某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),探究鐵的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)原理。
(1)甲同學(xué)利用下圖裝置,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕原理探究。
裝置 |
實(shí)驗(yàn)步驟及操作 |
現(xiàn)象 |
|
?。B好裝置,觀察 |
電流表指針偏轉(zhuǎn) |
ⅱ.一段時(shí)間后,向燒杯中滴加酚酞 |
碳棒附近溶液變紅 |
ⅲ.一段時(shí)間后,向燒杯中滴加鐵氰化鉀 {K3[Fe(CN)6]}溶液 |
鐵片表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 |
查閱資料:Fe
2+遇K
3[Fe(CN)
6]溶液生成藍(lán)色沉淀。K
3[Fe(CN)
6]具有氧化性。
①用電極反應(yīng)式解釋實(shí)驗(yàn)ⅱ中的現(xiàn)象:
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
。
②乙同學(xué)認(rèn)為僅通過(guò)ⅲ中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學(xué)腐蝕,理由是
K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,會(huì)干擾由電化學(xué)腐蝕生成的Fe2+的檢驗(yàn)
K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,會(huì)干擾由電化學(xué)腐蝕生成的Fe2+的檢驗(yàn)
。
③為驗(yàn)證猜想,乙同學(xué)設(shè)計(jì)了ⅳ、ⅴ、ⅵ三組對(duì)比實(shí)驗(yàn),并記錄如下:
實(shí)驗(yàn) |
滴管 |
試管 |
現(xiàn)象 |
|
0.5mol?L-1 K3[Fe(CN)6] 溶液 |
ⅳ.蒸餾水 |
無(wú)明顯變化 |
ⅴ.1.0mol?L-1NaCl溶液 |
鐵片表面產(chǎn)生大量藍(lán)色沉淀 |
ⅵ.0.5mol?L-1Na2SO4溶液 |
無(wú)明顯變化 |
a.以上實(shí)驗(yàn)表明:在Cl
-存在條件下,K
3[Fe(CN)
6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應(yīng)。
b.為探究Cl
-的存在對(duì)反應(yīng)的影響:乙同學(xué)將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)ⅵ,發(fā)現(xiàn)鐵片表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。此補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)表明Cl
-的作用是
破壞鐵片表面的氧化膜
破壞鐵片表面的氧化膜
。
④結(jié)合上述兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究,請(qǐng)你改進(jìn)甲同學(xué)步驟ⅲ的操作:
用膠頭滴管從鐵電極區(qū)域取少量溶液于試管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液
用膠頭滴管從鐵電極區(qū)域取少量溶液于試管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液
,以證明鐵發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。
(2)丙同學(xué)向如圖所示裝置的容器a、b中分別加入30mL3.5%的NaCl溶液,閉合K,電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。加熱容器a,電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。
實(shí)驗(yàn)檢測(cè)表明:容器a中的溶液產(chǎn)生了Fe
2+,而容器b中的溶液不存在Fe
2+。則:容器b中鐵片做
正
正
極(填:“正”或“負(fù)”)。加熱后,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因可能是
溫度升高,F(xiàn)e還原性增強(qiáng),反應(yīng)速率加快
溫度升高,F(xiàn)e還原性增強(qiáng),反應(yīng)速率加快
。
(3)金屬陽(yáng)極鈍化是一種電化學(xué)防護(hù)方法。將Fe作陽(yáng)極置于H
2SO
4溶液中,一定條件下,F(xiàn)e鈍化形成致密Fe
3O
4氧化膜,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+
3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+
。