Question

某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，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 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。

（1）请完成以下实验设计（完成表中空格）：

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	______________	0.5	____________	36.0
③	碳粉含量的影响	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_____(填“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：_____。

Answer

醋酸浓度的影响 2.0 吸氧 还原 4H＋＋O2＋4e－=2H2O 反应放热，温度升高使气体压强增大

【解析】

(1)根据对比试验中保证变量的唯一性进行解答；

(2)根据析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别及锥形瓶中压强的变化判断钢铁的腐蚀类型；根据钢铁的腐蚀类型及原理标出电子转移的方向；碳粉表面氧气得到电子生成氢氧根离子，发生还原反应；

(3)根据影响压强大小的因素分析。

(1)①为参照试验，由于②中铁粉与碳粉质量相同，故铁粉的质量也为2.0g，醋酸的百分含量不同，则②为探究醋酸浓度的影响；

(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，电子从负极流向正极，发生吸氧腐蚀时电子流动方向，碳为正极，铁为负极，碳电极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：4H＋＋O2＋4e－=2H2O；

(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。