Question

小明對鐵的銹蝕進行如下探究．室溫時，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，裝置如圖．觀察到量筒內水沿導管慢慢進入廣口瓶（凈容積為146mL）．當溫度恢復至室溫，且量筒內水面高度不變時讀數（此時瓶內氧氣含量近似為零）．記錄起始和最終量筒的讀數以及所需時間如下表．

序號	樣品	量筒起始 讀數/mL	量筒最終 讀數/mL	所需時間 /min
1	1g鐵粉、0.2g碳和10滴水	100	70	約120
2	lg鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	70	約70
3	1g鐵粉、10滴水	-----------	----------	----------

（1）實驗①和②說明NaCl可以

 

（填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的速率．
（2）實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升，說明鐵的銹蝕過程是

 

（填“放熱”或“吸熱”）過程．
（3）實驗結束后取出濾紙包，觀察到有紅棕色物質生成，該物質的化學式是：

 

．
（4）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響，請在表格空白處填寫實驗③的樣品組成．
（5）該裝置還可用于測量空氣中氧氣的含量，根據上述數據計算氧氣的體積含量是

 

%（保留3位有效數字）．
注意：若答對第（6）小題將獎勵4分．但化學試卷總分不超過60分．
（6）現僅提供：置筒、大燒杯、玻璃棒、水、濾紙包（內含1g鐵粉、O.2g碳、10滴水和少量NaCl），請你幫助小明再設計一個測量空氣中氧氣體積含量的實驗方案，畫出實驗裝置示意圖即可（注明濾紙包的位置）．

Answer 1

分析：通過鐵生銹的探究實驗，分析緩慢氧化過程中的能量變化及鐵銹的主要成分．從探究實驗中，對照試驗組之間只能有一個變量，從而根據唯一變量所出現的不同結果，得出科學的結論．分析表中數據，根據唯一變量是碳，得出碳對鐵生銹的影響．通過空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分數．

解答：解：（1）實驗①和②之間唯一的變量為是否有NaCl，根據含有NaCl的②組實驗，反應所需的時間較短，得到NaCl能加快鐵銹蝕的速率；
（2）通過溫度升高，可以直接得出鐵銹蝕的過程是放熱的過程；
（3）根據題干“小明對鐵的銹蝕進行如下探究”及“紅棕色物質生成”，我們可以判定此物質為鐵銹，主要成分為Fe₂O₃?xH₂O[Fe₂O₃或Fe（OH）₃]；
（4）“實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響”，所以該對照組間唯一的變量應為是否含有碳，因為實驗①還有碳，則實驗③不含碳，而其它的因素應完全相同，所以實驗③的樣品組成為1g鐵粉、10滴水；
（5）因為量筒內液體減少的體積即為廣口瓶內所含有的全部氧氣的體積，所以氧氣的體積含量是

30ml

146ml

×100%=20.5%．
該題答案為：（1）加快 （2）放熱 （3）Fe₂O₃?xH₂O[Fe₂O₃或Fe（OH）₃]；（4）1g鐵粉、10滴水  （5）20.5%
（6）①畫出量筒倒置于燒杯中，量筒口在液面以下；②正確標出濾紙包在量筒中的位置．

點評：本題考查學生根據鐵生銹的條件和防止金屬的腐蝕的方法進行分析解題，并將知識應用到生活中去．