Question

5．世界上每年因銹蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料，高達(dá)產(chǎn)量的20%～40%．某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)鐵的燃燒和銹蝕進(jìn)行如下探究．

探究一：鐵絲燃燒
如圖1所示，取3根粗細(xì)、長(zhǎng)度均相同的光亮細(xì)鐵絲，將其中兩根分別盤(pán)成螺旋狀，在每根鐵絲一端系上粗銅絲，另一端系一根火柴桿，點(diǎn)燃火柴桿，待快燃盡時(shí)，分別插入充滿(mǎn)氧氣的集氣瓶中．觀察到：Ⅰ、Ⅱ中鐵絲都劇烈燃燒，且Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中的更劇烈；Ⅲ中鐵絲沒(méi)有燃燒．
（1）集氣瓶中加入少量水的作用：防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底．
（2）為什么Ⅲ中鐵絲不能燃燒？實(shí)驗(yàn)III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內(nèi)焰對(duì)鐵絲加熱，內(nèi)焰溫度低，沒(méi)有對(duì)鐵絲充分預(yù)熱，因此不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)．
（3）分析Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中更劇烈的原因：實(shí)驗(yàn)II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應(yīng)更充分．
探究二：鐵粉腐蝕的條件
如圖2所示，將所有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，觀察到量筒內(nèi)水沿著細(xì)導(dǎo)管慢慢進(jìn)入廣口瓶（容積為146mL）．當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫，量筒內(nèi)水面高度不變時(shí)讀數(shù)（此時(shí)廣口瓶?jī)?nèi)氧氣含量幾乎為零），記錄量筒的起始和最終讀數(shù)以及所需時(shí)間如下表：

序號(hào)	樣品	量筒起始讀數(shù)/mL	量筒最終讀數(shù)/mL	所需時(shí)間/min
①	1.0g鐵粉、0.2g炭粉和10滴水	100	72	約120
②	1.0g鐵粉、0.2g炭粉、10滴水和少量NaCl	100	72	約70
③		/	/	/

（1）實(shí)驗(yàn)①和②說(shuō)明NaCl可以加快（選填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的過(guò)程．
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，廣口瓶溫度上升，說(shuō)明鐵銹蝕是放熱（選填“放熱”或“吸熱”）過(guò)程．
（3）實(shí)驗(yàn)①和③是探究炭粉對(duì)鐵銹蝕速率的影響，實(shí)驗(yàn)③表格空白處樣品的組成是1g鐵粉和10滴水．
（4）該裝置還可用于測(cè)量空氣中氧氣的含量，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約是19.2%（精確到百分號(hào)前小數(shù)點(diǎn)后一位），試分析該實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因：濾紙包占有一定體積．

Answer 1

分析 探究一：
根據(jù)鐵絲在氧氣中燃燒試驗(yàn)的操作、現(xiàn)象、注意事項(xiàng)進(jìn)行分析、判斷回答；
探究二：
（1）根據(jù)因?yàn)閺V口瓶中鐵生銹，是鐵和空氣中的氧氣反應(yīng)，所以廣口瓶中氣體壓強(qiáng)減小量筒中的水會(huì)進(jìn)入廣口瓶，根據(jù)所需時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升分析；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和③是探究碳對(duì)鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析；
（4）通過(guò)空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：探究一：
（1）為防止燃燒產(chǎn)生的熔融物濺落瓶底，使瓶底炸裂，集氣瓶?jī)?nèi)要預(yù)先裝少量水或鋪一層細(xì)沙；
故填：防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底；
（2）實(shí)驗(yàn)III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內(nèi)焰對(duì)鐵絲加熱，內(nèi)焰溫度低，沒(méi)有對(duì)鐵絲充分預(yù)熱，因此不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)，鐵絲不能燃燒；
故填：實(shí)驗(yàn)III中火柴在鐵絲上方，用其火焰內(nèi)焰對(duì)鐵絲加熱，內(nèi)焰溫度低，沒(méi)有對(duì)鐵絲充分預(yù)熱，因此不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)；
（3）實(shí)驗(yàn)II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應(yīng)更充分，因此鐵絲燃燒更劇烈；
故填：實(shí)驗(yàn)II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應(yīng)更充分；
探究二：
（1）因?yàn)閺V口瓶中鐵生銹所以廣口瓶中氣體壓強(qiáng)減小所以量筒中的水會(huì)進(jìn)入廣口瓶，加入NaCl后所需時(shí)間縮短，故答案：加快；
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升，故答案：放熱；
（3）實(shí)驗(yàn)①和③是探究碳對(duì)鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，控制鐵和水的用量相同不加碳進(jìn)行即可．
故答案為：1g鐵粉；10滴水；
（4）因?yàn)榱客矁?nèi)液體減少的體積即為廣口瓶?jī)?nèi)所含有的全部氧氣的體積，所以氧氣的體積含量為：$\frac{28ml}{146ml}×100%$=19.2%；濾紙占有一定的體積造成誤差．
故填：19.2；濾紙包占有一定體積．

點(diǎn)評(píng) 掌握鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的正確操作和注意事項(xiàng)是正確解答本題的關(guān)鍵，難度不大．考查了金屬生銹的條件的探究方面的內(nèi)容，注重控制變量法做好對(duì)比實(shí)驗(yàn)是解答這類(lèi)題的關(guān)鍵