Question

如图所示，在大试管里固定一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置一周后，观察到铁丝发生的变化是

铁生锈

，试用电极反应式和必要的化学方程式表示该过程：

负极2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正极O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

、

Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂

、

4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃

、

2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O

．试管里的水面会上升，最终上升高度约为

1

5

，原因是（用必要的文字及反应式表示）

O₂约占空气的

1

5

，因正极发生反应O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，当O₂消耗尽时，水上升高度约为

1

5

．

Answer 1

分析：铁丝与氧气接触，有水参加发生吸氧腐蚀，铁生锈了，消耗了氧气，导致了试管内气压降低，大气压将水压入试管中，根据铁的吸氧腐蚀原理分析即可．

解答：解：（1）在大试管里固定一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置一周后，铁丝发生吸氧腐蚀，铁丝表面生锈；
发生吸氧腐蚀，负极的电极反应为：2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正极的电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
溶液中Fe²⁺和2OH^-反应生成Fe（OH）₂被氧气氧化为Fe（OH）₃，最后Fe（OH）₃分解为Fe₂O₃，反应方程为：
Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂
4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃
2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；
空气中氧气大约占了

1

5

，当正极反应中O₂消耗尽时水上升高度约为

1

5

；
故答案为：铁生锈； 负极2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正极O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-； Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃； 2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；

1

5

；O₂约占空气的

1

5

，因正极发生反应O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，当O₂消耗尽时，水上升高度约为

1

5

．

点评：本题考查了铁的吸氧腐蚀原理，注意发生电化学反应后溶液中的后续反应，题目难度中等．