Question

17．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%，某实验小组对铁的锈蚀条件进行了如下探究．

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碳和10滴水	100	72	约120
2	l.0g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	72	约70

如图1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134mL）．当温度恢复至室温，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表．
（1）该实验基于的假设是氯化钠会加速（或影响）铁的锈蚀速度．
（2）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．
（3）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
20.9%（精确到小数点后1位）．
实验后有同学想，若仍用书中的实验装置（如图2所示）来测定空气中氧气的含量，但选用红磷可以吗？查阅资料发现：红磷的着火点较高，红磷燃烧熄灭并不是容器里的氧气耗尽，而是氧气的浓度降低，使得反应没那么剧烈，放出的热量少，不能再支持红磷燃烧，即红磷燃烧仅消耗80%左右的氧气，尚剩余20%左右还在容器中，所以水面不可能达到1/5的理想高度．
红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入集气瓶的液体液面升高高度不到集气瓶剩余容积的1/5．根据以上信息，你认为造成这一现象的原因可能是BD．（多选）
A．实验前没有将弹簧夹夹紧                   B．实验装置可能漏气
C．实验中所取的红磷过量                       D．实验中所取的红磷不足．

Answer 1

分析 （1）对实验①和②的数据进行比较，即可得出NaCl可以加快铁锈蚀的速率；
（2）根据信息“实验开始后，广口瓶内温度有所上升”进行分析；
（3）通过空气体积的变化得出，空气中氧气的体积分数．造成测得氧气的体积分数小于五分之一的因素可以从以下方面考虑：装置是否漏气；药品的用量是否充足；装置是否冷却到室温等，据此分析．

解答 解：（1）实验①和②之间唯一的变量为是NaCl，根据含有NaCl的实验②，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率；
（2）根据信息“实验开始后，广口瓶内温度有所上升”，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程；
（3）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$\frac{（100-72）mL}{134mL}$×100%=20.9%．
A、实验前没有将弹簧夹夹紧，瓶内的气体处于热膨胀状态有一部分逸出，使进入集气瓶中的水的量偏大，故A不可能；
B、实验装置漏气，由于冷却至室温时瓶外空气进入瓶中，会导致进入水的量偏小，故B可能；
C、实验中所取红磷过量时，红磷能够将集气瓶中氧气全部反应掉，因此测得氧气的体积分数约为五分之一，故C不可能；
D、实验中所取红磷的量不足时，会导致装置内氧气不能全部消耗，因此使测得氧气的体积分数会小于五分之一，故D可能．
故选BD．
故答案为：（1）氯化钠会加速（或影响）铁的锈蚀速度
（2）放热；（3）20.9；BD

点评 本题考查学生根据铁生锈的条件和防止金属的腐蚀的方法以及探究测定空气中氧气含量的误差分析，并将知识应用到生活中去．