對一道“經典”題目的質疑

段鴻睿

摘要：質疑一道常見習題，并通過實驗加以驗證，得出結論。

關鍵詞：質疑；經典；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.甲裝置中發生的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕

C.乙裝置中發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，發生吸氧腐蝕，左面試管中壓強減小，打開止水夾后發生倒吸；乙中酸性環境，發生析氫腐蝕，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，溶液變為弱堿性（醋酸鐵溶液顯弱堿性），接下來主要發生的是吸氧腐蝕。而且由于已經有一部分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、乙中的導管內均發生倒吸，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？

筆者想到發生倒吸的本質原因是因為壓強差，那么除了化學反應消耗氣體或產生氣體會產生壓強差，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，更多的醋酸揮發出來，溶解到紅墨水中，導致乙中左面試管內壓強瞬間減小很多，而且壓強減小的程度遠比產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據，以更好地量化對比。

實驗記錄數據如下：

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生析氫腐蝕，液面下降，后發生吸氧腐蝕，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。

以上實驗現象都說明了，由于醋酸本身的揮發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生吸氧腐蝕。

綜上實驗和分析，筆者認為文中開始引用的“經典”題目的答案應為：B。