Question

家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后,出現紅棕色的銹斑,某同學擬對其原理及條件進行分析:
（1）該同學準備了下列實驗用品:20% NaCl溶液、蒸餾水、酚酞試液、KSCN溶液、新制氯水、純鐵絲、碳棒、U形管、導線等;請你幫他設計一個實驗方案來驗證鋼鐵吸氧腐蝕的電極產物,簡述操作過程并寫出溶液中有關反應的離子方程式。
（2）將一銅棒、碳棒用導線連接后,插入內盛20%氯化鈉溶液的U形管中,請根據此裝置在下列兩項中擇一
回答:
①若不是原電池,請說明原因:　　　　　　　　　　　(如果回答此題,下面的②不用回答)。
②若是原電池,現要求利用此裝置(電極材料、溶液濃度均不變),采取適當的措施來提高電池的放電效率,該操作可以是:　                            。
（3）目前我國許多大型銅質文物露天放置腐蝕嚴重,在不影響觀瞻效果的條件下,除用加保護層法保護外,請你再提出一項簡單而有效的保護方法并簡述其保護原理:                                                            。

Answer 1

（1）用導線連接純鐵絲和碳棒后插入盛有20% NaCl溶液的U形管中,放置數分鐘,向插入純鐵絲的一端滴入1～2滴KSCN溶液未顯色,再滴入氯水顯(血)紅色,證明負極有Fe²⁺生成,相關離子方程式為:2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-;Fe³⁺+3SCN^-=Fe(SCN)₃。向插入碳棒的一端滴入酚酞溶液,溶液顯紅色,證明有OH^-生成
（2）②向插入碳棒的溶液中通入氧氣或空氣
（3）將鐵塊(或鋅塊)連接文物底座并埋入地下,定期更換;原理是:使文物成為原電池的正極(或使銅文物用導線連接直流電源的負極,正極用導線連接埋入地下的導體;原理是:使文物成為電解池的陰極)

（1）為加速腐蝕,應選用20% NaCl溶液為電解質溶液,以純鐵絲和碳棒作兩極,分別針對兩極產物Fe²⁺和OH^-進行檢驗。（2）具備構成原電池的基本條件,所以是原電池,在正極上發生還原反應的是空氣中的O₂,要加快反應速率,可增大O₂濃度。（3）在眾多限制下,可考慮電化學保護法。