^-=Fe²⁺．
②Ⅲ中，鐵在飽和NaCl溶液中不易被腐蝕．
查閱資料可知：在飽和NaCl溶液中O₂濃度較低，鋼鐵不易被腐蝕．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：另取兩個(gè)燒杯，分別往其中加入鐵片和一定量的飽和NaCl溶液，再分別滴加幾滴
K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一個(gè)燒杯中通入O₂，觀察現(xiàn)象．
（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)鋼鐵腐蝕有影響的因素是溫度、NaCl溶液的濃度、O₂的濃度．

Answer 1

分析 （1）鐵、碳以氯化鈉溶液為電解質(zhì)形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕生成氫氧根離子，溶液顯堿性，遇到酚酞變紅；
（2）①K₃[Fe（CN）₆]溶液與二價(jià)鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；
②溫度升高，F(xiàn)e還原性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；
（3）①依據(jù)不同濃度下，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向判斷電極，書寫電極反應(yīng)式；
②要證明在飽和NaCl溶液中O₂濃度較低，鋼鐵不易被腐蝕，可以設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)中通入氧氣，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中不通入氧氣，觀察鐵的腐蝕情況；
（4）依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納解答．

解答 解：（1）①鐵、碳以氯化鈉溶液為電解質(zhì)形成原電池，酚酞變紅說(shuō)明生成氫氧根離子，發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：O₂；
②鐵與碳以氯化鈉溶液為電解質(zhì)形成原電，鐵做原電池負(fù)極，碳做正極，故答案為：與鐵組成原電池，作原電池的正極；   
③為了說(shuō)明NaCl的作用，需要補(bǔ)充的對(duì)照實(shí)驗(yàn)是，用水做電解質(zhì)，代替氯化鈉進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，故答案為：用水代替NaCl溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)；  
（2）①K₃[Fe（CN）₆]溶液與二價(jià)鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，a中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說(shuō)明a中生成二價(jià)鐵離子，b中無(wú)變化，b中沒(méi)有二價(jià)鐵離子生成，所以a做負(fù)極，b做正極；
故答案為：正； 
②加熱后，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因可能是：溫度升高，F(xiàn)e還原性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；
故答案為：溫度升高，F(xiàn)e還原性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；
（3）①依據(jù)圖表中Ⅱ組數(shù)據(jù)及指針向左偏轉(zhuǎn)，則可知：b極為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe-2e^-=Fe²⁺；
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
②要證明氧氣濃度對(duì)金屬腐蝕速率的影響，可以設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如下：另取兩個(gè)燒杯，分別往其中加入鐵片和一定量的飽和NaCl溶液，再分別滴加幾滴K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一個(gè)燒杯中通入O₂，觀察現(xiàn)象；
故答案為：另取兩個(gè)燒杯，分別往其中加入鐵片和一定量的飽和NaCl溶液，再分別滴加幾滴K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一個(gè)燒杯中通入O₂，觀察現(xiàn)象；
（4）通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知：對(duì)鋼鐵腐蝕有影響的因素是有溫度、NaCl溶液的濃度、O₂的濃度；
故答案為：溫度、NaCl溶液的濃度、O₂的濃度．

點(diǎn)評(píng) 本題為實(shí)驗(yàn)題，考查了金屬腐蝕速率的影響因素，明確原電池工作原理是解題關(guān)鍵，注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)密性，題目難度中等．