Question

某化学学习小组借助下列装置（夹持装置已略）及相关试剂粗略测量空气 中O₂的体积百分数．
（1）实验前用碱液清洗铁钉，再用0.100mol/L的 H₂SO₄溶液浸泡至有气泡产生．用H₂SO₄溶液浸泡的目 的是

 

．
（2）为尽量减小误差，下列操作的正确顺序是

 

（填序号）．
①装人铁钉②插入注射器向铁钉表面滴入适量 NaCl溶液并打开止水夹③将导管口浸入品红溶液④塞 上单孔活塞⑤检查装置气密性
（3）实验中试管内发生的总反应为

 

；用该实验方案测量空气中O₂的体积百分数时应测量的数据是：①导管与试管内部空间总体积，②

 

．
（4）实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，对其影响因素作如下分析，请补充 写出假设三：
假设一：电解质溶液的PH
假设二_： NaCl溶液的浓度

 

假设三：
（5）借助上述实验装置，通过调节溶液的pH验证假设一，获得了如下实验数据：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度	0cm	1.3cm	8.5cm	8.4cm	8.5cm	8.5cm
形成稳定液柱时间	3.0min	3.1 min	5.1 min	5.3 min	15.6 min	17.5 min

①当pH=2时，没有观察到稳定液柱形成的原因是

 

②根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是

 

③按上述实验装置，设计实验证明假设二．
第一步：

 

；
第二步_：

 

，分别用注射器将NaCl溶液滴入铁钉表面；
第三步：记录形成稳定液柱所用时间和液柱的高度，比较分析数据得出结论．

Answer 1

分析：（1）用H₂SO₄溶液除去铁钉表面铁锈，有利于铁与氯化钠溶液发生吸氧腐蚀；
（2）按照先检查装置气密性，再装入铁钉、塞上单孔活塞、将导管口浸入品红溶液、注入氯化钠溶液，打开止水夹的顺序进行试验．
（3）铁的吸氧腐蚀的化学方程式；根据实验目的，需要知道进行所以用到的空气的总体积和氧气体积；
（4）根据影响化学反应速率元素进行分析；
（5）①根据铁的析氢腐蚀分析；
②根据表中数据如液柱高度、形成稳定液柱时间选择最佳PH范围；
③目的是测定最佳NaCl溶液的浓度，需要配制不同的氯化钠溶液，其他条件必须完全相同．

解答：解：（1）用H₂SO₄溶液浸泡的目的是除去铁钉表明的铁锈，故答案为：除去铁钉表明的铁锈；
（2）实验操作顺序是：检查装置气密性，再装入铁钉、塞上单孔活塞、将导管口浸入品红溶液、注入氯化钠溶液，打开止水夹，故答案为：⑤①④③②；
（3）实验中试管内发生了铁的吸氧腐蚀，反应方程式是：4Fe+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃；实验目的是粗略测量空气中O₂的体积百分数，需要知道用于实验的空气体积及空气中含有的氧气，即：①导管与试管内部空间总体积，②吸入导管内品红溶液体积，
故答案为：4Fe+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃；吸入导管内品红溶液体积；
（4）铁钉表面积大小影响反应速率、温度高低影响反应速率，故答案为：铁钉（固体）表面积（温度、催化剂等）；
（5）①由于在酸性较强条件下，铁容易发生析氢腐蚀，没有消耗空气中的氧气，故答案为：溶液酸性太强，铁钉主要发生析氢腐蚀；
②由表中数据可知，6.0≤PH≤6.5时，反应需要时间最短，液柱高度较高，故答案为：6.0≤PH≤6.5；
③要测定氯化钠浓度对反应时间的影响，需要配制不同的氯化钠溶液，还要满足温度相同、铁钉的表面积相同、反应装置相同等，
故答案为：配制不同浓度的氯化钠溶液；相同温度下，加入相同表面积的铁钉，组装两套完全相同的上述装置（或相同的条件下）．

点评：本题考查了粗略测量空气中O₂的体积百分数方法，涉及内容较多，注意认真分析题中信息，明确实验方案，本题难度中等．