Question

某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。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。

（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：

编号	实验目的	碳粉/g	铁粉/g	醋酸/%
①	为以下实验作参照	0.5	2.0	90.0
②	醋酸浓度的影响	0.5	__	36.0
③	__	0.2	2.0	90.0

（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t₂时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是___________________________________。

（3）该小组对图2中0～t₁时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：

假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；

假设二：______________________________；

……

（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H₂的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：__________
 

Answer

2.0 碳粉含量的影响 吸氧 还原反应 2H2O+O2+4e-=4OH- （或4H++O2+4e-=2H2O） 反应放热，温度升高，体积膨胀 实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）

①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）

②通入氩气排净瓶内空气；

③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。

如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。

（本题属于开放性试题，合理答案均给分）

【解析】

(1)探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；

③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。

(2) t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；

(3) 图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；

(4)基于假设一，可知，产生氢气，发送那些变化，从变化入手考虑

实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）

①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）

②通入氩气排净瓶内空气；

③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。

如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。

（本题属于开放性试题，合理答案均给分）。