14.(13分)家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,某同学拟对其原理及条件进行探究:

(1)该同学准备了下列实验用品:20%NaCl溶液、蒸馏水、酚酞试液、KSCN溶液、新制氯水、纯铁丝、碳棒、U形管、导线等;请你帮他设计一实验方案来验证钢铁吸氧腐蚀的电极产物,简述操作过程并写出有关反应的离子方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

(2)将一铜棒、碳棒用导线连接后,插入内盛20%氯化钠溶液的U形管中,请根据此装置在下列两项中择一回答:

①若不是原电池,请说明原因:________(如果回答此题,下面的②不用回答).

②若是原电池,现要求利用此装置(电极材料、溶液浓度均不变),采取适当的措施来提高电池的放电效率,该操作可以是____________________________________.

(3)目前我国许多大型铜质文物露天放置腐蚀严重,在不影响观瞻效果的条件下,除用加保护层法保护外,请你再提出一项简单而有效的保护方法并简述其保护原理:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

解析:(1)铁丝和碳棒做两极,分别针对两极产物Fe2+和OH进行检验.

(2)具备构成原电池的基本条件,在正极上发生还原反应的是空气中的O2.

(3)在众多限制下,只能考虑电化学保护法.

答案:(1)用导线连接铁丝和碳棒后,插入盛有20%的NaCl溶液的U形管中,放置数分钟.取插入铁丝的支管中的液体少许于试管中,滴入1-2滴KSCN溶液,未显红色,滴入氯水显红色,证明负极有Fe2+生成:2Fe2++Cl2===2Cl+2Fe3+;Fe3++3SCNFe(SCN)3.在插入碳棒的支管中滴入酚酞溶液,碳棒周围溶液显红色,证明有OH生成

(2)②向插碳棒的溶液中通入氧气或空气

(3)将铁块(或锌块)连接文物底座并埋于地下,定期更换;原理是:使文物成为原电池的正极

(或向铜文物用导电连接直流电源的负极,正极用导线连接埋入地下的导体.原理是:使文物成为电解池的阴极)

13.(11分)某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素,

设计了如下的方案:在四只小烧瓶中分别放入下列物质:A

瓶干燥的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸过清水

的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝,并使铁丝完全浸没在食盐

水中.然后装配成如图所示的四套装置,每隔一段时间测量导管中水面上升的高度,

结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示.

不同时间水面上升的高度

时间/h
高度
瓶号
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
A瓶(盛干燥细铁丝)
0
0
0
0
0
0
0
B瓶(盛浸过食盐水
 
 
 
 
 
 
 
的细铁丝)
0
0.4
1.2
3.4
5.6
7.6
9.8
C瓶(盛浸过清水
 
 
 
 
 
 
 
的细铁丝)
0
0
0
0.3
0.8
2.0
3.5
D瓶(盛完全浸没在
 
 
 
 
 
 
 
食盐水中的细铁丝)
0
0
0
0
0
0
0

课题组在解题时,学校评审组组织了成果展示与答辩,假如你是课题组组长,请回答以下的问题:

(1)导管中水面为什么会上升?______________________________________________

______________________________________________________________________.

(2)上述实验中,细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶号)__________.

(3)影响钢铁生锈的因素主要有_______________________________________

________________________________________________________________________.

(4)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是_______________________________

________________________________________________________________________(答两种方法)

解析:细铁丝在清水或食盐水中,发生吸氧腐蚀,故导管中液面要上升.但要发生吸氧腐蚀的原电池反应,必须符合构成原电池的基本条件:①活泼性不同的电极互相接触.②电解质溶液.③有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触.

为了防止铁的锈蚀,工业上普遍采用电化学保护法,可以作原电池的正极或电解池

的阴极,也可以用覆盖保护层的方法.

答案:(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应,消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低

(2)B>C>A=D

(3)①跟氧气接触,②有水分存在,③有电解质(或食盐存在,三者同时具备时铁生锈速度最快(或从构成原电池的条件分析)

(4)电镀等表面覆盖保护层法,牺牲阳极的阴极保护法等

12.(13分)铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等.

(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_____________________.

(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式.

正极反应_______________________________________________________,

负极反应_____________________________________________________________.

(3)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显.请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀.

有关反应的化学方程式____________________.

劣质不锈钢腐蚀的实验现象___________________________________________.

解析:(1)该反应是FeCl3氧化金属铜,离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+.

(2)将(1)中反应设计成的原电池必须是Cu作负极,选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极,FeCl3溶液作电解质溶液.装置图如下图:

正极:2Fe3++2e===2Fe2+

负极:Cu-2e===Cu2+

(3)根据题给条件,此不锈钢在盐溶液中腐蚀明显,可选择的药品为CuO、浓H2SO4.先用水稀释浓H2SO4,再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液,不锈钢与CuSO4溶液反应,在不锈钢的表面有紫红色物质生成,即验证劣质不锈钢易被腐蚀.

答案:(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+

(2)装置图如下:

正极反应:Fe3++e===Fe2+

(或2Fe3++2e===2Fe2+)

负极反应:Cu-2e===Cu2+

(3)CuO+H2SO4===CuSO4+H2O

CuSO4+Fe===FeSO4+Cu

不锈钢表面有紫红色物质生成

 0  377471  377479  377485  377489  377495  377497  377501  377507  377509  377515  377521  377525  377527  377531  377537  377539  377545  377549  377551  377555  377557  377561  377563  377565  377566  377567  377569  377570  377571  377573  377575  377579  377581  377585  377587  377591  377597  377599  377605  377609  377611  377615  377621  377627  377629  377635  377639  377641  377647  377651  377657  377665  447090 

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