Question

17．世界上每年因銹蝕而報廢的金屬設備和材料，高達產量的20%～40%，某實驗小組對鐵的銹蝕條件進行了如下探究．

序號	樣品	量筒起始 讀數/mL	量筒最終 讀數/mL	所需時間/min
1	1.0g鐵粉、0.2g碳和10滴水	100	72	約120
2	l.0g鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	72	約70

如圖1所示，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，觀察到量筒內水沿著細導管慢慢進廣口瓶（容積為134mL）．當溫度恢復至室溫，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表．
（1）該實驗基于的假設是氯化鈉會加速（或影響）鐵的銹蝕速度．
（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放熱（填“放熱”或“吸熱”）過程．
（3）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
20.9%（精確到小數點后1位）．
實驗后有同學想，若仍用書中的實驗裝置（如圖2所示）來測定空氣中氧氣的含量，但選用紅磷可以嗎？查閱資料發現：紅磷的著火點較高，紅磷燃燒熄滅并不是容器里的氧氣耗盡，而是氧氣的濃度降低，使得反應沒那么劇烈，放出的熱量少，不能再支持紅磷燃燒，即紅磷燃燒僅消耗80%左右的氧氣，尚剩余20%左右還在容器中，所以水面不可能達到1/5的理想高度．
紅磷燃燒后恢復到室溫，打開彈簧夾發現進入集氣瓶的液體液面升高高度不到集氣瓶剩余容積的1/5．根據以上信息，你認為造成這一現象的原因可能是BD．（多選）
A．實驗前沒有將彈簧夾夾緊                   B．實驗裝置可能漏氣
C．實驗中所取的紅磷過量                       D．實驗中所取的紅磷不足．

Answer 1

分析 （1）對實驗①和②的數據進行比較，即可得出NaCl可以加快鐵銹蝕的速率；
（2）根據信息“實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升”進行分析；
（3）通過空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分數．造成測得氧氣的體積分數小于五分之一的因素可以從以下方面考慮：裝置是否漏氣；藥品的用量是否充足；裝置是否冷卻到室溫等，據此分析．

解答 解：（1）實驗①和②之間唯一的變量為是NaCl，根據含有NaCl的實驗②，反應所需的時間較短，得到NaCl能加快鐵銹蝕的速率；
（2）根據信息“實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升”，可以直接得出鐵銹蝕的過程是放熱的過程；
（3）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$\frac{（100-72）mL}{134mL}$×100%=20.9%．
A、實驗前沒有將彈簧夾夾緊，瓶內的氣體處于熱膨脹狀態有一部分逸出，使進入集氣瓶中的水的量偏大，故A不可能；
B、實驗裝置漏氣，由于冷卻至室溫時瓶外空氣進入瓶中，會導致進入水的量偏小，故B可能；
C、實驗中所取紅磷過量時，紅磷能夠將集氣瓶中氧氣全部反應掉，因此測得氧氣的體積分數約為五分之一，故C不可能；
D、實驗中所取紅磷的量不足時，會導致裝置內氧氣不能全部消耗，因此使測得氧氣的體積分數會小于五分之一，故D可能．
故選BD．
故答案為：（1）氯化鈉會加速（或影響）鐵的銹蝕速度
（2）放熱；（3）20.9；BD

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以及探究測定空氣中氧氣含量的誤差分析，并將知識應用到生活中去．