Question

30、在生產和生活中，金屬腐蝕所帶來的損失非常嚴重，所以防止金屬腐蝕已成為科學研究和技術領域的重大問題．化學興趣小組的同學在實驗室中對金屬的腐蝕進行了探究．
〔活動與探究一〕
分別在三個潔凈干燥的試管中各加一個潔凈無銹的鐵釘，再在其中兩個試管中加入經煮沸迅速冷卻的蒸餾水，其他操作請仔細觀察上圖：
（1）探究結論：Ⅰ號試管中鐵打最容易生銹．由此可見，鐵制品生銹需要的條件是

鐵與氧氣和水接觸

．
（2）將實驗中已生銹的鐵打長時間放入足量稀鹽酸中，可觀察到的現象有

鐵銹溶解

、

溶液呈黃色

、

有氣泡生成

、

溶液呈淺綠色

．反應的化學方程式分別為

Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O

、

2HCl+Fe═FeCl₂+H₂↑

．
〔活動與探究二〕
向鐵粉中加入少量的炭粉（模擬鐵的成分），混合均勻后，撒入內壁分別用稀鹽酸和氯化鈉溶液潤濕過的兩支試管（分別標記為a、b），按下圖裝好儀器．幾分鐘后打開止水夾，觀察發現：a裝置右側小試管中液面上升，導管中液面下降；而b裝置右側小試管中液面下降，
導管中液面上升，b裝置固體混合物中發現有紅色物質生成．

（3）請你推測：a裝置右側小試管中液面上升的原因是

鐵與鹽酸反應生成氫氣，左側試管中氣體增加（導管內壓強增大）

；b裝置右側小試管液面下降的原因是

氧氣與鐵反應，左側試管中氣體減少（導管內壓強減少）

．

Answer 1

分析：（1）鐵生銹的條件是：與氧氣接觸，有水參加；
（2）生銹的鐵釘放入稀鹽酸，先是鐵銹溶解，然后鐵與鹽酸反應；
（3）而單質鐵可以和鹽酸反應生成氫氣，導致支管試管內氣壓增大排出導管內氣體，致使圖a中試管內液體上升；鐵生銹消耗了氧氣，導致支管試管內氣壓降低，致使圖b中試管內液體下降．

解答：解：（1）鐵生銹的條件是：與氧氣接觸，有水參加，二者缺一不可；
（2）鐵銹（Fe₂O₃）與鹽酸反應而消失，溶液成黃色（Fe³⁺顏色），化學反應式是：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；當鐵銹反應完后，鐵進一步反應，鐵與鹽酸反應生成氫氣，溶液呈淺綠色（Fe²⁺顏色），化學反應式是：2HCl+Fe═FeCl₂+H₂↑．
 （3）a裝置中的鐵與鹽酸反應生成了氫氣，左側試管中氣體增加，壓強變大，液體進入右側小試管，使小試管內液面上升；而b裝置中的氧氣與鐵和水發生了反應會減少，左側試管中氣體減少，壓強變小，右側小試管中的液體進入左側大試管，小試管內液面下降．
故答案為：（1）鐵與氧氣和水接觸；
（2）鐵銹溶解，溶液呈黃色，有氣泡生成，溶液呈淺綠色；Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；2HCl+Fe═FeCl₂+H₂↑；
（3）鐵與鹽酸反應生成氫氣，左側試管中氣體增加（導管內壓強增大）；  氧氣與鐵反應，左側試管中氣體減少（導管內壓強減少）．

點評：鐵生銹的條件是氧氣和水都與鐵接觸，酸與鐵反應生成氫氣，氯化鈉能促進鐵的銹蝕．生銹的鐵釘與酸反應，一般只考慮第一步，第二步反應一般不予考慮．