Question

15．Ⅰ．如圖所示，在大試管里放入一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，把這個裝置這樣放置約一周后，觀察到鐵絲發(fā)生的變化是鐵絲表面形成一層紅棕色鐵銹，原因是鐵發(fā)生吸氧腐蝕．試管里的水面會上升，最終上升高度約為$\frac{1}{5}$，原因是O₂約占空氣的$\frac{1}{5}$，因正極發(fā)生反應(yīng)O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當(dāng)O₂消耗盡時，水上升高度約為$\frac{1}{5}$．

Ⅱ．A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸．
（1）A中反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（2）B中Sn電極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，Sn電極附近溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）C中被腐蝕的金屬是鋅，總反應(yīng)式為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是B＞A＞C．

Answer 1

分析 Ⅰ．鐵絲與氧氣接觸，有水參加發(fā)生吸氧腐蝕，鐵生銹了，消耗了氧氣，導(dǎo)致了試管內(nèi)氣壓降低，大氣壓將水壓入試管中，根據(jù)鐵的吸氧腐蝕原理分析即可；
Ⅱ．（1）鐵的化學(xué)性質(zhì)，能與酸反應(yīng)；
（2）根據(jù)金屬活潑性判斷原電池的正負極；根據(jù)電極反應(yīng)式得出正確結(jié)論；
（3）根據(jù)金屬活潑性判斷原電池的正負極，得出正確結(jié)論；電化學(xué)腐蝕的速率大于化學(xué)腐蝕的速率，金屬做原電池正極時得到保護．

解答 解：Ⅰ．在大試管里固定一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，把這個裝置這樣放置一周后，鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，鐵絲表面生銹；
發(fā)生吸氧腐蝕，負極的電極反應(yīng)為：2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正極的電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
溶液中Fe²⁺和2OH^-反應(yīng)生成Fe（OH）₂被氧氣氧化為Fe（OH）₃，最后Fe（OH）₃分解為Fe₂O₃，反應(yīng)方程為：
Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂
4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃
2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；
空氣中氧氣大約占了$\frac{1}{5}$，當(dāng)正極反應(yīng)中O₂消耗盡時水上升高度約為$\frac{1}{5}$；
故答案為：鐵絲表面形成一層紅棕色鐵銹；鐵發(fā)生吸氧腐蝕；$\frac{1}{5}$；O₂約占空氣的$\frac{1}{5}$，因正極發(fā)生反應(yīng)O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當(dāng)O₂消耗盡時，水上升高度約為$\frac{1}{5}$；
Ⅱ．（1）鐵與硫酸反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（2）鐵比錫活潑，錫為原電池正極，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；氫離子濃度減小，溶液的pH值增大，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；增大；
（3）鋅比鐵活潑，鋅為原電池負極，被腐蝕，負極電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極：2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應(yīng)方程式為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；A發(fā)生化學(xué)腐蝕，B發(fā)生電化學(xué)腐蝕，C鋅比鐵活潑，鐵做原電池的正極而被保護，電化學(xué)腐蝕的速率大于化學(xué)腐蝕的速率，
故答案為：鋅；Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；B＞A＞C．

點評 本題考查了原電池的工作原理和電極反應(yīng)式的書寫以及金屬的活潑性的比較，難度不大，注意吸氧腐蝕的原理．