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O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當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中反應的離子方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（2）B中Sn電極的電極反應式為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）鐵的化學性質(zhì)，能與酸反應；
（2）根據(jù)金屬活潑性判斷原電池的正負極；根據(jù)電極反應式得出正確結論；
（3）根據(jù)金屬活潑性判斷原電池的正負極，得出正確結論；電化學腐蝕的速率大于化學腐蝕的速率，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，負極的電極反應為：2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正極的電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
溶液中Fe²⁺和2OH^-反應生成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$\frac{1}{5}$，當正極反應中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O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當O₂消耗盡時，水上升高度約為$\frac{1}{5}$；
Ⅱ．（1）鐵與硫酸反應的離子方程式為：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，負極電極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極：2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應方程式為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；A發(fā)生化學腐蝕，B發(fā)生電化學腐蝕，C鋅比鐵活潑，鐵做原電池的正極而被保護，電化學腐蝕的速率大于化學腐蝕的速率，
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．