Question

某化學研究小組創(chuàng)新設計了鐵的生銹實驗，并對鐵銹成分進行測定．實驗1：鐵的快速生銹先在如圖1玻璃管中注滿飽和食鹽水，一段時間后排凈食鹽水．打開圖1下端止水夾，5min左右就可看到紅墨水開始緩慢上升，40min左右就能明顯地觀察到鐵絲網(wǎng)表面有鐵銹生成．

（1）排出圖1玻璃管中食鹽水的操作為

 

．
（2）用圖1裝置進行實驗，觀察到紅墨水上升到刻度“1”的位置，由此可得出的一個結論是

 

．
（3）現(xiàn)要探究食鹽水濃度和鐵生銹速率的關系．請簡述你所設計的實驗方案：

 

．
實驗2：鐵銹成分的測定為確定鐵銹成分（Fe₂O₃?xH₂O）中的x值，稱取鐵銹a g，進行如下實驗．
方案1：利用圖2裝置進行實驗
（4）點燃酒精燈之前，必須進行的實驗操作是

 

．
（5）從安全角度考慮，圖2裝置的明顯缺陷是

 

．
（6）為達到實驗目的，實驗中要測定的數(shù)據(jù)是

 

．
方案2：將鐵銹溶于過量稀硫酸，向所得溶液中滴加b mol?L^-1KI溶液至剛好反應，3次實驗平均消耗該KI溶液V mL．
（7）實驗中應選用的指示劑是

 

．
（8）測得鐵銹中x值為

 

．

Answer 1

考點：探究鐵的吸氧腐蝕,金屬的電化學腐蝕與防護,驗證原電池的效果

專題：實驗設計題,電化學專題

分析：（1）排出圖1玻璃管中食鹽水，應該先打開玻璃管上端止水夾A，然后再打開下端止水夾B；
（2）鐵發(fā)生吸氧腐蝕，空氣中氧氣為空氣體積的

1

5

，據(jù)此進行解答；
（3）只改變飽和食鹽水的濃度，其它條件不變，據(jù)此設計實驗方案探究食鹽水濃度和鐵生銹速率的關系；
（4）利用氫氣還原氧化鐵，加熱之前必須將裝置中空氣排凈，避免氫氣純度不足發(fā)生爆炸；
（5）氫氣為可燃氣體，排入空氣中容易發(fā)生爆炸，需要添加氫氣尾氣處理裝置；
（6）根據(jù)題干信息，已經(jīng)知道樣品質(zhì)量，只需要再知道反應后固體質(zhì)量即可；
（7）根據(jù)鐵離子用到硫氰根離子顯示紅色進行判斷；
（8）根據(jù)反應方程式寫出關系式，然后根據(jù)鐵銹質(zhì)量、氧化鐵的質(zhì)量計算出x．

解答： 解：（1）要排出圖1玻璃管中食鹽水，正確的操作方法為：先打開玻璃管上端止水夾，再打開玻璃管下端止水夾，
故答案為：先打開玻璃管上端止水夾，再打開玻璃管下端止水夾；
（2）玻璃管中鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，紅墨水上升到刻度“1”的位置，說明空氣中氧氣體積約占五分之一，
故答案為：空氣中氧氣體積約占五分之一；
（3）要探究食鹽水濃度和鐵生銹速率的關系，應該控制其他條件不變，用不同濃度食鹽水浸泡鐵絲，測出上圖裝置中水柱上升到相同位置時所需的時間，根據(jù)反應時間可以判斷飽和食鹽水濃度對鐵生銹的速率的影響，
故答案為：控制其他條件不變，用不同濃度食鹽水浸泡鐵絲，測出上圖裝置中水柱上升到相同位置時所需的時間；
（4）該反應利用氫氣含有氧化鐵的方法檢驗計算x，在點燃酒精燈前必須將裝置內(nèi)空氣排凈，避免因氫氣純度不足導致發(fā)生爆炸，
故答案為：檢驗裝置內(nèi)的空氣是否排凈（或氫氣驗純）；
（5）氫氣容易燃燒，純度不足時易發(fā)生爆炸，所以未反應的氫氣應該出去，該裝置中缺少除去未反應氫氣的裝置，
故答案為：缺少除去未反應氫氣的裝置；
（6）已知氧化鐵樣品的質(zhì)量，只需要再知道反應后裝置C中固體（Fe）的質(zhì)量（或?qū)嶒炃昂笱b置D的質(zhì)量）即可計算出x，
故答案為：反應后裝置C中固體的質(zhì)量（或?qū)嶒炃昂笱b置D的質(zhì)量）；
（7）氧化鐵溶于稀硫酸生成鐵離子，鐵離子能夠氧化碘離子，可以根據(jù)鐵離子與硫氰根離子反應顯示紅色判斷鐵離子是否反應完全，
故答案為：KSCN溶液；
（8）氧化鐵能與稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為：①Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，鐵離子與碘離子反應生成碘單質(zhì)：②2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知，根據(jù)反應①②可得關系式：Fe₂O₃～2I^-，則n（Fe₂O₃）=

1

2

n（I^-），樣品總共氧化鐵的質(zhì)量為：m（Fe₂O₃）=160g/mol×

1

2

b mol?L^-1×V×10^-3L=0.08bvg，鐵銹為a g，則鐵銹中含有的水的質(zhì)量為：ag-0.08bvg=18x g，則x=

ag-0.08bvg

18g

=

a-0.08bv

18

，
故答案為：

a-0.08bv

18

．

點評：本題考查了鐵的吸氧腐蝕、根據(jù)化學方程式的計算等知識，題目難度中等，試題題量較大，知識點較多，注意掌握金屬腐蝕的原理，能夠根據(jù)反應方程式解決簡單的化學計算問題．