Question

某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖1）．從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化．
（1）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）：

編號	實驗目的	碳粉/g	鐵粉/g	醋酸/%
①	為以下實驗作參照	0.5	2.0	90.0
②	醋酸濃度的影響	0.5		36.0
③		0.2	2.0	90.0

（2）編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2．t₂時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了

 

腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向

 

；此時，碳粉表面發(fā)生了

 

（填“氧化”或“還原”）反應，其電極反應式是

 

．

（3）該小組對圖2中0-t₁時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二：：
假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；
假設二：

 

；
…
（4）為驗證假設一，某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H₂的方案，請你再設計一個實驗方案驗證假設一，寫出實驗步驟和結論．

Answer 1

考點：探究原電池及其工作原理

專題：實驗設計題

分析：（1）根據(jù)對比試驗中保證變量的唯一性進行解答；
（2）根據(jù)析氫腐蝕與吸氧腐蝕的區(qū)別及錐形瓶中壓強的變化判斷鋼鐵的腐蝕類型；根據(jù)鋼鐵的腐蝕類型及原理標出電子轉移的方向；碳粉表明氧氣得到電子生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應；
（3）圖2中0-t₁時壓強變大，可能是發(fā)生了析氫腐蝕使氣體體積增大或者反應放熱使溫度升高，錐形瓶中氣體體積增大；
（4）可以根據(jù)檢驗錐形瓶中是否生成了亞鐵離子判斷方案一是否正確．

解答： 解：（1）①為參照試驗，由于②探究醋酸的濃度的影響，則除了醋酸濃度不同外，其它條件必須完全相同，即鐵粉質量應該為2.0g；
③中只有碳粉含量與①不同，則③為探究碳粉含量的影響，
故答案為：

②			2.0
③	碳粉含量的影響

（2）t₂時，容器中壓強明顯小于起始壓強，說明錐形瓶中氣體體積減小，說明發(fā)生了吸氧腐蝕，碳為正極，鐵為負極，電子轉移的方向為：，碳電極氧氣得到電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧；  ； 還原；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）圖2中0-t₁時壓強變大的原因可能為：鐵發(fā)生了析氫腐蝕、鐵與醋酸的反應為放熱反應，溫度升高時錐形瓶中壓強增大，所以假設二為：反應放熱使錐形瓶內溫度升高，
故答案為：反應放熱使錐形瓶內溫度升高；
（4）可以通過檢驗反應是否生成亞鐵離子判斷是否發(fā)生析氫腐蝕，方法為：
①將錐形瓶中反應后的溶液過濾；
②濾液中滴加幾滴硫氰化鉀溶液，再滴入幾滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不變紅，滴入氯水后溶液變紅，證明假設一正確；
若滴入KSCN溶液不變紅，滴入氯水后溶液不變紅，證明假設一錯誤．
故答案為：①將錐形瓶中反應后的溶液過濾；②濾液中滴加幾滴硫氰化鉀溶液，再滴入幾滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不變紅，滴入氯水后溶液變紅，證明假設一正確；若滴入KSCN溶液不變紅，滴入氯水后溶液不變紅，證明假設一錯誤．

點評：本題考查了探究鐵的腐蝕原理、原電池工作原理，題目難度中等，注意掌握原電池工作原理，明確鋼鐵的化學腐蝕類型、腐蝕原理及區(qū)別．