题目内容
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）．从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2．t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向 ；此时，碳粉表面发生了 （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是 ．
（3）该小组对图2中0-t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二： ；
…
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案，请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
| 编号 | 实验目的 | 碳粉/g | 铁粉/g | 醋酸/% |
| ① | 为以下实验作参照 | 0.5 | 2.0 | 90.0 |
| ② | 醋酸浓度的影响 | 0.5 | 36.0 | |
| ③ | 0.2 | 2.0 | 90.0 |
（3）该小组对图2中0-t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：
…
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案，请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论．
考点：探究原电池及其工作原理
专题：实验设计题
分析：（1）根据对比试验中保证变量的唯一性进行解答；
（2）根据析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别及锥形瓶中压强的变化判断钢铁的腐蚀类型；根据钢铁的腐蚀类型及原理标出电子转移的方向；碳粉表明氧气得到电子生成氢氧根离子，发生还原反应；
（3）图2中0-t1时压强变大，可能是发生了析氢腐蚀使气体体积增大或者反应放热使温度升高，锥形瓶中气体体积增大；
（4）可以根据检验锥形瓶中是否生成了亚铁离子判断方案一是否正确．
（2）根据析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别及锥形瓶中压强的变化判断钢铁的腐蚀类型；根据钢铁的腐蚀类型及原理标出电子转移的方向；碳粉表明氧气得到电子生成氢氧根离子，发生还原反应；
（3）图2中0-t1时压强变大，可能是发生了析氢腐蚀使气体体积增大或者反应放热使温度升高，锥形瓶中气体体积增大；
（4）可以根据检验锥形瓶中是否生成了亚铁离子判断方案一是否正确．
解答：
解：（1）①为参照试验，由于②探究醋酸的浓度的影响，则除了醋酸浓度不同外，其它条件必须完全相同，即铁粉质量应该为2.0g；
③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响，
故答案为：
（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，电子转移的方向为：
，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：吸氧；； 还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，
故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为：
①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；
②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
故答案为：①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
③中只有碳粉含量与①不同，则③为探究碳粉含量的影响，
故答案为：
| ② | 2.0 | |||
| ③ | 碳粉含量的影响 |
，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：吸氧；
； 还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，
故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）可以通过检验反应是否生成亚铁离子判断是否发生析氢腐蚀，方法为：
①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；
②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；
若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
故答案为：①将锥形瓶中反应后的溶液过滤；②滤液中滴加几滴硫氰化钾溶液，再滴入几滴新制氯水，若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液变红，证明假设一正确；若滴入KSCN溶液不变红，滴入氯水后溶液不变红，证明假设一错误．
点评：本题考查了探究铁的腐蚀原理、原电池工作原理，题目难度中等，注意掌握原电池工作原理，明确钢铁的化学腐蚀类型、腐蚀原理及区别．
练习册系列答案
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