Question

【題目】鋼鐵的腐蝕是重要研究課題。

（知識回顧）用如圖所示實驗進行鐵釘腐蝕的研究。一段時間后試管A、B中鐵釘幾乎沒有生銹，而試管C中鐵釘明顯銹蝕，試管D、E中鐵釘嚴(yán)重銹蝕。

（1）由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟________________（填化學(xué)式）等物質(zhì)作用的過程。

（2）試管B中使用“煮沸并迅速冷卻的蒸餾水”，其目的是________________。

（實驗探究）向試管D中（含生銹鐵釘）加人過量10%稀鹽酸，浸泡。可觀察到鐵銹逐漸消失，鐵釘表面有氣泡產(chǎn)生，溶液呈黃色，一段時間后黃色變?yōu)闇\綠色。

（3）寫出鐵銹溶于鹽酸的化學(xué)方程式：________________。

（4）推測試管D中溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，可能是因為氯化鐵與某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)所致�，F(xiàn)進行如下3個實驗（持續(xù)10小時，已知氫氣不影響該反應(yīng)）。

序號	實驗I	實驗Ⅱ	實驗Ⅲ
實驗內(nèi)容
現(xiàn)象	溶液顏色始終呈黃色	產(chǎn)生紅褐色沉淀	溶液逐漸由黃色變淺綠色

①設(shè)計實驗I的目的是________________。

②綜合分析上述3個實驗，試管D中溶液由黃色變?yōu)闇\綠色的原因是__________。

（拓展延仲）研究水樣的pH、水中溶解氧濃度與鋼鐵腐蝕速率的關(guān)系。查閱相關(guān)文獻得到如下資料。

（5）如圖表示水樣溫度22℃、氧含量6mL·L-1時，鋼鐵腐蝕速率與水樣pH的關(guān)系。當(dāng)pH<4時，鋼鐵腐蝕速率明顯增大的原因是___________________。

（6）如圖表示溫度22℃、pH=7時，鋼鐵腐蝕速率與水中溶解氧濃度的關(guān)系。當(dāng)溶解氧超過20mL·L-1時，鋼鐵腐蝕速率明顯下降的原因可能是________________。

Answer 1

【答案】O2、H2O 除去蒸餾水中溶解的氧氣且防止氧氣再溶于水 探究FeCl3能否與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2 酸性條件下，FeCl3與鐵釘發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2 鋼鐵與水樣中的H+發(fā)生反應(yīng) 鋼鐵表面生成較致密的氧化膜，阻礙O2、H2O與鋼鐵的接觸

【解析】

（1）干燥試管A和不含氧氣的試管B中鐵釘幾乎沒有生銹，而裝有蒸餾水的試管C中鐵釘明顯銹蝕，所以鐵的銹蝕是鐵跟水和氧氣有關(guān)，化學(xué)式為O2、H2O；

（2）試管B和試管C做對比，由控制變量法，試管C還有氧氣，而是管B不含氧氣，因此，試管B中使用“煮沸并迅速冷卻的蒸餾水”，其目的是除去蒸餾水中溶解的氧氣且防止氧氣再溶于水。

（3）鐵銹溶于鹽酸的化學(xué)方程式；

（4）根據(jù)題意，我們推測試管D中溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，可能是因為氯化鐵與某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)所致。首先我們要看是不是FeCl3與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2從而使溶液變?yōu)闇\綠色，因此①設(shè)計實驗I的目的是探究FeCl3能否與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。實驗Ⅰ鹽酸溶液中FeCl3溶液仍然呈現(xiàn)黃色，說明不是FeCl3與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2從而使溶液變?yōu)闇\綠色；實驗Ⅱ在水中（中性環(huán)境）下，FeCl3與鐵釘不能發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2；實驗Ⅲ酸性條件下，FeCl3與鐵釘發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2，因此綜合分析上述3個實驗，試管D中溶液由黃色變?yōu)闇\綠色的原因是酸性條件下，FeCl3與鐵釘發(fā)生反應(yīng)生成FeCl2。

（5）當(dāng)pH<4時溶液中存在游離的H+，因此鋼鐵腐蝕速率明顯增大的原因是鋼鐵與水樣中的H+發(fā)生反應(yīng)促進鋼鐵腐蝕。

（6）當(dāng)溶解氧超過20mL·L-1時氧氣與鋼鐵反應(yīng)生成致密的氧化膜從而阻止鋼鐵腐蝕速率，因此鋼鐵腐蝕速率明顯下降的原因可能是鋼鐵表面生成較致密的氧化膜，阻礙O2、H2O與鋼鐵的接觸。