Question

7．某校化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)電化學(xué)問題進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)探究．
探究一：探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素．將混合均勻的新制鐵粉和炭粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖所示）．從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)變化．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）：

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	碳粉/g	鐵粉/g	醋酸/%
①	為以下實(shí)驗(yàn)作參照	0.5	2.5	90.0
②	？	0.5	2.5	36.0
③	碳粉質(zhì)量的影響	0.2	？	90.0

（2）編號(hào)①實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖（2）所示．t₂時(shí)，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，其原因是鐵發(fā)生了吸氧   腐蝕，請(qǐng)?jiān)趫D（3）中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時(shí)電子的流動(dòng)方向；此時(shí)，炭粉表面發(fā)生的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．
（3）該小組對(duì)圖（2）中0～t₁時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二：
假設(shè)一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；
假設(shè)二：反應(yīng)放熱使錐形瓶?jī)?nèi)溫度升高；
探究二：探究電解現(xiàn)象
利用圖2裝置做電解50mL 0.5mol•L^-1CuCl₂溶液的實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)記錄：
A．陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙先變藍(lán)后褪色（提示：Cl₂氧化性大于IO₃^-）；
B．電解一段時(shí)間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體．
（4））分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：
①2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-；
②5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl^-+2IO₃^-+12H⁺．
（5）分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是Cu（OH）₂（寫化學(xué)式），試分析生成該物質(zhì)的原因（用必要的文字和化學(xué)用語解釋）電解較長(zhǎng)時(shí)間后，銅離子濃度下降，氫離子開始放電，溶液的PH增大，銅離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)中保證變量的唯一性進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)析氫腐蝕與吸氧腐蝕的區(qū)別及錐形瓶中壓強(qiáng)的變化判斷鋼鐵的腐蝕類型；根據(jù)鋼鐵的腐蝕類型及原理標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向；碳粉表明氧氣得到電子生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）圖2中0-t₁時(shí)壓強(qiáng)變大，可能是發(fā)生了析氫腐蝕使氣體體積增大或者反應(yīng)放熱使溫度升高，錐形瓶中氣體體積增大；
（4）氯氣能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘能被氯氣氧化生成碘酸；
（5）陰極上銅離子濃度下降，氫離子放電同時(shí)溶液中還生成氫氧根離子，氫氧根離子和銅離子生成藍(lán)色沉淀．

解答 解：（1）①為參照試驗(yàn)，由于②探究醋酸的濃度的影響，則除了醋酸濃度不同外，其它條件必須完全相同，即鐵粉質(zhì)量應(yīng)該為2.5g；
③中只有碳粉含量與①不同，則③為探究碳粉含量的影響，
故答案為：

②	醋酸濃度的影響
③			2.5

（2）t₂時(shí)，容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng)，說明錐形瓶中氣體體積減小，說明發(fā)生了吸氧腐蝕，碳為正極，鐵為負(fù)極，電子轉(zhuǎn)移的方向?yàn)椋?img src="http://thumb.1010pic.com/pic3/quiz/images/201409/79/3e2a57b6.png" style="vertical-align:middle" />，碳電極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧； ；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）圖2中0-t₁時(shí)壓強(qiáng)變大的原因可能為：鐵發(fā)生了析氫腐蝕、鐵與醋酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高時(shí)錐形瓶中壓強(qiáng)增大，所以假設(shè)二為：反應(yīng)放熱使錐形瓶?jī)?nèi)溫度升高，
故答案為：反應(yīng)放熱使錐形瓶?jī)?nèi)溫度升高；
（4）氯氣能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘能被氯氣氧化生成碘酸，離子方程式分別為：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-、5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl^-+2IO₃^-+12H⁺，
故答案為：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-、5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl^-+2IO₃^-+12H⁺；
（5）陰極上電極反應(yīng)式為：Cu ²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)銅離子放電完畢后，氫離子放電，2H⁺+2e^-=H₂↑，致使該電極附近呈堿性，Cu ²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓，
故答案為：Cu（OH）₂；電解較長(zhǎng)時(shí)間后，銅離子濃度下降，氫離子開始放電，溶液的PH增大，銅離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題以原電池原理為載體考查了鐵的探究實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象確定正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)，知道原電池工作原理，氯氣不僅能氧化碘離子還能氧化碘單質(zhì)，難度中等．