Question

18．铁生锈是生活中常见的现象，由于金属腐蚀每年会造成严重的经济损失．

I．某课外小组同学为研究金属腐蚀的原因和条件，设计如图1装置（U形管内装有红墨水），试管内分别盛有食盐水和NH₄Cl溶液．一段时间后，发现红墨水液面左高右低．
（1）试管甲内生铁块发生吸氧腐蚀（填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”），试管乙内盛装的液体是NH₄Cl溶液．
（2）生铁中铁电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺．
（3）下列说法正确的是d．
a．生铁中碳表面发生氧化反应          b．铁被腐蚀的最终产物为FeO
c．生活中铁制品的腐蚀以乙中反应为主
d．试管甲中正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-
II．该小组同学进一步探究铁生锈的条件，装置如图2：
一段时间后，同学观察到的现象是：
A中铁钉生锈   B中铁钉不生锈   C中铁钉不生锈
（4）试管B所用的水要经过加热煮沸处理；植物油的作用是隔绝空气，试管C中碱石灰的作用是吸收水蒸气．
（5）通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是和空气以及水接触．
（6）为防止铁生锈，采用的方法涂漆（或喷油）、牺牲阳极的阴极保护法（或外加电流的阴极保护法等）．（要求：物理方法和化学方法各一种）．

Answer 1

分析 I．（1）中性条件下发生吸氧腐蚀，试管中气体减少；酸性条件下发生析氢腐蚀，试管中气体增多；
（2）Fe在负极失电子生成亚铁离子；
（3）铁发生电化学腐蚀时，Fe作负极失电子生成亚铁离子，正极上氢离子或氧气得电子；
II．（4）将水煮沸可以将水中的空气排出，植物油和水是互不相溶的；碱石灰具有吸水性；
（5）铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，隔绝空气或在干燥的空气中难以形成原电池反应；
（6）防止铁生锈可以隔绝空气或采用电化学方法．

解答 解：I．（1）中性条件下发生吸氧腐蚀，试管中气体减少，则液面上升的一边为吸氧腐蚀，即左边为吸氧腐蚀；酸性条件下发生析氢腐蚀，试管中气体增多，红墨水的液面会降低，则试管乙内盛装的液体是氯化铵溶液；
故答案为：吸氧腐蚀；NH₄Cl溶液；
（2）Fe在负极失电子生成亚铁离子，生铁中铁电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）铁发生电化学腐蚀时，Fe作负极失电子生成亚铁离子，正极上氢离子或氧气得电子；
a．生铁中Fe失电子发生氧化反应，碳表面发生还原反应，故a错误；
b．铁被腐蚀的生成的亚铁离子被氧化为三价铁，最终产物为氧化铁，故b错误；
c．生活中铁制品的腐蚀以吸氧腐蚀为主，即以甲中反应为主，故c错误；
d．试管甲中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故d正确；
故答案为：d；
II．（4）水中溶解有一定的空气，煮沸可以将空气排出，植物油和水是互不相溶的，它的作用是隔绝空气中的氧气，碱石灰能吸水，它的作用是吸收空气中的水蒸气；
故答案为：加热煮沸；隔绝空气；吸收水蒸气；
（5）铁生锈的外部条件是金属要和空气中的水以及氧气接触，故答案为：和空气以及水接触；
（6）防止铁生锈可以隔绝空气如涂漆、喷油，或采用电化学方法，如牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法等；
故答案为：涂漆（或喷油）；牺牲阳极的阴极保护法（或外加电流的阴极保护法等）．

点评 本题考查金属腐蚀的化学原理，题目难度不大，注意金属发生电化学腐蚀和化学腐蚀的区别，以及形成电化学腐蚀的条件．