Question

11．根据资料报道，世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%～40%，某实验小组对铁的锈蚀进行了如下探究．如图所示，将包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碳和十滴水	100	72	约120
②	1g铁粉、0.2g碳、十滴水和少量NaCl	100	72	约70
③	1g铁粉、10滴水	/	/	/

（1）金属腐蚀的过程实际上就是金属元素化合价升高（填“升高”或“降低”）的过程．
（2）实验①和②说明NaCl可以加快（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率．
（3）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是放热（填“放热”或“吸热”）过程．
（4）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Fe₂O₃．
（5）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．
（6）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19.3%（精确到0.1%）．试分析该实验结果出现误差的原因：滤纸包占有一定体积（写出任意一条即可）．

Answer 1

分析 （1）根据单质中元素的化合价为零解答；
（2）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；
（3）根据实验开始后，广口瓶内温度有所上升分析；
（4）根据铁锈的主要成分是氧化铁解答；
（5）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；
（6）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）金属单质中元素的化合价为零，金属腐蚀的过程实际上就是金属元素化合价升高；
（2）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；
（3）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，故答案：放热；
（4）铁锈的主要成分是氧化铁，化学式为：Fe₂O₃；
（5）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．
（6）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$\frac{28mL}{146mL}$×100%≈19.3%．
答案：
（1）升高；
（2）加快；
（3）放热；
（4）Fe₂O₃
（5）1 g铁粉、10滴水
（6）19.3；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．