某化學興趣小組設計了如下實驗,探究鐵的電化學腐蝕及防護原理。
(1)甲同學利用下圖裝置,進行鐵的電化學腐蝕原理探究。
裝置 |
實驗步驟及操作 |
現(xiàn)象 |
|
ⅰ.連好裝置,觀察 |
電流表指針偏轉(zhuǎn) |
ⅱ.一段時間后,向燒杯中滴加酚酞 |
碳棒附近溶液變紅 |
ⅲ.一段時間后,向燒杯中滴加鐵氰化鉀 {K3[Fe(CN)6]}溶液 |
鐵片表面產(chǎn)生藍色沉淀 |
查閱資料:Fe
2+遇K
3[Fe(CN)
6]溶液生成藍色沉淀。K
3[Fe(CN)
6]具有氧化性。
①用電極反應式解釋實驗ⅱ中的現(xiàn)象:
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
。
②乙同學認為僅通過ⅲ中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕,理由是
K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,會干擾由電化學腐蝕生成的Fe2+的檢驗
K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,會干擾由電化學腐蝕生成的Fe2+的檢驗
。
③為驗證猜想,乙同學設計了ⅳ、ⅴ、ⅵ三組對比實驗,并記錄如下:
實驗 |
滴管 |
試管 |
現(xiàn)象 |
|
0.5mol?L-1 K3[Fe(CN)6] 溶液 |
ⅳ.蒸餾水 |
無明顯變化 |
ⅴ.1.0mol?L-1NaCl溶液 |
鐵片表面產(chǎn)生大量藍色沉淀 |
ⅵ.0.5mol?L-1Na2SO4溶液 |
無明顯變化 |
a.以上實驗表明:在Cl
-存在條件下,K
3[Fe(CN)
6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應。
b.為探究Cl
-的存在對反應的影響:乙同學將鐵片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗凈)后再進行實驗ⅵ,發(fā)現(xiàn)鐵片表面產(chǎn)生藍色沉淀。此補充實驗表明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)合上述兩位同學的實驗探究,請你改進甲同學步驟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)生了電化學腐蝕。
(2)丙同學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,電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。加熱容器a,電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。
實驗檢測表明: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”)。加熱后,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因可能是
溫度升高,F(xiàn)e還原性增強,反應速率加快
溫度升高,F(xiàn)e還原性增強,反應速率加快
。
(3)金屬陽極鈍化是一種電化學防護方法。將Fe作陽極置于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,則陽極的電極反應式為
3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+
3Fe-8e-+4H2O=Fe3O4+8H+
。