Question

3．某化學興趣小組進行鐵生銹的實驗探究活動．

[探究一]鐵生銹的條件
（1）該興趣小組將潔凈無銹的鐵釘分別置于上圖所示裝置中，經過一段時間觀察A，（填裝置序號）裝置中出現了明顯的銹跡．
他們的結論：鐵生銹是因為鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發生了化學反應．
（2）甲同學提出了疑問：空氣中的氮氣、二氧化碳沒有參與鐵的生銹過程嗎？請設計實驗為甲同學釋疑．將A裝置中的氧氣換作氮氣或二氧化碳，觀察并記錄現象即可證明．
[探究二]影響鐵生銹速率快慢的因素
乙同學說：媽媽常說菜刀沾有鹽水生銹更快．這種說法對嗎？同學廣泛查閱資料．
資料一：導電性強的溶液都可加速鐵的生銹．
資料二：海上航行的輪船在與海水接觸的部分鑲嵌一鋅塊，能有效降低鋼材被腐蝕的速率．
（3）將上述A裝置中的蒸餾水改為下列液體中的a，可使鐵生銹的速率加快．
a、硫酸鈉溶液        b、無水乙醇       C、蔗糖溶液
（4）一些鐵制品表面覆蓋了某些涂層．不同的涂層被破壞后，鐵生銹的速率不同．你認為下列b涂層破壞后，鐵生銹的速率較快．
a、鍍鋅鐵          b、鍍錫鐵
（5）一些建筑的大門刷上了一層銀白色的金屬，你認為該金屬可能是c．
a、銀粉            b、銅粉          c、鎂粉
[交流與思考]
（6）寫出一種防止鐵生銹的方法刷油漆．
（7）將一塊已經生銹的金屬鐵10g，投入到盛有100g19.6%的稀硫酸的燒杯中，固體全部溶解．得到一杯質量為109.9g的溶液，求原鐵塊中已經生銹的鐵的質量分數64.3%．（保留一位小數）

Answer 1

分析 （1）根據鐵生銹的條件解答；
（2）控制變量設計實驗；
（3）根據所給資料二分析解釋；
（4）根據防銹原理解答；
（5）根據鋁的自我保護分析．
（6）根據防銹方法解答．
（7）根據質量守恒定律，溶液減少的質量為氫氣的質量，結合化學方程式計算參加反應的鐵的質量，進一步計算已生銹的鐵的質量及質量分數．

解答 解：（1）鐵生銹的條件是鐵與空氣中的水分和氧氣共同作用的結果，A中鐵釘滿足鐵生銹的條件，一段時間后會出現明顯的銹跡．
（2）將A裝置中的氧氣換做氮氣或二氧化碳就可驗證空氣中氮氣或二氧化碳有沒有參加鐵生銹的反應．
（3）因為導電的溶液可加速鐵的生銹，硫酸鈉溶液中含有鈉離子和硫酸根離子，如果把蒸餾水換為硫酸鈉溶液可使鐵生銹速率加快．
（4）鐵比錫活潑，錫層破壞后，鐵銹蝕速度加快．
（5）大門上刷一層銀白色金屬，該金屬可能是鎂，因為鎂在空氣能形成一層致密堅固的氧化鎂薄膜，隔絕水分和氧氣，起到防銹作用．
（6）鐵制品防銹的方法有涂保護層，刷油漆等．
（7）解：生成氫氣的質量為10g+100g-109.9 g=0.1 g   
設還沒有生銹的鐵的質量為x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                          2
X                         0.1 g
$\frac{56}{X}=\frac{2}{0.1g}$
X=2.8 g 
則已生銹的鐵的質量為（10g-2.8 g）×70%=5.04 g
原鐵塊中已經生銹的鐵的質量分數為：$\frac{5.04g}{2.8g+5.04g}×100%$=64.3%．
故答案為：
（1）A；氧氣和水蒸氣；
（2）將A裝置中的氧氣換作氮氣或二氧化碳；
（3）a；（4）b；（5）c；（6）刷油漆．（其他合理答案均可）
（7）64.3%．

點評 該題的難點是根據所給的資料信息提煉出有用的信息并運用到題目中解題．如資料一：導電的溶液可加速鐵生銹，這里就要知道什么樣的溶液易導電，一般是溶液電離出陰陽離子的溶液，如氯化鈉溶液、硫酸鈉溶液等；資料二：輪船上鑲嵌鋅塊，防止鋼的腐蝕，說明活潑的金屬更易腐蝕．提煉出這些信息，解題就不難了