Question

16．電化學在工業生產中有廣泛應用．
（1）如圖所示，水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察，發現鐵釘被腐蝕．
①若試管內液面上升，發生吸氧腐蝕，負極電極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺
②若試管內液面下降，則燒杯中的溶液呈酸性，正極的電極反應為4H⁺+4e^-=2H₂↑
（2）采用惰性電極從NO^-₃，Cl^-，Cu²⁺，Ba²⁺，H⁺等離子中選出適當的離子組成電解質，并對其溶液進行電解．
①若兩極分別放出H₂和O₂，電解質的化學式可能是HNO₃、Ba（NO₃）₂
②若陰極析出金屬，陽極放出氧氣，電解質化學式為Cu（NO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質溶液構成原電池，在弱酸性或中性條件下，鐵發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，在酸性條件下，鐵發生析氫腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上氫離子得電子發生還原反應；
（2）根據電解質溶液中離子的放電順序結合析出的物質確定溶液中含有的陰陽離子，從而確定該物質的化學式．

解答 解：（1）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質溶液構成原電池，
①若試管內液面上升，說明試管內氣體因和水反應而使其壓強減小，發生的是吸氧腐蝕，鐵作負極，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧，Fe-2e^-=Fe²⁺；
②若試管內液面下降，說明金屬的腐蝕中生成氣體導致壓強增大，則金屬發生的是析氫腐蝕，溶液呈酸性，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，正極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為：
4H⁺+4e^-=2H₂↑，
故答案為：酸；4H⁺+4e^-=2H₂↑；
（2）①若兩極分別放出H₂和O₂，則陰極上氫離子放電，陽極上氫氧根離子放電，根據陰陽離子放電順序知，溶液中存在的陰離子為含氧酸根離子，陽離子為氫離子或活潑金屬離子，所以電解質的化學式為HNO₃、Ba（NO₃）₂，
故答案為：HNO₃、Ba（NO₃）₂；
②若陰極析出金屬，根據離子的放電順序知，溶液中含有H之后的不活潑金屬陽離子，陽極放出O₂，則溶液中含有含氧酸根離子，所以電解質的化學式為Cu（NO₃）₂，
故答案為：Cu（NO₃）₂．

點評 本題考查了鋼鐵的電化學腐蝕，題目難度中等，注意酸性條件下，鋼鐵發生析氫腐蝕，弱酸性或中性條件下，鋼鐵發生吸氧腐蝕，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．