Question

19．如图所示，大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，试管倒插入液面下，放置约一周后，观察到铁丝发生的变化是铁丝表面形成一层红棕色铁锈．
①若试管内液面上升，原因是铁生锈的过程中消耗了试管中的氧气，从而使得试管内的压强减小，则原溶液呈中性性，发生吸氧
腐蚀，则最终上升高度约为$\frac{1}{5}$，原因是O₂约占空气的$\frac{1}{5}$，因正极发生反应O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，当O₂消耗尽时，水上升高度约为$\frac{1}{5}$．
②若试管内液面下降，则原溶液呈酸性性，发生析氢腐蚀，电极反应式为：负极Fe-2e^-=Fe²⁺；正极2H⁺+2e^-=H₂↑．

Answer 1

分析 铁丝与氧气接触，有水参加发生吸氧腐蚀，铁丝表面形成红棕色的铁锈；
①若试管内液面上升，说明试管中氧气被消耗，则钢铁发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极、C作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；
②若试管内液面下降，说明有气体生成，则钢铁发生析氢腐蚀，负极上铁失电子发生亚铁离子，正极上氢离子得电子生成氢气．

解答 解：在大试管里固定一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置一周后，铁丝发生吸氧腐蚀，铁丝表面形成一层红棕色铁锈，
故答案为：铁丝表面形成一层红棕色铁锈；
①若试管内液面上升，说明试管中氧气被消耗，则钢铁发生吸氧腐蚀，溶液呈中性，Fe易失电子作负极、C作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
由于O₂约占空气的$\frac{1}{5}$，因正极发生反应O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，所以当O₂消耗尽时，水上升高度约为$\frac{1}{5}$，
故答案为：铁生锈的过程中消耗了试管中的氧气，从而使得试管内的压强减小；中；吸氧；$\frac{1}{5}$；O₂约占空气的$\frac{1}{5}$，因正极发生反应O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，当O₂消耗尽时，水上升高度约为$\frac{1}{5}$；
②若试管内液面下降，说明有气体生成，则钢铁发生析氢腐蚀，溶液呈酸性，负极上铁失电子发生亚铁离子，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：酸；析氢；Fe-2e^-=Fe²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评 本题考查了铁的腐蚀类型及反应原理，题目难度中等，明确原电池工作原理为解答关键，注意掌握金属的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别，试题培养了学生的灵活应用能力．