Question

如圖所示，在大試管里固定一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，把這個裝置這樣放置一周后，觀察到鐵絲發(fā)生的變化是

鐵生銹

，試用電極反應式和必要的化學方程式表示該過程：

負極2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正極O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

、

Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂

、

4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃

、

2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O

．試管里的水面會上升，最終上升高度約為

1

5

，原因是（用必要的文字及反應式表示）

O₂約占空氣的

1

5

，因正極發(fā)生反應O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當O₂消耗盡時，水上升高度約為

1

5

．

Answer 1

分析：鐵絲與氧氣接觸，有水參加發(fā)生吸氧腐蝕，鐵生銹了，消耗了氧氣，導致了試管內氣壓降低，大氣壓將水壓入試管中，根據鐵的吸氧腐蝕原理分析即可．

解答：解：（1）在大試管里固定一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，把這個裝置這樣放置一周后，鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，鐵絲表面生銹；
發(fā)生吸氧腐蝕，負極的電極反應為：2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正極的電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
溶液中Fe²⁺和2OH^-反應生成Fe（OH）₂被氧氣氧化為Fe（OH）₃，最后Fe（OH）₃分解為Fe₂O₃，反應方程為：
Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂
4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃
2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；
空氣中氧氣大約占了

1

5

，當正極反應中O₂消耗盡時水上升高度約為

1

5

；
故答案為：鐵生銹； 負極2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正極O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-； Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃； 2Fe（OH）₃═Fe₂O₃+3H₂O；

1

5

；O₂約占空氣的

1

5

，因正極發(fā)生反應O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，當O₂消耗盡時，水上升高度約為

1

5

．

點評：本題考查了鐵的吸氧腐蝕原理，注意發(fā)生電化學反應后溶液中的后續(xù)反應，題目難度中等．