Question

17．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备．某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响．
（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上．在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如图1所示：

①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是O₂．
②碳粉的作用是与铁组成原电池，作原电池的正极．
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是用水代替NaCl溶液进行上述实验．
（2）向图示装置的烧杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转．加热烧杯a，指针向右偏转．
①取a、b中溶液少量，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作正极．
②加热后，指针发生偏转的原因可能是温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快．
（3）用图2示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如表所示．

实验	a	b	指针偏转方向
Ⅰ	0.1%	0.01%	向右
Ⅱ	0.1%	3.5%	向左
Ⅲ	3.5%	饱和溶液	向右

①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是Fe-2e^-=Fe²⁺．
②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀．
查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O₂浓度较低，钢铁不易被腐蚀．设计实验证明：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴
K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一个烧杯中通入O₂，观察现象．
（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是温度、NaCl溶液的浓度、O₂的浓度．

Answer 1

分析 （1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；
（2）①K₃[Fe（CN）₆]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀；
②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
（3）①依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；
②要证明在饱和NaCl溶液中O₂浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况；
（4）依据上述实验总结归纳解答．

解答 解：（1）①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故答案为：O₂；
②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极，故答案为：与铁组成原电池，作原电池的正极；   
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验，故答案为：用水代替NaCl溶液进行上述实验；  
（2）①K₃[Fe（CN）₆]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a做负极，b做正极；
故答案为：正； 
②加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
故答案为：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
（3）①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe-2e^-=Fe²⁺；
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一个烧杯中通入O₂，观察现象；
故答案为：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K₃Fe（CN）₆溶液，然后往其中一个烧杯中通入O₂，观察现象；
（4）通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl溶液的浓度、O₂的浓度；
故答案为：温度、NaCl溶液的浓度、O₂的浓度．

点评 本题为实验题，考查了金属腐蚀速率的影响因素，明确原电池工作原理是解题关键，注意实验设计严密性，题目难度中等．