Question

5．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：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：防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底．
（2）為什么Ⅲ中鐵絲不能燃燒？實驗III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內焰對鐵絲加熱，內焰溫度低，沒有對鐵絲充分預熱，因此不能達到鐵絲的著火點．
（3）分析Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中更劇烈的原因：實驗II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應更充分．
探究二：鐵粉腐蝕的條件
如圖2所示，將所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入廣口瓶（容積為146mL）．當溫度恢復至室溫，量筒內水面高度不變時讀數(shù)（此時廣口瓶內氧氣含量幾乎為零），記錄量筒的起始和最終讀數(shù)以及所需時間如下表：

序號	樣品	量筒起始讀數(shù)/mL	量筒最終讀數(shù)/mL	所需時間/min
①	1.0g鐵粉、0.2g炭粉和10滴水	100	72	約120
②	1.0g鐵粉、0.2g炭粉、10滴水和少量NaCl	100	72	約70
③		/	/	/

（1）實驗①和②說明NaCl可以加快（選填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的過程．
（2）實驗開始后，廣口瓶溫度上升，說明鐵銹蝕是放熱（選填“放熱”或“吸熱”）過程．
（3）實驗①和③是探究炭粉對鐵銹蝕速率的影響，實驗③表格空白處樣品的組成是1g鐵粉和10滴水．
（4）該裝置還可用于測量空氣中氧氣的含量，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約是19.2%（精確到百分號前小數(shù)點后一位），試分析該實驗結果出現(xiàn)誤差的原因：濾紙包占有一定體積．

Answer 1

分析 探究一：
根據(jù)鐵絲在氧氣中燃燒試驗的操作、現(xiàn)象、注意事項進行分析、判斷回答；
探究二：
（1）根據(jù)因為廣口瓶中鐵生銹，是鐵和空氣中的氧氣反應，所以廣口瓶中氣體壓強減小量筒中的水會進入廣口瓶，根據(jù)所需時間長短進行分析；
（2）根據(jù)實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升分析；
（3）根據(jù)實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計分析；
（4）通過空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分數(shù)．

解答 解：探究一：
（1）為防止燃燒產生的熔融物濺落瓶底，使瓶底炸裂，集氣瓶內要預先裝少量水或鋪一層細沙；
故填：防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底；
（2）實驗III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內焰對鐵絲加熱，內焰溫度低，沒有對鐵絲充分預熱，因此不能達到鐵絲的著火點，鐵絲不能燃燒；
故填：實驗III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內焰對鐵絲加熱，內焰溫度低，沒有對鐵絲充分預熱，因此不能達到鐵絲的著火點；
（3）實驗II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應更充分，因此鐵絲燃燒更劇烈；
故填：實驗II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應更充分；
探究二：
（1）因為廣口瓶中鐵生銹所以廣口瓶中氣體壓強減小所以量筒中的水會進入廣口瓶，加入NaCl后所需時間縮短，故答案：加快；
（2）實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升，故答案：放熱；
（3）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計，控制鐵和水的用量相同不加碳進行即可．
故答案為：1g鐵粉；10滴水；
（4）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為：$\frac{28ml}{146ml}×100%$=19.2%；濾紙占有一定的體積造成誤差．
故填：19.2；濾紙包占有一定體積．

點評 掌握鐵絲在氧氣中燃燒實驗的正確操作和注意事項是正確解答本題的關鍵，難度不大．考查了金屬生銹的條件的探究方面的內容，注重控制變量法做好對比實驗是解答這類題的關鍵