Question

3．某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动．

[探究一]铁生锈的条件
（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于上图所示装置中，经过一段时间观察A，（填装置序号）装置中出现了明显的锈迹．
他们的结论：铁生锈是因为铁与空气中的氧气和水蒸气等发生了化学反应．
（2）甲同学提出了疑问：空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗？请设计实验为甲同学释疑．将A装置中的氧气换作氮气或二氧化碳，观察并记录现象即可证明．
[探究二]影响铁生锈速率快慢的因素
乙同学说：妈妈常说菜刀沾有盐水生锈更快．这种说法对吗？同学广泛查阅资料．
资料一：导电性强的溶液都可加速铁的生锈．
资料二：海上航行的轮船在与海水接触的部分镶嵌一锌块，能有效降低钢材被腐蚀的速率．
（3）将上述A装置中的蒸馏水改为下列液体中的a，可使铁生锈的速率加快．
a、硫酸钠溶液        b、无水乙醇       C、蔗糖溶液
（4）一些铁制品表面覆盖了某些涂层．不同的涂层被破坏后，铁生锈的速率不同．你认为下列b涂层破坏后，铁生锈的速率较快．
a、镀锌铁          b、镀锡铁
（5）一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属，你认为该金属可能是c．
a、银粉            b、铜粉          c、镁粉
[交流与思考]
（6）写出一种防止铁生锈的方法刷油漆．
（7）将一块已经生锈的金属铁10g，投入到盛有100g19.6%的稀硫酸的烧杯中，固体全部溶解．得到一杯质量为109.9g的溶液，求原铁块中已经生锈的铁的质量分数64.3%．（保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）根据铁生锈的条件解答；
（2）控制变量设计实验；
（3）根据所给资料二分析解释；
（4）根据防锈原理解答；
（5）根据铝的自我保护分析．
（6）根据防锈方法解答．
（7）根据质量守恒定律，溶液减少的质量为氢气的质量，结合化学方程式计算参加反应的铁的质量，进一步计算已生锈的铁的质量及质量分数．

解答 解：（1）铁生锈的条件是铁与空气中的水分和氧气共同作用的结果，A中铁钉满足铁生锈的条件，一段时间后会出现明显的锈迹．
（2）将A装置中的氧气换做氮气或二氧化碳就可验证空气中氮气或二氧化碳有没有参加铁生锈的反应．
（3）因为导电的溶液可加速铁的生锈，硫酸钠溶液中含有钠离子和硫酸根离子，如果把蒸馏水换为硫酸钠溶液可使铁生锈速率加快．
（4）铁比锡活泼，锡层破坏后，铁锈蚀速度加快．
（5）大门上刷一层银白色金属，该金属可能是镁，因为镁在空气能形成一层致密坚固的氧化镁薄膜，隔绝水分和氧气，起到防锈作用．
（6）铁制品防锈的方法有涂保护层，刷油漆等．
（7）解：生成氢气的质量为10g+100g-109.9 g=0.1 g   
设还没有生锈的铁的质量为x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                          2
X                         0.1 g
$\frac{56}{X}=\frac{2}{0.1g}$
X=2.8 g 
则已生锈的铁的质量为（10g-2.8 g）×70%=5.04 g
原铁块中已经生锈的铁的质量分数为：$\frac{5.04g}{2.8g+5.04g}×100%$=64.3%．
故答案为：
（1）A；氧气和水蒸气；
（2）将A装置中的氧气换作氮气或二氧化碳；
（3）a；（4）b；（5）c；（6）刷油漆．（其他合理答案均可）
（7）64.3%．

点评 该题的难点是根据所给的资料信息提炼出有用的信息并运用到题目中解题．如资料一：导电的溶液可加速铁生锈，这里就要知道什么样的溶液易导电，一般是溶液电离出阴阳离子的溶液，如氯化钠溶液、硫酸钠溶液等；资料二：轮船上镶嵌锌块，防止钢的腐蚀，说明活泼的金属更易腐蚀．提炼出这些信息，解题就不难了