Question

4．如圖1，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察．
（1）若試管內(nèi)液面上升，發(fā)生吸氧腐蝕，正極的電極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）若試管內(nèi)液面下降，則發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Fe-2 e^-=Fe²⁺．
（3）利用圖2裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)．
若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)該置于N處．
若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法．

Answer 1

分析 （1）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，在弱酸性或中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子，氣體減少，液面上升；
（2）鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極上生成氫氣，液面升高，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe連接電源的負(fù)極，為電解池；
若X為鋅，開關(guān)K置于M處，為原電池，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)．

解答 解：（1）若試管內(nèi)液面上升，說明電解質(zhì)環(huán)境是堿性或是中性，試管內(nèi)氣體因和水反應(yīng)而使其壓強(qiáng)減小，發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-═Fe²⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：吸氧；2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（2）若試管內(nèi)液面下降，說明金屬的腐蝕中生成氣體導(dǎo)致壓強(qiáng)增大，則金屬發(fā)生的是析氫腐蝕，溶液呈酸性，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-═Fe²⁺，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4H⁺+4e^-═2H₂↑，
故答案為：析氫；Fe-2e^-═Fe²⁺；
（3）若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe連接電源的負(fù)極，為電解池，所以開關(guān)K應(yīng)置于N處，若X為鋅，開關(guān)K置于M處，為原電池，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法；
故答案為：N；犧牲陽極的陰極保護(hù)法．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，注意酸性條件下鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕，弱酸性或中性條件下鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，題目難度不大，根據(jù)原電池中正負(fù)極上得失電子及電極反應(yīng)式來分析解答即可．