Question

5．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%．某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究．

探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆，待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中．观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧．
（1）集气瓶中加入少量水的作用：防止高温熔化物溅落炸裂瓶底．
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧？实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点．
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因：实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分．
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146mL）．当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终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	1.0g铁粉、0.2g炭粉和10滴水	100	72	约120
②	1.0g铁粉、0.2g炭粉、10滴水和少量NaCl	100	72	约70
③		/	/	/

（1）实验①和②说明NaCl可以加快（选填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的过程．
（2）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是放热（选填“放热”或“吸热”）过程．
（3）实验①和③是探究炭粉对铁锈蚀速率的影响，实验③表格空白处样品的组成是1g铁粉和10滴水．
（4）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是19.2%（精确到百分号前小数点后一位），试分析该实验结果出现误差的原因：滤纸包占有一定体积．

Answer 1

分析 探究一：
根据铁丝在氧气中燃烧试验的操作、现象、注意事项进行分析、判断回答；
探究二：
（1）根据因为广口瓶中铁生锈，是铁和空气中的氧气反应，所以广口瓶中气体压强减小量筒中的水会进入广口瓶，根据所需时间长短进行分析；
（2）根据实验开始后，广口瓶内温度有所上升分析；
（3）根据实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响并比较①方案中实验设计分析；
（4）通过空气体积的变化得出，空气中氧气的体积分数．

解答 解：探究一：
（1）为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；
故填：防止高温熔化物溅落炸裂瓶底；
（2）实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点，铁丝不能燃烧；
故填：实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点；
（3）实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分，因此铁丝燃烧更剧烈；
故填：实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分；
探究二：
（1）因为广口瓶中铁生锈所以广口瓶中气体压强减小所以量筒中的水会进入广口瓶，加入NaCl后所需时间缩短，故答案：加快；
（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，故答案：放热；
（3）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响并比较①方案中实验设计，控制铁和水的用量相同不加碳进行即可．
故答案为：1g铁粉；10滴水；
（4）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为：$\frac{28ml}{146ml}×100%$=19.2%；滤纸占有一定的体积造成误差．
故填：19.2；滤纸包占有一定体积．

点评 掌握铁丝在氧气中燃烧实验的正确操作和注意事项是正确解答本题的关键，难度不大．考查了金属生锈的条件的探究方面的内容，注重控制变量法做好对比实验是解答这类题的关键