对一道“经典”题目的质疑

段鸿睿

摘要：质疑一道常见习题，并通过实验加以验证，得出结论。

关键词：质疑；经典；实验

文章编号：1008-0546（2016）05-0047-01 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.019

一、质疑

在谈到金属的析氢腐蚀、吸氧腐蚀时，常会遇到这样一个“经典”题目：

下图为模拟铁生锈的实验。铁粉中均匀混有少量碳粉，撒入在内壁已分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的甲、乙两支具支试管。打开止水夹片刻后，以下有关该实验的说法合理的是（ ）

A.甲装置中红墨水倒吸量比乙装置多

B.甲装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

C.乙装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀

D.乙装置开始导管口有气泡冒出，接着红墨水又较快倒流

推测，此题应该选ABC。理由很简单：甲中中性条件下，发生吸氧腐蚀，左面试管中压强减小，打开止水夹后发生倒吸；乙中酸性环境，发生析氢腐蚀，左面试管中压强增大，打开止水夹后有气泡冒出，而不可能倒吸。倒吸相对于不倒吸，当然是前者倒吸的多。

但此题参考答案为BD。有些文章引用此题来说明“做实验”与“想实验、讲实验”的不同。对此题的解释为：在实际实验过程中，由于醋酸和氯化钠溶液只是“润湿”试管壁，因此用量很少。当乙中少量“醋酸”反应完后，溶液变为弱碱性（醋酸铁溶液显弱碱性），接下来主要发生的是吸氧腐蚀。而且由于已经有一部分Fe被氧化成为更易被氧化的Fe2+离子，后面的反应更快，导致红墨水较快倒流。

二、验证

究竟是不是这样呢？笔者怀着“印证”的心理去实验室进行实验，结果却大出意料之外！实验结果是：打开止水夹后，甲、乙中的导管内均发生倒吸，而且醋酸中对应的导管倒吸更多更快，根本没有冒气泡的过程！也就是，从实验的过程中根本看不出用醋酸润湿的试管中铁粉发生过析氢腐蚀！

怀着惴惴的心理，又重复做了几遍，结果大致相同！也就是说，事实的确如此。但又如何解释呢？

笔者想到发生倒吸的本质原因是因为压强差，那么除了化学反应消耗气体或产生气体会产生压强差，物理过程会不会也导致压强差呢？至此，笔者大胆的推测醋酸具有挥发性，而且极易溶于水。止水夹打开后，不能否认有少量的氢气生成，但另一方面，更多的醋酸挥发出来，溶解到红墨水中，导致乙中左面试管内压强瞬间减小很多，而且压强减小的程度远比产生少量氢气导致压强增加的程度大，所以我们只能看到倒吸而根本看不到气泡。既然如此，改为不易挥发的稀硫酸润湿试管，应该就可以先看到气泡而后倒吸。

为了验证该想法，笔者设计了如下对比实验：

说明：将原实验中的右侧试管改为量筒，取三个10mL量筒，装稀红墨水，调液面均为10mL。实验过程中借用量筒上的刻度读取导管中液面数据，以更好地量化对比。

实验记录数据如下：

三、结论

从上述实验可以看出：

①用稀硫酸润湿的试管中铁粉的确是先发生析氢腐蚀，液面下降，后发生吸氧腐蚀，液面上升。

②用醋酸润湿过的试管最后倒吸比用NaCl溶液润湿的多；但用稀硫酸润湿过的试管最后倒吸的比NaCl溶液润湿的少。

以上实验现象都说明了，由于醋酸本身的挥发性和极易溶于水的特点，会导致体系压强减小而倒吸，但这部分倒吸不能归功于发生吸氧腐蚀。

综上实验和分析，笔者认为文中开始引用的“经典”题目的答案应为：B。