Question

【題目】某化學(xué)學(xué)習(xí)小組借助下列裝置(夾持裝置已略)及相關(guān)試劑粗略測(cè)量空氣中O2的體積百分?jǐn)?shù)。

(1)實(shí)驗(yàn)前用10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產(chǎn)生。用H2SO4溶液清洗的目的是__________。寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式______________________________。

(2)已知試管剩余空間和導(dǎo)管的體積為40 mL，導(dǎo)管截面積約為1 cm2，形成穩(wěn)定液柱時(shí)，讀取讀數(shù)為8.2 cm。則空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為______%。

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)上述測(cè)量過(guò)程因反應(yīng)較慢耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)其影響因素作如下分析：

【提出假設(shè)】假設(shè)一：溶液的pH不同；

假設(shè)二：NaCl溶液的濃度不同；

請(qǐng)你再提出一種假設(shè)，假設(shè)三：______________________________不同。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】借助上述實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)取體積、濃度相同NaCl溶液調(diào)節(jié)溶液的pH獲得了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度(cm)	0	1.3	8.2	8.2	8.2	8.2
形成穩(wěn)定液柱時(shí)間(min)	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，為縮短實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)間，pH的最佳范圍是____________。

【實(shí)驗(yàn)反思】當(dāng)pH＝2時(shí)，沒(méi)有觀察到穩(wěn)定液柱形成的原因是________________。

【注意：如果能正確回答下列問(wèn)題，將獎(jiǎng)勵(lì)4分，但化學(xué)試卷總分不超過(guò)60分】

請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究NaCl溶液的濃度對(duì)鐵生銹速率的影響。

實(shí)驗(yàn)步驟： __________________________________________________________。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 除去鐵釘表面的鐵銹 Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O 20.5 鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等) 6.0～6.5 鐵與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣與鐵生銹過(guò)程中消耗的氧氣體積相等 取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數(shù)量相等、規(guī)格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測(cè)定導(dǎo)管中形成穩(wěn)定液柱所需時(shí)間并記錄液柱高度 最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時(shí)，形成穩(wěn)定液柱所需時(shí)間較長(zhǎng)

【解析】(1)用H2SO4溶液除去鐵釘表面鐵銹，有利于鐵與氯化鈉溶液發(fā)生吸氧腐蝕；

(2)根據(jù)體積計(jì)算解答；

(3) 【提出假設(shè)】實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)上述測(cè)量過(guò)程因反應(yīng)較慢耗時(shí)較長(zhǎng)，說(shuō)明反應(yīng)速率慢，回答問(wèn)題時(shí)應(yīng)該從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素方面答題；

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)表中數(shù)據(jù)如液柱高度、形成穩(wěn)定液柱時(shí)間選擇最佳pH范圍；

【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)鐵的析氫腐蝕分析；

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：目的是測(cè)定最佳NaCl溶液的濃度，需要配制不同的氯化鈉溶液，其他條件必須完全相同．

解：(1) 用H2SO4溶液清洗的目的是除去鐵釘表面的鐵銹。化學(xué)方程式為：Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O ；

(2)1cm3相當(dāng)于1mL。 =20.5％；

(3) 假設(shè)三：鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等)；

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】由表中數(shù)據(jù)可知，6.0≤PH≤6.5時(shí)，反應(yīng)需要時(shí)間最短，液柱高度較高，故填：6.0～6.5；

【實(shí)驗(yàn)反思】鐵與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣與鐵生銹過(guò)程中消耗的氧氣體積相等；

實(shí)驗(yàn)步驟：取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數(shù)量相等、規(guī)格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測(cè)定導(dǎo)管中形成穩(wěn)定液柱所需時(shí)間并記錄液柱高度；

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時(shí)，形成穩(wěn)定液柱所需時(shí)間較長(zhǎng)。