题目内容
【题目】某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中O2的体积百分数。
（1）实验前用10%的H2SO4溶液清洗铁钉至有气泡产生。用H2SO4溶液清洗的目的是。写出有关化学方程式。
（2）已知试管剩余空间和导管的体积为40 mL，导管截面积约为1 cm2 ， 形成稳定液柱时，读取读数为8.2 cm。则空气中氧气的体积分数为%。
（3）实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，对其影响因素作如下分析：
【提出假设】假设一：溶液的pH不同；
假设二：NaCl溶液的浓度不同；
请你再提出一种假设，假设三：不同。
（4）【进行实验】借助上述实验装置，通过取体积、浓度相同NaCl溶液调节溶液的pH获得了如下实验数据：
pH | 2.0 | 5.5 | 6.0 | 6.5 | 7.0 | 8.0 |
液柱高度(cm) | 0 | 1.3 | 8.2 | 8.2 | 8.2 | 8.2 |
形成稳定液柱时间(min) | 3.0 | 3.0 | 5.1 | 5.3 | 15.6 | 17.5 |
【实验结论】根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是。
（5）【实验反思】当pH＝2时，没有观察到稳定液柱形成的原因是。
（6）请你设计实验，探究NaCl溶液的浓度对铁生锈速率的影响。
实验步骤： 。
实验现象：。
【答案】
（1）除去铁钉表面的铁锈；Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O
（2）20.5
（3）铁钉与氧气的接触面积(铁钉浸泡在氯化钠溶液中的深度等)
（4）6.0～6.5
（5）铁与酸性溶液反应生成氢气与铁生锈过程中消耗的氧气体积相等
（6）取等体积不同浓度的氯化钠溶液放入如图所示装置的试管中，并各放数量相等、规格相同且除锈后的铁钉于试管中，测定导管中形成稳定液柱所需时间并记录液柱高度；最终液柱高度相等，均为8.2 cm，但氯化钠溶液浓度较低时，形成稳定液柱所需时间较长
【解析】解：(1)除去铁钉表面的铁锈。化学方程式为：Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O ；
(2)20.5％；(3) 假设三：铁钉与氧气的接触面积
【实验结论】6.0～6.5；
【实验反思】铁与酸性溶液反应生成氢气与铁生锈过程中消耗的氧气体积相等；
实验步骤：取等体积不同浓度的氯化钠溶液放入如图所示装置的试管中，并各放数量相等、规格相同且除锈后的铁钉于试管中，测定导管中形成稳定液柱所需时间并记录液柱高度；
实验现象：最终液柱高度相等，均为8.2 cm，但氯化钠溶液浓度较低时，形成稳定液柱所需时间较长。
【考点精析】根据题目的已知条件，利用科学探究的基本环节和空气的成分及各成分的体积分数的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握一般步骤：提出问题→猜想与假设→设计实验→实验验证→记录与结论→反思与评价；空气是混合物：O2约占1/5，可支持燃烧；N2约占4/5，不支持燃烧，也不能燃烧，难溶于水．
