Question

小明家院子里的花架采用了鐵架結構，使用不久就生銹了．為了延長使用年限，需要采取防銹措施．小明召集課外活動小組的同學根據金屬銹蝕的知識，探究防止鐵架銹蝕的方法．
【提出問題】鐵架為什么會生銹？怎樣才能防止它的生銹？
【查閱資料】鐵生銹的過程主要分為兩類：一類是在酸性較強的潮濕環(huán)境中發(fā)生的析氫腐蝕；另一類是在酸性較弱或中性條件下，不純的鐵、空氣在潮濕的環(huán)境中發(fā)生的吸氧腐蝕：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂，4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃=Fe₂O₃+3H₂O．
【假設猜想】假設一：鋼鐵生銹主要是氧氣造成的；
假設二：鋼鐵生銹主要是潮濕的環(huán)境造成的；
假設三：

 

【實驗探究】
（1）根據假設二，小明設計實驗如圖1所示．一周后發(fā)現，試管B中的鐵釘無明顯變化，試管A中的鐵釘明顯銹蝕．你同意小明的實驗設計嗎？

 

，請說明理由：

 

；若不同意，請你寫出合理的實驗方案：

 

．
（2）通過探究，小明認為可以在鐵架外涂油漆、礦物油或鍍保護層等防止鐵架生銹，其原理是

 

．
【實驗結論】
（3）通過探究你得出的結論是

 

【拓展應用】小芳、小亮兩位同學發(fā)現銅質眼鏡架上出現了一些綠色的銹漬．經查閱資料得知，銅銹的化學成分是堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]．他們依照鋼鐵生銹的探究方法設計如下實驗（如圖2所示）．請回答：
（4）推測一段時間后會出現銅銹的是

 

試管內的銅片．（填“①”、“②”或“③”）
（5）小芳同學認為要弄清導致銅銹蝕的因素，還應該補充實驗，如圖3所示的實驗，其目的是

 

．
【深入探究】查閱資料：氧化鐵可做過氧化氫分解的催化劑．請你設計實驗探究氧化鐵也能做過氧化氫分解的催化劑，寫出實驗步驟和現象．

Answer 1

考點：探究金屬銹蝕的條件,催化劑的特點與催化作用

專題：科學探究

分析：【假設猜想】
猜想為：鋼鐵生銹主要是氧氣造成的；鋼鐵生銹主要是潮濕的環(huán)境造成的；鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
【實驗探究】
如果實驗設計不合理，也可能得出錯誤的結論；
根據實驗結論可以判斷防止鋼鐵制品生銹的方法．
【實驗結論】
根據實驗操作、實驗現象可以得出實驗結論．
【拓展應用】
銅與水、氧氣、二氧化碳同時接觸時能夠生銹；
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳氣體．
【深入探究】
催化劑能夠改變化學反應的速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都不變．

解答：解：【假設猜想】
假設三：鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
故填：鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
【實驗探究】
（1）不同意小明的實驗設計，這是因為A試管中的鐵釘除與水接觸外，還與空氣接觸；
應該再增加應該對比試驗：增加一個試管C，在試管C中注滿蒸餾水，把鐵釘浸沒在蒸餾水中，試管口用膠塞密封．
故填：不同意；A試管中的鐵釘還與空氣接觸；增加一個試管C，在試管C中注滿蒸餾水，把鐵釘浸沒在蒸餾水中，試管口用膠塞密封．
（2）通過探究，小明認為可以在鐵架外涂油漆、礦物油或鍍保護層等防止鐵架生銹，其原理是使鐵架與水和氧氣隔絕．
故填：使鐵架與水和氧氣隔絕．
【實驗結論】
（3）通過探究你得出的結論是：鋼鐵生銹是鐵與空氣（或氧氣）、水共同作用的結果．
故填：鋼鐵生銹是鐵與空氣（或氧氣）、水共同作用的結果．
【拓展應用】
（4）推測一段時間后會出現銅銹的是①試管內的銅片，這是因為①試管內的銅片與水、氧氣和二氧化碳同時接觸．
故填：①．
（5）小芳同學認為要弄清導致銅銹蝕的因素，還應該補充實驗，如圖3所示的實驗，其目的是證實二氧化碳也是導致銅生銹的因素之一．
故填：證實二氧化碳也是導致銅生銹的因素之一．
【深入探究】
實驗步驟：常溫下，取10mL5%的H₂O₂溶液于試管中，觀察反應速率；
取1g氧化鐵加入10mL5%的H₂O₂溶液，觀察反應速率的變化；
待反應結束后，過濾、干燥并稱量固體質量；
再把干燥后的氧化鐵加入到10mL5%的H₂O₂溶液，觀察反應速率變化；
實驗現象：加入氧化鐵后，反應速率明顯加快，反應后氧化鐵的質量還是1g，并且能再次加快H₂O₂的分解；
實驗結論：氧化鐵可做過氧化氫分解的催化劑．

點評：合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．