题目内容

某兴趣小组利用如图所示装置进行实验,对钢铁的电化学腐蚀原理进行探究.
①首先向锥形瓶内加入铁粉和碳粉的混合物、氯化钠溶液,半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这现象说明,在中性条件下发生
 
腐蚀,请写出该反应的电极反应方程式
 

负极:
 
     正极:
 

②清洗锥形瓶后,重新加入铁粉和碳粉的混合物,加入1mol/L醋酸溶液,半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这一现象说明,前半分钟
 
腐蚀占优势,请写出这时正极主要的电极反应方程式
 
,5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面,此时
 
腐蚀占据优势,请写出此时正极的电极反应方程式
 
考点:探究铁的吸氧腐蚀
专题:
分析:①半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这现象说明钢铁表面的水膜呈中性时构成原电池发生吸氧腐蚀,钢铁中较活泼金属铁作负极,负极上铁失电子发生氧化反应,碳作正极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,据此分析解答;
②半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这一现象说明,前半分钟发生吸氧腐蚀,锥形瓶中压强减小;5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面,此时发生析氢腐蚀,锥形瓶中压强增大,有气泡冒出;钢铁中较活泼金属铁作负极,负极上铁失电子发生氧化反应,碳作正极发生还原反应.
解答: 解:①半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这现象说明钢铁表面的水膜呈中性时构成原电池而发生吸氧腐蚀,钢铁中较活泼金属铁作负极,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Fe-4e-=2Fe2+;碳作正极,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-;所以总反应为2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2
故答案为:吸氧;2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2;2Fe-4e-=2Fe2+;O2+4e-+2H2O=4OH-
②半分钟后发现U型管内左侧液面高过右侧液面,这一现象说明锥形瓶中压强减小,前半分钟发生吸氧腐蚀,这时正极主要的电极反应方程式为 O2+4e-+4H+=2H2O,5分钟后发现U型管内右侧液面高过左侧液面,说明锥形瓶中压强增大,有气泡冒出,此时发生析氢腐蚀,此时正极的电极反应方程式为2H++2e-=H2↑;
故答案为:吸氧; O2+4e-+4H+=2H2O;析氢; 2H++2e-=H2↑.
点评:本题考查了金属的电化学腐蚀原理,明确钢铁所处环境的酸碱性即可确定其电化学腐蚀类型,难度不大,注意知识的归纳和梳理是关键.
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