Question

家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現紅棕色的銹斑，某同學擬對其原理及條件進行探究：

（1）該同學準備了下列實驗用品：20%NaCl溶液、蒸餾水、酚酞試液、KSCN溶液、新制氯水、純鐵絲、碳棒、U形管、導線等；請你幫他設計一實驗方案來驗證鋼鐵吸氧腐蝕的電極產物，簡述操作過程并寫出溶液中有關反應的離子方程式。

（2）該同學查閱有關資料知：氧氣在液滴的表面和中心濃度不同；Fe²⁺遇K₃［Fe(CN)₆］產生藍色沉淀：3Fe²⁺+2［Fe(CN)₆］^3-====Fe₃［Fe(CN)₆］₂↓（藍色）。該同學在一塊光潔無銹的鐵板上滴2滴含酚酞和K₃［Fe(CN)₆］的NaCl溶液，在空氣中放置幾分鐘后，發現鹽水滴

邊緣溶液顯紅色，鹽水與鐵板的接觸面中心出現藍色不溶物（見圖示）。

試判斷該實驗是否是鐵的吸氧腐蝕。

若是，請寫出正極反應方程式：___________________________________________________。

若否，指出產生該現象的原因：___________________________________________________。

（3）將一銅棒、碳棒用導線連接后，插入內盛20%氯化鈉溶液的U形管中，請根據此裝置在下面兩項中擇一回答：

①若不是原電池，請說明原因：_________________（如果回答此題，下面的②不用回答）。

②若是原電池，現要求利用此裝置（電極材料、溶液濃度均不變），采取適當的措施來提高電池的放電效率，該操作可以是_________________。

（4）目前我國許多大型銅質文物露天放置腐蝕嚴重，在不影響觀瞻效果的條件下，除用加保護層法保護外，請你再提出一項簡單而有效的保護方法并簡述其保護原理：

_____________________________________________________________________。

Answer 1

解析與答案：（1）用導線連接鐵絲和碳棒后，插入盛有20% NaCl溶液的U形管中，放置數分鐘。取插入鐵絲的支管中液體少許于試管中，滴入1—2滴KSCN溶液，未顯紅色；滴入氯水顯紅色，證明負極有Fe²⁺生成；2Fe²⁺+Cl₂====2Cl^-+2Fe³⁺；Fe³⁺+3SCN^-====Fe(SCN)₃。在插入碳棒的支管中滴入酚酞溶液，碳棒周圍溶液顯紅色，證明有OH^-生成。

（2）正極（液滴表面）：2H₂O+O₂+4e^-====4OH^-

（3）向插碳棒的溶液中通氧氣或空氣

（4）將鐵塊連接文物底座并埋于地下，定期更換；原理是使銅文物成為原電池的正極，即犧牲陽極的陰極保護法(或向銅文物上通直流電，原理是使銅文物成為電解池的陰極，即外加電流的陰極保護法)。