Question

7．某校化學實驗小組對電化學問題進行了如圖所示實驗探究．
探究一：探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學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，同時測量容器中的壓強變化．
（1）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）：

編號	實驗目的	碳粉/g	鐵粉/g	醋酸/%
①	為以下實驗作參照	0.5	2.5	90.0
②	？	0.5	2.5	36.0
③	碳粉質量的影響	0.2	？	90.0

（2）編號①實驗測得容器中的壓強隨時間的變化如圖（2）所示．t₂時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了吸氧   腐蝕，請在圖（3）中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子的流動方向；此時，炭粉表面發(fā)生的電極反應式是O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．
（3）該小組對圖（2）中0～t₁時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二：
假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；
假設二：反應放熱使錐形瓶內溫度升高；
探究二：探究電解現(xiàn)象
利用圖2裝置做電解50mL 0.5mol•L^-1CuCl₂溶液的實驗．
實驗記錄：
A．陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙先變藍后褪色（提示：Cl₂氧化性大于IO₃^-）；
B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍色固體．
（4））分析實驗記錄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）分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是Cu（OH）₂（寫化學式），試分析生成該物質的原因（用必要的文字和化學用語解釋）電解較長時間后，銅離子濃度下降，氫離子開始放電，溶液的PH增大，銅離子轉化為氫氧化銅沉淀．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)對比試驗中保證變量的唯一性進行解答；
（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出電子轉移的方向；碳粉表明氧氣得到電子生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應；
（3）圖2中0-t₁時壓強變大，可能是發(fā)生了析氫腐蝕使氣體體積增大或者反應放熱使溫度升高，錐形瓶中氣體體積增大；
（4）氯氣能氧化碘離子生成碘單質，碘能被氯氣氧化生成碘酸；
（5）陰極上銅離子濃度下降，氫離子放電同時溶液中還生成氫氧根離子，氫氧根離子和銅離子生成藍色沉淀．

解答 解：（1）①為參照試驗，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，即鐵粉質量應該為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，容器中壓強明顯小于起始壓強，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，鐵為負極，電子轉移的方向為：，碳電極氧氣得到電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧； ；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）圖2中0-t₁時壓強變大的原因可能為：鐵發(fā)生了析氫腐蝕、鐵與醋酸的反應為放熱反應，溫度升高時錐形瓶中壓強增大，所以假設二為：反應放熱使錐形瓶內溫度升高，
故答案為：反應放熱使錐形瓶內溫度升高；
（4）氯氣能氧化碘離子生成碘單質，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）陰極上電極反應式為：Cu ²⁺+2e^-=Cu，當銅離子放電完畢后，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；電解較長時間后，銅離子濃度下降，氫離子開始放電，溶液的PH增大，銅離子轉化為氫氧化銅沉淀．

點評 本題以原電池原理為載體考查了鐵的探究實驗，根據(jù)反應現(xiàn)象確定正負極上發(fā)生的反應，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，難度中等．