Question

13．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
實(shí)驗(yàn)過程：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中鐵絲沒有燃燒．回答下列問題：
（1）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，沒有對(duì)鐵絲充分預(yù)熱，因此不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)；
（2）寫出鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
探究二：鐵粉生銹的條件
資料卡片：鐵和氧氣及水發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化生成鐵銹，鐵銹的主要成分是氧化鐵．
實(shí)驗(yàn)過程：如圖2所示，將包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，且量筒內(nèi)水面高度不變時(shí)讀數(shù)（此時(shí)瓶?jī)?nèi)氧氣含量近似為零）．記錄數(shù)據(jù)如表．

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	1g鐵粉、0.2g碳、10滴水	100	72	約120
2	lg鐵粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	72	約70
3		/	/	/

（3）鐵生銹的過程實(shí)際上就是鐵元素化合價(jià)升高（填“升高”或“降低”）的過程．
（4）實(shí)驗(yàn)①和②說明NaCl可以加快　（填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的速率．
（5）實(shí)驗(yàn)開始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度上升，說明鐵生銹是放熱（“放熱”或“吸熱”）過程．
（6）實(shí)驗(yàn)①和③是探究碳對(duì)鐵生銹速率的影響，在表格空白處填寫實(shí)驗(yàn)③的樣品組成1g鐵粉、10滴水．
（7）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)算氧氣的體積含量是19.2%（精確到小數(shù)點(diǎn)后1位），試分析該實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因?yàn)V紙包占有一定體積（寫一條即可）．

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：
（3）根據(jù)單質(zhì)中元素的化合價(jià)為零解答；
（4）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；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)開始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升分析；
（6）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；
（7）通過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）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；
（2）鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
探究二：
（3）金屬單質(zhì)中元素的化合價(jià)為零，金屬腐蝕的過程實(shí)際上就是金屬元素化合價(jià)升高；
（4）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；
（5）實(shí)驗(yàn)開始后，廣口瓶?jī)?nèi)溫度有所上升，故答案：放熱；
（6）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．
（7）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是$\frac{28mL}{146mL}$×100%=19.2%
答案：
探究一：
（1）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，沒有對(duì)鐵絲充分預(yù)熱，因此不能達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)；
（2）劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
探究二：
（3）升高；
（4）加快；
（5）放熱；
（6）1 g鐵粉、10滴水（7）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)是解答這類題的關(guān)鍵．