题目内容
【题目】世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料高达产量的20%～40%，某实验小组对金属锈蚀进行如下实验探究。
（实验一）取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
实验图示 |
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生锈时间 | 8min | 较长时间不生锈 | 5min | 3min | 1min |
（1）通过上述实验可知，温度越高，铁钉生锈速率越_____（填“慢”或“快”），在_____（填“稀醋酸”、“水”或“稀氨水”）中铁钉生锈速率较快。
（实验二）为探究铁锈的成分，用图1所示装置（夹持仪器已省略）进行实验（每步反应和吸收均完全）。
（查阅资料）无水硫酸铜吸水会由白色变为蓝色，碱石灰既能吸水也能吸收CO2。
（进行实验）
（2）指出如图1所示实验装置的一个明显缺陷________。
（3）加热前，先通入CO一段时间，目的是_____________。
（4）将铁锈样品加热，无水硫酸铜逐渐变蓝，由此推知铁锈中一定含有______元素，从而推断出空气中的______参加了铁生锈反应．
（实验记录）
铁锈样品的质量/g | 装置B的质量/g | 装置C的质量/g | |
反应前 | 23.2 | 232.4 | 198.2 |
反应后 | / | 239.6 | 211.4 |
（实验记录）
（5）根据上表数据可以确定铁锈的成分。若用FexOynH20表示， n=_________；
若缺少装置D，则x：y的值将________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（6）欲使用如图2所示装置探究镁带在空气中锈蚀的条件，已知镁带生锈的产物为碱式碳酸镁[Mg3（OH）2（CO3）2]，则试管内可选用的物质有：
①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水
至少需要选择_______（填序号）做对比实验，才能达到探究镁带锈蚀的条件。
（7）写出镁带在空气中锈蚀的化学方程式________。
【答案】快 稀醋酸 没有进行尾气处理 排尽装置内的空气，防止发生爆炸 氢 水 4 偏小 ④⑤⑥⑦ 6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2
【解析】
（1）对比实验1和实验4，实验3和实验5可知，温度越高铁钉生锈速率越快；对比实验1、2、3可知，铁钉在稀醋酸中锈蚀较快；
（2）尾气中含有有毒的一氧化碳气体，该装置中没有将其处理；
（3）一氧化碳具有可燃性，不纯时加热或点燃易发生爆炸，所以先通入CO一段时间，排净装置内的空气；
（4）无水硫酸铜能吸收水而变蓝，将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，这说明了反应后有水生成，说明铁锈中含有氢元素，也就是铁锈蚀的过程中有水参与；
（5）硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：FexOynH2O+yCO 
xFe+yCO2+nH2O，根据实验数据可知，反应中生成水的质量=（239.6g-232.4g）=7.2g，生成二氧化碳的质量=（211.4g-198.2g）=13.2g；
设：参加反应的CO的质量为w，则
w=8.4g
由质量守恒定律可知，生成铁的质量为：23.2g+8.4g-13.2g-7.2g=11.2g；由于反应前后元素的种类与质量不变，所以23.2gFexOynH2O中含铁元素的质量为11.2g；含有“H2O”部分质量=7.2g；则余下的氧元素质量为：23.2g-11.2g-7.2g=4.8g则有：
，则FexOynH2O的化学式为Fe2O34H2O；D装置中的碱石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空气中二氧化碳与水被装置C吸收而造成质量偏大，若没有装置D，则装置C因为吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳而质量偏大，由此计算出的二氧化碳质量偏大，导致氧元素的质量偏大，则x：y的值将偏小；
（6）通过实验探究镁带在空气中锈蚀的条件，应该选择这样几组实验：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四组实验进行对比；故填：④⑤⑥⑦；
（7）由镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3(OH)2(CO3)2]可以推测，是镁与氧气、水和二氧化碳反应生成了碱式碳酸镁，反应的化学方程式是6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3(OH)2(CO3)2。
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