對一道“經(jīng)典”題目的質(zhì)疑

段鴻睿

摘要：質(zhì)疑一道常見習題，并通過實驗加以驗證，得出結論。

關鍵詞：質(zhì)疑；經(jīng)典；實驗

文章編號：1008-0546（2016）05-0047-01 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.019

一、質(zhì)疑

在談到金屬的析氫腐蝕、吸氧腐蝕時，常會遇到這樣一個“經(jīng)典”題目：

下圖為模擬鐵生銹的實驗。鐵粉中均勻混有少量碳粉，撒入在內(nèi)壁已分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的甲、乙兩支具支試管。打開止水夾片刻后，以下有關該實驗的說法合理的是（ ）

A.甲裝置中紅墨水倒吸量比乙裝置多

B.甲裝置中發(fā)生的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕

C.乙裝置中發(fā)生的電化學腐蝕主要是析氫腐蝕

D.乙裝置開始導管口有氣泡冒出，接著紅墨水又較快倒流

推測，此題應該選ABC。理由很簡單：甲中中性條件下，發(fā)生吸氧腐蝕，左面試管中壓強減小，打開止水夾后發(fā)生倒吸；乙中酸性環(huán)境，發(fā)生析氫腐蝕，左面試管中壓強增大，打開止水夾后有氣泡冒出，而不可能倒吸。倒吸相對于不倒吸，當然是前者倒吸的多。

但此題參考答案為BD。有些文章引用此題來說明“做實驗”與“想實驗、講實驗”的不同。對此題的解釋為：在實際實驗過程中，由于醋酸和氯化鈉溶液只是“潤濕”試管壁，因此用量很少。當乙中少量“醋酸”反應完后，溶液變?yōu)槿鯄A性（醋酸鐵溶液顯弱堿性），接下來主要發(fā)生的是吸氧腐蝕。而且由于已經(jīng)有一部分Fe被氧化成為更易被氧化的Fe2+離子，后面的反應更快，導致紅墨水較快倒流。

二、驗證

究竟是不是這樣呢？筆者懷著“印證”的心理去實驗室進行實驗，結果卻大出意料之外！實驗結果是：打開止水夾后，甲、乙中的導管內(nèi)均發(fā)生倒吸，而且醋酸中對應的導管倒吸更多更快，根本沒有冒氣泡的過程！也就是，從實驗的過程中根本看不出用醋酸潤濕的試管中鐵粉發(fā)生過析氫腐蝕！

懷著惴惴的心理，又重復做了幾遍，結果大致相同！也就是說，事實的確如此。但又如何解釋呢？

筆者想到發(fā)生倒吸的本質(zhì)原因是因為壓強差，那么除了化學反應消耗氣體或產(chǎn)生氣體會產(chǎn)生壓強差，物理過程會不會也導致壓強差呢？至此，筆者大膽的推測醋酸具有揮發(fā)性，而且極易溶于水。止水夾打開后，不能否認有少量的氫氣生成，但另一方面，更多的醋酸揮發(fā)出來，溶解到紅墨水中，導致乙中左面試管內(nèi)壓強瞬間減小很多，而且壓強減小的程度遠比產(chǎn)生少量氫氣導致壓強增加的程度大，所以我們只能看到倒吸而根本看不到氣泡。既然如此，改為不易揮發(fā)的稀硫酸潤濕試管，應該就可以先看到氣泡而后倒吸。

為了驗證該想法，筆者設計了如下對比實驗：

說明：將原實驗中的右側試管改為量筒，取三個10mL量筒，裝稀紅墨水，調(diào)液面均為10mL。實驗過程中借用量筒上的刻度讀取導管中液面數(shù)據(jù)，以更好地量化對比。

實驗記錄數(shù)據(jù)如下：

三、結論

從上述實驗可以看出：

①用稀硫酸潤濕的試管中鐵粉的確是先發(fā)生析氫腐蝕，液面下降，后發(fā)生吸氧腐蝕，液面上升。

②用醋酸潤濕過的試管最后倒吸比用NaCl溶液潤濕的多；但用稀硫酸潤濕過的試管最后倒吸的比NaCl溶液潤濕的少。

以上實驗現(xiàn)象都說明了，由于醋酸本身的揮發(fā)性和極易溶于水的特點，會導致體系壓強減小而倒吸，但這部分倒吸不能歸功于發(fā)生吸氧腐蝕。

綜上實驗和分析，筆者認為文中開始引用的“經(jīng)典”題目的答案應為：B。