Question

電化學在工業生產中有廣泛應用．
（一）如圖1所示，水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察，發現鐵釘被腐蝕．
（1）若試管內液面上升，發生

吸氧

腐蝕，電極反應為負極：

Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂

；正極：

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．
（2）若試管內液面下降，則燒杯中的溶液呈

強酸

性，正極的電極反應為：

2H⁺+2e^-═H₂↑

．
（二）如圖2為相互串聯的甲、乙兩個電解池（電極都是惰性電極），請回答：
（1）寫出甲電解池中的電解總反應方程式：

2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
（2）若甲槽陰極增重12.8g，則乙槽陽極放出氣體為

Cl₂

，在標準狀況下的體積為

4.48L

；檢驗該氣體一般用濕潤的淀粉-KI試紙，現象是

試紙變藍

，發生的反應是

Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-

．
（3）若乙槽剩余液體為400mL，則電解后得到堿液的物質的量濃度為

1mol/L

；電解過程中，乙槽溶液pH的變化為（“升高”、“降低”或“不變”）

升高

．

Answer 1

分析：（一）圖1中，鐵釘含有的碳、鐵和電解質溶液構成原電池，如果試管內液面上升，則說明發生吸氧腐蝕，如果試管內液面下降，則說明發生析氫腐蝕，在中性或弱酸性溶液中，鐵釘發生吸氧腐蝕，在強酸性溶液中鐵釘發生析氫腐蝕；
（二）（1）甲電解池中，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，據此寫出電池反應式；
（2）乙槽中，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，根據轉移電子相等計算生成氯氣的體積；用淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，氯氣能置換出碘，碘遇淀粉變藍色；
（3）根據轉移電子和氫氧化鈉的關系式計算氫氧化鈉的濃度，根據溶液中氫氧根離子濃度變化確定溶液酸堿性變化．

解答：解：（一）（1）鐵釘含有的碳、鐵和電解質溶液構成原電池，如果試管內液面上升，則說明發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子生成亞鐵離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，所以電極反應式為：Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：吸氧；Fe-2e^-+2OH^-═Fe（OH）₂；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）鐵釘含有的碳、鐵和電解質溶液構成原電池，如果試管內液面下降，則說明發生析氫腐蝕，在強酸性溶液中，鐵釘發生析氫腐蝕，正極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：強酸；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（二）（1）甲裝置中，電極都是惰性電極，所以電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，所以電池反應式為：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O═2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（2）乙槽中陽極上氯離子放電生成氯氣，串聯電解池中轉移電子數相等，析出n（Cu）=n（Cl₂），所以陽極上氯氣的體積=

12.8

64

mol×22.4L/mol=4.48L；
氯氣有強氧化性，能置換出碘化鉀中的碘，碘遇淀粉變藍色，所以濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，反應的離子方程式為：Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-，
故答案為：Cl₂；4.48L；試紙變藍；Cl₂+2I^-═I₂+2 Cl^-；  
（3）設氫氧化鈉的物質的量濃度是xmol/L，
2NaCl+2H₂O

電解  .

H₂↑+2NaOH+Cl₂↑ 轉移電子
                    2mol            2mol
                    0.4xmol        

12.8

64

mol×2
x=

12.8 64 mol×2×2mol

2mol×0.4mol

=1，
所以氫氧化鈉的物質的量濃度是1.0mol/L，電解過程中，乙槽中生成的氫氧化鈉逐漸增大，則溶液的pH逐漸升高，
故答案為：1mol/L；升高．

點評：本題考查金屬的腐蝕與防護及電解池原理，注意根據電解質溶液的酸堿性確定鋼鐵發生腐蝕的類型，為易錯點．