Question

(16分)化学实验有助于理解化学知识，提升科学素养。

I.某探究小组用以下右图装置做如下实验。

实验编号	a中试剂	b中试剂
1	0.1克Na、3 mL水	0.1克Na、3 mL乙醇
2	3 mL水	3 mL饱和FeSO4溶液

（1）实验1：同时加入试剂，反应开始阶段可观察到U形管中液面      （填编号，下同），反应结束静置一段时间，最终U形管中液面        。

a．左高右低          b．左低右高         c．左右基本持平

（2）实验2：一段时间后观察到U形管中液面左低右高， b管溶液中出现红褐色浑浊物，请解释出现上述现象的原因：                                                 。

II．某研究小组为探究弱酸性条件下铁的电化学腐蚀类型，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图（1）所示)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

（3）请填满表中空格，以完成实验设计：

编号	实验目的	炭粉/g	铁粉/g	醋酸浓度/mol/L
①	作参照实验	0.5	2.0	1.0
②	探究醋酸浓度对实验的影响	0.5		0.1
③		0.2	2.0	1.0

（4）实验①测得容器中的压强随时间的变化如图（2）所示。该小组得出0～t₁时压强增大的主要原因是：                                    。t₂时，容器中压强明显变小的原因是               。请在图（3）中用箭头标出发生该腐蚀时A和B之间的电子移动方向。

Answer

I.（1）b； c

（2）溶液中 FeSO4 吸收O2 ，b管内压强减小，生成了Fe(OH)3 。

II.（3）

编号

实验目的

炭粉/g

铁粉/g

醋酸浓度/mol/L

①

②

2.0

③

探究炭粉的量对实验的影响

（4）发生析氢腐蚀，产生了气体；反应放热，温度升高。（2分）

发生吸氧腐蚀消耗了氧气（2分）。（2分）

【解析】

试题分析：I.（1）实验1：同时加入试剂，反应开始阶段由于Na与H2O反应剧烈，产生的热量大于Na与乙醇反应产生的热量，空气受热体积膨胀，所以可观察到U形管中红墨水从左端向右端移动，因此液面左低右高，答案选项是b；由于钠比足量，所以左右两边产生氢气最终与不足量的Na为标准，相同，当与外加进行充分的热交换后，左右两边气体的物质的量相等，温度相同，所以反应结束静置一段时间，最终U形管中液面左右基本持平，答案选项是c；（2）实验2：在右边是FeSO4溶液，Fe2+有还原性，容易与空气中的氧气反应氧化还原反应，变为Fe3+，右边气体的物质的量减小，所以红墨水右移，一段时间后观察到U形管中液面左低右高， b管溶液中Fe3+与氧气产生的OH-结合形成Fe(OH)3红褐色沉淀；II．由于实验②是探究醋酸浓度对实验的影响，其它条件应该与实验①相同，所以铁粉的质量应该是2.0g；③中Fe粉的质量、醋酸的浓度都与实验①相同，而碳粉的质量比实验①少，所以该实验是探究探究炭粉的量对实验的影响；（4）实验①测得容器中的压强随时间的变化如图（2）所示。可以看出该小组得出0～t1时压强增大的主要原因是：Fe与醋酸发生反应，产生氢气，发生析氢腐蚀，产生了气体；该反应是放热反应，产生的热量，使气体温度升高，压强增大。随着反应的进行，到t2时，溶液的酸性减弱，这时发生的主要的吸氧腐蚀，由于装置中的空气不断被消耗，气体的物质的量减少，压强减小。无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是Fe失去电子，变为Fe2+，所以Fe为原电池的负极，C为原电池的正极。故电子的移动方向是从铁移向碳电极一端，表示为：

考点：考查化学实验方案的设计、实验现象的分析、金属腐蚀的原因及种类的判断、电子移动方向的表示。