题目内容

7．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：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，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进广口瓶（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
11g铁粉、0.2g碳和10滴水10072约120
2l　g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl10072约70
3\\\
（4）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．
（5）实验①和②说明NaCl可以加快　（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率．
（6）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．
（7）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的样品组成是1g铁粉、10滴水．
（8）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19.2%（精确到小数点后1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（写任意一条即可）

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：
（4）根据单质中元素的化合价为零解答；
（5）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；
（6）根据实验开始后，广口瓶内温度有所上升分析；
（7）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；
（8）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；
（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；
（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；
探究二：
（4）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；
（5）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，可以加快反应速率；
（6）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，所以说明铁的锈蚀过程是：放热过程；
（7）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：

③1 g铁粉、10滴水
（8）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%=19.2%．
故答案为：探究一：
（1）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；
（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；
探究二：（4）升高；
（5）加快；
（6）放热；
（7）
③1g铁粉、10滴水
（8）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．

练习册系列答案
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（1）除去水样中难溶性的固体，需将水样（填序号）②；
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（2）保持水的化学性质的最小微粒是H2O
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