Question

4．如图1，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察．
（1）若试管内液面上升，发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）若试管内液面下降，则发生析氢腐蚀，负极的电极反应式：Fe-2 e^-=Fe²⁺．
（3）利用图2装置，可以模拟铁的电化学防护．
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于N处．
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法．

Answer 1

分析 （1）生铁中含有碳，铁、碳和合适的电解质溶液构成原电池，在弱酸性或中性条件下，铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子，气体减少，液面上升；
（2）铁发生析氢腐蚀时，负极上生成氢气，液面升高，负极上铁失电子发生氧化反应；
（3）若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，应使Fe连接电源的负极，为电解池；
若X为锌，开关K置于M处，为原电池，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护．

解答 解：（1）若试管内液面上升，说明电解质环境是碱性或是中性，试管内气体因和水反应而使其压强减小，发生的是吸氧腐蚀，铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e^-═Fe²⁺，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案为：吸氧；2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（2）若试管内液面下降，说明金属的腐蚀中生成气体导致压强增大，则金属发生的是析氢腐蚀，溶液呈酸性，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e^-═Fe²⁺，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：4H⁺+4e^-═2H₂↑，
故答案为：析氢；Fe-2e^-═Fe²⁺；
（3）若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，应使Fe连接电源的负极，为电解池，所以开关K应置于N处，若X为锌，开关K置于M处，为原电池，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法；
故答案为：N；牺牲阳极的阴极保护法．

点评 本题考查了钢铁的电化学腐蚀，注意酸性条件下钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀，题目难度不大，根据原电池中正负极上得失电子及电极反应式来分析解答即可．