Question

【題目】小明對鐵的銹蝕進(jìn)行如下探究．室溫時，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，裝置如圖．觀察到量筒內(nèi)水沿導(dǎo)管慢慢進(jìn)入廣口瓶（凈容積為146mL）．當(dāng)裝置溫度恢復(fù)至室溫，且量筒內(nèi)水面高度不變時讀數(shù)（此時瓶內(nèi)氧氣含量近似為零）．記錄的反應(yīng)起始和結(jié)束量筒的讀數(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	1g鐵粉、0.2g碳和10滴水	100	70	約120
②	1g鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	70	約70
③		－	－	－

（1）實(shí)驗(yàn)①和②說明NaCl可以________（填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的速率．

（2）實(shí)驗(yàn)開始后，廣口瓶內(nèi)溫度有所上升，說明鐵銹蝕的過程是________（填“放熱”或“吸熱”）過程．

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取出濾紙包，觀察到有紅棕色物質(zhì)生成，該物質(zhì)主要成分的化學(xué)式是________．

（4）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)③的樣品組成．

（5）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)計算氧氣的體積分?jǐn)?shù)是________％（保留3位有效數(shù)字）．

（6）現(xiàn)僅提供：量筒、大燒杯、玻璃棒、水、濾紙包（內(nèi)含1g鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl），請你幫助小明再設(shè)計一個測量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案，在下圖框中畫出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖即可（注明濾紙包的位置）．

Answer 1

【答案】（1）加快 （2）放熱 （3）Fe2O3·xH2O （4）1g鐵粉、10滴水 （5）20.5（6）如下圖所示

【解析】鐵銹蝕的條件是與氧氣和水接觸．該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計原理：濾紙包內(nèi)的鐵樣品銹蝕，消耗廣口瓶內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓減小，量筒中的水便進(jìn)入廣口瓶內(nèi)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的所需時間即可判斷鐵銹蝕的速率快慢．（1）根據(jù)表中提供的信息可知，實(shí)驗(yàn)②中鐵銹蝕的速率比實(shí)驗(yàn)①快，說明NaCl可以加快鐵銹蝕的速率．（2）實(shí)驗(yàn)開始后，廣口瓶內(nèi)溫度上升，說明鐵的銹蝕過程是放熱的．（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后濾紙包內(nèi)的紅棕色物質(zhì)是鐵銹，主要成分為Fe2O3·xH2O．（4）若用實(shí)驗(yàn)①和③探究碳對鐵銹蝕速率的影響，則兩個實(shí)驗(yàn)的條件除了所含碳粉不同，其他都必須相同，即實(shí)驗(yàn)③的樣品組成為1g鐵粉、10滴水．（5）由于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，瓶內(nèi)氧氣含量近似為零，則進(jìn)入廣口瓶內(nèi)水的體積即為廣口瓶內(nèi)消耗的氧氣體積，因此，該實(shí)驗(yàn)測出的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為30mL／146mL×100％＝20.5％．（6）根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)儀器，可設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)：將濾紙包放在量筒底部，然后將量筒倒置于盛水的燒杯中，且保持量筒口在液面以下，由于鐵銹蝕消耗量筒內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致量筒內(nèi)氣壓減小，燒杯中的水便進(jìn)入量筒內(nèi)，觀察到量筒內(nèi)液面會上升．