Question

小明对铁的锈蚀进行如下探究．室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图．观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶（净容积为146mL）．当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数（此时瓶内氧气含量近似为零）．记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如下表．

序号	样品	量筒起始 读数/mL	量筒最终 读数/mL	所需时间 /min
1	1g铁粉、0.2g碳和10滴水	100	70	约120
2	lg铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	70	约70
3	1g铁粉、10滴水	-----------	----------	----------

（1）实验①和②说明NaCl可以

 

（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率．
（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是

 

（填“放热”或“吸热”）过程．
（3）实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是：

 

．
（4）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成．
（5）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是

 

%（保留3位有效数字）．
注意：若答对第（6）小题将奖励4分．但化学试卷总分不超过60分．
（6）现仅提供：置筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包（内含1g铁粉、O.2g碳、10滴水和少量NaCl），请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积含量的实验方案，画出实验装置示意图即可（注明滤纸包的位置）．

Answer 1

分析：通过铁生锈的探究实验，分析缓慢氧化过程中的能量变化及铁锈的主要成分．从探究实验中，对照试验组之间只能有一个变量，从而根据唯一变量所出现的不同结果，得出科学的结论．分析表中数据，根据唯一变量是碳，得出碳对铁生锈的影响．通过空气体积的变化得出，空气中氧气的体积分数．

解答：解：（1）实验①和②之间唯一的变量为是否有NaCl，根据含有NaCl的②组实验，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率；
（2）通过温度升高，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程；
（3）根据题干“小明对铁的锈蚀进行如下探究”及“红棕色物质生成”，我们可以判定此物质为铁锈，主要成分为Fe₂O₃?xH₂O[Fe₂O₃或Fe（OH）₃]；
（4）“实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响”，所以该对照组间唯一的变量应为是否含有碳，因为实验①还有碳，则实验③不含碳，而其它的因素应完全相同，所以实验③的样品组成为1g铁粉、10滴水；
（5）因为量筒内液体减少的体积即为广口瓶内所含有的全部氧气的体积，所以氧气的体积含量是

30ml

146ml

×100%=20.5%．
该题答案为：（1）加快 （2）放热 （3）Fe₂O₃?xH₂O[Fe₂O₃或Fe（OH）₃]；（4）1g铁粉、10滴水  （5）20.5%
（6）①画出量筒倒置于烧杯中，量筒口在液面以下；②正确标出滤纸包在量筒中的位置．

点评：本题考查学生根据铁生锈的条件和防止金属的腐蚀的方法进行分析解题，并将知识应用到生活中去．