Question

某兴趣小组利用如图所示装置进行实验，对钢铁的电化学腐蚀原理进行探究．
①首先向锥形瓶内加入铁粉和碳粉的混合物、氯化钠溶液，半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这现象说明，在中性条件下发生

 

腐蚀，请写出该反应的电极反应方程式

 

负极：

 

     正极：

 

②清洗锥形瓶后，重新加入铁粉和碳粉的混合物，加入1mol/L醋酸溶液，半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这一现象说明，前半分钟

 

腐蚀占优势，请写出这时正极主要的电极反应方程式

 

，5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面，此时

 

腐蚀占据优势，请写出此时正极的电极反应方程式

 

．

Answer 1

考点：探究铁的吸氧腐蚀

专题：

分析：①半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这现象说明钢铁表面的水膜呈中性时构成原电池发生吸氧腐蚀，钢铁中较活泼金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，碳作正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，据此分析解答；
②半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这一现象说明，前半分钟发生吸氧腐蚀，锥形瓶中压强减小；5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面，此时发生析氢腐蚀，锥形瓶中压强增大，有气泡冒出；钢铁中较活泼金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，碳作正极发生还原反应．

解答： 解：①半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这现象说明钢铁表面的水膜呈中性时构成原电池而发生吸氧腐蚀，钢铁中较活泼金属铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Fe-4e^-=2Fe²⁺；碳作正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；所以总反应为2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂，
故答案为：吸氧；2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；2Fe-4e^-=2Fe²⁺；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面，这一现象说明锥形瓶中压强减小，前半分钟发生吸氧腐蚀，这时正极主要的电极反应方程式为 O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面，说明锥形瓶中压强增大，有气泡冒出，此时发生析氢腐蚀，此时正极的电极反应方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案为：吸氧； O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；析氢； 2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评：本题考查了金属的电化学腐蚀原理，明确钢铁所处环境的酸碱性即可确定其电化学腐蚀类型，难度不大，注意知识的归纳和梳理是关键．