Question

Ⅰ．如图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：

（1）若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是

 

．
（2）通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越

 

（填“高”或“低”）钢铁越易腐蚀．
（3）乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为

 

．
Ⅱ．利用化学反应：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池．可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒．可供选择的电解质溶液：CuCl₂溶液、FeCl₂溶液、FeCl₃溶液．
请填写下列空白：
（1）选择

 

作正极材料，

 

作负极材料；选择

 

作电解质溶液．
（2）写出有关的电极反应式：正极：

 

；负极：

 

．

Answer 1

考点：探究原电池及其工作原理

专题：电化学专题

分析：Ⅰ．（1）乙形成了原电池，丙浸没在非电解质溶液中，故腐蚀速率乙＞甲＞丙；
（2）含碳量越高，容易形成原电池，所以越易腐蚀；
（3）乙发生吸氧腐蚀，发生电化学腐蚀时正极氧气得到电子生成氢氧根离子；
Ⅱ．（1）根据反应“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，正极应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，Fe³⁺在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl₃；
（2）正极铁离子得到电子生成亚铁离子，负极铜失去电子生成铜离子，据此写出电极反应即可．

解答： 解：Ⅰ．（1）甲为铁粉在氯化钠溶液中的腐蚀，乙为铁粉与碳形成原电池的腐蚀，而丙的腐蚀没有电解质溶液，所以腐蚀的速率大小为：乙＞甲＞丙，故过一段时间后液面最高的是乙，
故答案为：乙；
（2）甲中为铁粉，乙为铁粉与碳粉的混合物，甲的腐蚀速率小于乙的，通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，钢铁越易腐蚀，
故答案为：高；
（3）乙装置中发生电化学腐蚀时，分解铁失去电子，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，正极的电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
Ⅱ．（1）由反应“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，正极应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，Fe³⁺在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl₃，
故答案为：石墨；铜；FeCl₃溶液；
（2）负极上铜失电子发生氧化反应，正极上铁离子得电子发生还原反应，其负极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺．

点评：本题考查了金属的电化学腐蚀、原电池工作原理，题目难度中等，注意掌握原电池工作原理，明确金属腐蚀快慢比较方法：（1）电解原理引起的阳极腐蚀＞原电池原理引起的负极腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀；（2）对同一种金属，腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液；活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；（3）对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快；（4）由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀只能是吸氧腐蚀．