Question

4．某研究小组为探究铁制品中的杂质含量和接触液体的酸性强弱对铁发生腐蚀的影响，将混合均匀的新制铁粉和碳粉（代替杂质）置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）．从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化．

（1）日常使用的铁制品都是铁的合金．铁合金中生铁的含碳量为2%～4.3%．
（2）请完成以下实验设计表（填写表中空白格）：

编号	实验目的	铁粉/g	碳粉/g	醋酸浓度/%
①	为以下实验作参照	2.0	0.5	90.0
②	醋酸浓度的影响		0.5	20.0
③		2.0	0.2	90.0

（3）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2．t₂时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是随着时间的进行，铁粉生锈消耗了装置内的氧气，导致压强降低．
（4）该小组认为图2中0～t₁时压强变大的原因有以下可能：
①铁与醋酸发生反应产生了氢气气体（填名称）．
②铁与醋酸反应放热．

Answer 1

分析 （1）熟悉常见的合金的组成和用途；
（2）设计实验时要注意学会控制实验变量，从给出的数据中分析要研究的要素；
（3）最终的压强变小是要紧扣实验铁锈蚀有关，铁生锈需要消耗装置内的氧气，导致压强变小；
（4）压强改变两种情况，一是气体增大，二是温度升高，结合给定的反应进行分析．

解答 解：（1）生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金；
（2）实验①②是研究醋酸浓度对铁生锈速度的应影响的，所以处理醋酸的浓度不同以外，铁粉和木炭粉的质量要一样，颗粒大小也要一样，所以铁粉的质量对应也是2.0g．而①③中醋酸浓度相同，铁粉质量相同，只有杂质的量不同，所以是研究杂质对反应的影响，故填：杂质的影响．
（3）最后的压强与实验本身的目的是有关的，因为研究的是金属的锈蚀，所以要考虑到在长时间的实验中氧气和铁以及水发生的缓慢氧化消耗装置内的氧气导致压强小于起始压强；
（4）曲线图的初始阶段明显的压强增大，应该考虑气体的增多和温度的影响，气体的增多，是由于醋酸和铁反应生成了氢气，氢气的增加导致装置内的压强会明显增大．同时由于金属和酸反应是放热反应，温度的升高导致分子间间隔变大，压强也会明显增大．
故答案为：（1）2%～4.3%．
（2）2.0；杂质的影响；
（3）随着时间的进行，铁粉生锈消耗了装置内的氧气，导致压强降低．
（4）①氢气；②铁与醋酸反应放热．

点评 实验设计中既要学会从实验的实际需要出发控制变量，也要学会根据给出的数据分析要研究的实验影响因素．