Question

19．世界上每年因銹蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料，高達(dá)產(chǎn)量的20%～40%，某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)鐵的燃燒和銹蝕進(jìn)行如下探究．

探究一：鐵絲燃燒
如圖1所示，取3根粗細(xì)、長(zhǎng)度均相同的光亮細(xì)鐵絲，將其中兩根分別盤(pán)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(diǎn)燃火柴桿待快燃盡時(shí)，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(méi)有燃燒．
（1）集氣瓶中加入少量水的作用：防止鐵燃燒時(shí)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(méi)有達(dá)到鐵的著火點(diǎn)．
（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(nèi)水沿著細(xì)導(dǎo)管慢慢進(jìn)廣口瓶（容積為146mL）．當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫，且量筒內(nèi)水面高度不變時(shí)讀數(shù)（此時(shí)瓶?jī)?nèi)氧氣含量近似為零）．記錄起始和最終量筒的讀數(shù)以及所需時(shí)間如下表．

序號(hào)	樣品	量筒起始 讀數(shù)/mL	量筒最終 讀數(shù)/mL	所需時(shí)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(guò)程實(shí)際上就是金屬元素化合價(jià)升高（填“升高”或“降低”）的過(guò)程．
（5）實(shí)驗(yàn)①和②說(shuō)明NaCl可以加快�。ㄌ睢凹涌臁被颉皽p慢”）鐵銹蝕的速率．
（6）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升，說(shuō)明鐵的銹蝕過(guò)程是放熱（填“放熱”或“吸熱”）過(guò)程．
（7）實(shí)驗(yàn)①和③是探究碳對(duì)鐵銹蝕速率的影響，請(qǐng)?jiān)诒砀窨瞻滋幪顚?xiě)實(shí)驗(yàn)③的樣品組成是1g鐵粉和10滴水．
（8）該裝置還可用于測(cè)量空氣中氧氣的含量，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算氧氣的體積含量是19.2%%（精確到小數(shù)點(diǎn)后1位），試分析該實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因樣品不足（寫(xiě)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(yīng)物濃度，增大反應(yīng)物與氧氣的接觸面積，能夠促進(jìn)可燃物燃燒；
探究二：
鐵與水、氧氣同時(shí)接觸時(shí)容易生銹；
鹽溶液、酸性溶液能夠促進(jìn)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?qū)е逻M(jìn)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(shí)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?yàn)殍F絲在火焰的下面，溫度不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)；
（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(shí)形成的高溫熔融物濺落炸裂集氣瓶；溫度沒(méi)有達(dá)到鐵的著火點(diǎn)；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(guò)程實(shí)際上就是金屬元素化合價(jià)升高的過(guò)程，例如鐵生銹后，鐵的化合價(jià)由0升高到+3；
（5）實(shí)驗(yàn)①和②中，加入氯化鈉后需要的時(shí)間縮短，說(shuō)明NaCl可以加快鐵銹蝕的速率；
（6）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升，說(shuō)明鐵的銹蝕過(guò)程是放熱過(guò)程；
（7）實(shí)驗(yàn)①和③是探究碳對(duì)鐵銹蝕速率的影響，請(qǐng)?jiān)诒砀窨瞻滋幪顚?xiě)實(shí)驗(yàn)③的樣品組成是1g鐵粉和10滴水；
（8）根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算氧氣的體積含量是：$\frac{100mL-72mL}{146mL}$×100%=19.2%；
該實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因可能是：樣品不足，裝置漏氣，樣品和導(dǎo)管占據(jù)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(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．