Question

【題目】某化學學習小組借助下列裝置(夾持裝置已略)及相關試劑粗略測量空氣中O2

的體積百分數。

(1)實驗前用10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產生，用H2SO4溶液清洗的目的是_____

(2)已知試管剩余空間和導管的體積為40mL，導管截面積約為1cm2,形成穩定液柱時，導管液體的高度是8.2cm。則空氣中氧氣的體積分數為____%。

(3)實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析:

[提出假設]假設一:溶液的pH不同: 假設二:NaCl溶液的濃度不同:

請你再提出一種假設，假設三:___________不同。

[進行實驗]借助上述實驗裝置，通過取體積、濃度相同NaCl溶液調節溶液的pH獲得了如下實驗數據:

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度(cm)	0	1.3	8.2	8.2	8.2	8.2
形成穩定液柱時間(min)	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

[實驗結論]根據實驗數據分析，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是_______

[實驗反思]當pH=2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是_________

請你設計實驗，探究NaCl溶液的濃度對鐵生銹速率的影響。

實驗步驟:________________實驗現象:_________________

Answer 1

【答案】 除去鐵釘表面的鐵銹 20.5 鐵釘與氧氣的接觸面積（鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等） 6.0～6.5 鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等 取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度 最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長

【解析】(1) 實驗前用10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產生，用H2SO4溶液清洗的目的是除去鐵釘表面的鐵銹：Fe2O3＋3H2SO4=== Fe2(SO4)3＋3H2O；(2)上升液柱的體積即為氧氣的體積，所以氧氣的體積=1cm28.2cm=8.2 cm3，1 cm3 =1ml，所以空氣中氧氣的體積分數為： ； (3)【提出假設】鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等)；【實驗結論】由圖示信息可知，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是6.0～6.5；【實驗反思】當pH=2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是：鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等；實驗步驟：取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度；實驗現象：最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長。