Question

19．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%，某實驗小組對鐵的燃燒和銹蝕進行如下探究．

探究一：鐵絲燃燒
如圖1所示，取3根粗細、長度均相同的光亮細鐵絲，將其中兩根分別盤成螺旋狀，在每根鐵絲一端系上粗銅絲，另一端系一根火柴桿，點燃火柴桿待快燃盡時，分別插入充滿氧氣的集氣瓶中，觀察到：觀察到：Ⅰ、Ⅱ中鐵絲都劇烈燃燒，且Ⅱ中鐵絲燃燒比I中的更劇烈；Ⅲ中鐵絲沒有燃燒．
（1）集氣瓶中加入少量水的作用：防止鐵燃燒時形成的高溫熔融物濺落炸裂集氣瓶．
（2）為什么Ⅲ中鐵絲不能燃燒溫度沒有達到鐵的著火點．
（3）分析Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中更劇烈的原因Ⅱ中鐵絲與氧氣的接觸面積比Ⅰ中鐵絲與氧氣的接觸面積大．
探究二：鐵粉腐蝕的條件
如圖2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	72	約120
2	lg鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	72	約70
3	1g鐵粉和10滴水	\	\	\

（4）金屬腐蝕的過程實際上就是金屬元素化合價升高（填“升高”或“降低”）的過程．
（5）實驗①和②說明NaCl可以加快�。ㄌ睢凹涌臁被颉皽p慢”）鐵銹蝕的速率．
（6）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．
（7）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的樣品組成是1g鐵粉和10滴水．
（8）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19.2%%（精確到小數點后1位），試分析該實驗結果出現誤差的原因樣品不足（寫任意一條即可）

Answer 1

分析 探究一：
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
增大反應物濃度，增大反應物與氧氣的接觸面積，能夠促進可燃物燃燒；
探究二：
鐵與水、氧氣同時接觸時容易生銹；
鹽溶液、酸性溶液能夠促進鐵的生銹速率；
氧氣約占空氣總體積的五分之一；
如果裝置漏氣，樣品不足，能夠導致進入集氣瓶中的水不到集氣瓶容積的五分之一．

解答 解：探究一：
（1）集氣瓶中加入少量水的作用是：防止鐵燃燒時形成的高溫熔融物濺落炸裂集氣瓶；
（2）Ⅲ中鐵絲不能燃燒，是因為鐵絲在火焰的下面，溫度不能達到鐵絲的著火點；
（3）Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中更劇烈的原因是：Ⅱ中鐵絲與氧氣的接觸面積比Ⅰ中鐵絲與氧氣的接觸面積大．
故填：防止鐵燃燒時形成的高溫熔融物濺落炸裂集氣瓶；溫度沒有達到鐵的著火點；Ⅱ中鐵絲與氧氣的接觸面積比Ⅰ中鐵絲與氧氣的接觸面積大．
探究二：
（4）金屬腐蝕的過程實際上就是金屬元素化合價升高的過程，例如鐵生銹后，鐵的化合價由0升高到+3；
（5）實驗①和②中，加入氯化鈉后需要的時間縮短，說明NaCl可以加快鐵銹蝕的速率；
（6）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過程；
（7）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的樣品組成是1g鐵粉和10滴水；
（8）根據上述數據計算氧氣的體積含量是：$\frac{100mL-72mL}{146mL}$×100%=19.2%；
該實驗結果出現誤差的原因可能是：樣品不足，裝置漏氣，樣品和導管占據了一定的體積等．
故填：1g鐵粉和10滴水；升高；加快；放熱；1g鐵粉和10滴水；19.2%；樣品不足．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．