题目内容
【题目】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）．当装置温度恢复至室温，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）．记录的反应起始和结束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 | 1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl | 100 | 70 | 约70 |
③ | － | － | － |
（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，说明铁锈蚀的过程是________（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，该物质主要成分的化学式是________．
（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分数是________％（保留3位有效数字）．
（6）现仅提供：量筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包（内含1g铁粉、0.2g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分数的实验方案，在下图框中画出实验装置示意图即可（注明滤纸包的位置）．
【答案】（1）加快 （2）放热 （3）Fe2O3·xH2O （4）1g铁粉、10滴水 （5）20.5（6）如下图所示
【解析】铁锈蚀的条件是与氧气和水接触．该实验的设计原理：滤纸包内的铁样品锈蚀，消耗广口瓶内的氧气，导致瓶内气压减小，量筒中的水便进入广口瓶内，根据实验记录的所需时间即可判断铁锈蚀的速率快慢．（1）根据表中提供的信息可知，实验②中铁锈蚀的速率比实验①快，说明NaCl可以加快铁锈蚀的速率．（2）实验开始后，广口瓶内温度上升，说明铁的锈蚀过程是放热的．（3）实验结束后滤纸包内的红棕色物质是铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O．（4）若用实验①和③探究碳对铁锈蚀速率的影响，则两个实验的条件除了所含碳粉不同，其他都必须相同，即实验③的样品组成为1g铁粉、10滴水．（5）由于实验结束后，瓶内氧气含量近似为零，则进入广口瓶内水的体积即为广口瓶内消耗的氧气体积，因此，该实验测出的空气中氧气的体积分数为30mL／146mL×100％＝20.5％．（6）根据所提供的实验仪器，可设计如下实验：将滤纸包放在量筒底部，然后将量筒倒置于盛水的烧杯中，且保持量筒口在液面以下，由于铁锈蚀消耗量筒内的氧气，导致量筒内气压减小，烧杯中的水便进入量筒内，观察到量筒内液面会上升．
