Question

16．電化學在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．
（1）如圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察，發(fā)現(xiàn)鐵釘被腐蝕．
①若試管內(nèi)液面上升，發(fā)生吸氧腐蝕，負極電極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺
②若試管內(nèi)液面下降，則燒杯中的溶液呈酸性，正極的電極反應(yīng)為4H⁺+4e^-=2H₂↑
（2）采用惰性電極從NO^-₃，Cl^-，Cu²⁺，Ba²⁺，H⁺等離子中選出適當?shù)碾x子組成電解質(zhì)，并對其溶液進行電解．
①若兩極分別放出H₂和O₂，電解質(zhì)的化學式可能是HNO₃、Ba（NO₃）₂
②若陰極析出金屬，陽極放出氧氣，電解質(zhì)化學式為Cu（NO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，在弱酸性或中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，在酸性條件下，鐵發(fā)生析氫腐蝕，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子的放電順序結(jié)合析出的物質(zhì)確定溶液中含有的陰陽離子，從而確定該物質(zhì)的化學式．

解答 解：（1）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，
①若試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)氣體因和水反應(yīng)而使其壓強減小，發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵作負極，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧，F(xiàn)e-2e^-=Fe²⁺；
②若試管內(nèi)液面下降，說明金屬的腐蝕中生成氣體導(dǎo)致壓強增大，則金屬發(fā)生的是析氫腐蝕，溶液呈酸性，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：
4H⁺+4e^-=2H₂↑，
故答案為：酸；4H⁺+4e^-=2H₂↑；
（2）①若兩極分別放出H₂和O₂，則陰極上氫離子放電，陽極上氫氧根離子放電，根據(jù)陰陽離子放電順序知，溶液中存在的陰離子為含氧酸根離子，陽離子為氫離子或活潑金屬離子，所以電解質(zhì)的化學式為HNO₃、Ba（NO₃）₂，
故答案為：HNO₃、Ba（NO₃）₂；
②若陰極析出金屬，根據(jù)離子的放電順序知，溶液中含有H之后的不活潑金屬陽離子，陽極放出O₂，則溶液中含有含氧酸根離子，所以電解質(zhì)的化學式為Cu（NO₃）₂，
故答案為：Cu（NO₃）₂．

點評 本題考查了鋼鐵的電化學腐蝕，題目難度中等，注意酸性條件下，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕，弱酸性或中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．