Question

电化学在工业生产中有广泛应用．
（一）如图1所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察，发现铁钉被腐蚀．
（1）若试管内液面上升，发生

吸氧

腐蚀，电极反应为负极：

Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂

；正极：

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．
（2）若试管内液面下降，则烧杯中的溶液呈

强酸

性，正极的电极反应为：

2H⁺+2e^-═H₂↑

．
（二）如图2为相互串联的甲、乙两个电解池（电极都是惰性电极），请回答：
（1）写出甲电解池中的电解总反应方程式：

2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
（2）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体为

Cl₂

，在标准状况下的体积为

4.48L

；检验该气体一般用湿润的淀粉-KI试纸，现象是

试纸变蓝

，发生的反应是

Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-

．
（3）若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为

1mol/L

；电解过程中，乙槽溶液pH的变化为（“升高”、“降低”或“不变”）

升高

．

Answer 1

分析：（一）图1中，铁钉含有的碳、铁和电解质溶液构成原电池，如果试管内液面上升，则说明发生吸氧腐蚀，如果试管内液面下降，则说明发生析氢腐蚀，在中性或弱酸性溶液中，铁钉发生吸氧腐蚀，在强酸性溶液中铁钉发生析氢腐蚀；
（二）（1）甲电解池中，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜，据此写出电池反应式；
（2）乙槽中，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，根据转移电子相等计算生成氯气的体积；用淀粉碘化钾试纸检验氯气，氯气能置换出碘，碘遇淀粉变蓝色；
（3）根据转移电子和氢氧化钠的关系式计算氢氧化钠的浓度，根据溶液中氢氧根离子浓度变化确定溶液酸碱性变化．

解答：解：（一）（1）铁钉含有的碳、铁和电解质溶液构成原电池，如果试管内液面上升，则说明发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，所以电极反应式为：Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案为：吸氧；Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）铁钉含有的碳、铁和电解质溶液构成原电池，如果试管内液面下降，则说明发生析氢腐蚀，在强酸性溶液中，铁钉发生析氢腐蚀，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案为：强酸；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（二）（1）甲装置中，电极都是惰性电极，所以电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜，所以电池反应式为：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案为：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（2）乙槽中阳极上氯离子放电生成氯气，串联电解池中转移电子数相等，析出n（Cu）=n（Cl₂），所以阳极上氯气的体积=

12.8

64

mol×22.4L/mol=4.48L；
氯气有强氧化性，能置换出碘化钾中的碘，碘遇淀粉变蓝色，所以湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，反应的离子方程式为：Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-，
故答案为：Cl₂；4.48L；试纸变蓝；Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-；  
（3）设氢氧化钠的物质的量浓度是xmol/L，
2NaCl+2H₂O

电解  .

H₂↑+2NaOH+Cl₂↑ 转移电子
                    2mol            2mol
                    0.4xmol        

12.8

64

mol×2
x=

12.8 64 mol×2×2mol

2mol×0.4mol

=1，
所以氢氧化钠的物质的量浓度是1.0mol/L，电解过程中，乙槽中生成的氢氧化钠逐渐增大，则溶液的pH逐渐升高，
故答案为：1mol/L；升高．

点评：本题考查金属的腐蚀与防护及电解池原理，注意根据电解质溶液的酸碱性确定钢铁发生腐蚀的类型，为易错点．