在眾多的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象中,化學(xué)振蕩現(xiàn)象最為令人驚奇,化學(xué)振蕩實驗很多,其中酸與鐵絲的反應(yīng)就是其中一例.某合作小組的同學(xué)查閱文獻(xiàn)資料后,擬做鐵絲與酸的化學(xué)振蕩實驗并進(jìn)行探究.
實驗步驟:
①將2cm左右的鐵絲夾成多段,放在培養(yǎng)皿中,先用熱的碳酸鈉溶液除去鐵絲表面的油污,蒸餾水沖洗后,再用某種試劑X浸泡到有大量氣泡時取出,用蒸餾水沖洗干凈.
②在細(xì)口瓶中加入30mL1.0mol/L的H
3PO
4、3mL30%的H
2O
2溶液,將處理后的鐵絲放入其中.
③觀察現(xiàn)象:鐵絲表面產(chǎn)生氣泡,隨后消失,再產(chǎn)生氣泡,再消失的周而往復(fù)的化學(xué)振蕩現(xiàn)象出現(xiàn),振蕩周期約20秒,可維持?jǐn)?shù)小時.
試回答下列問題:
(1)步驟①中,用試劑X可除去鐵釘表面的鐵的氧化物或鍍層,所用的試劑X可能是
(選填序號:A.NaOH B.鹽酸C.酒精).
(2)對振蕩中產(chǎn)生的氣體的成分,甲、乙兩同學(xué)分別提出了假設(shè),丙同學(xué)進(jìn)行了驗證.
甲同學(xué)認(rèn)為是H
2,其可能的理由是:
.
乙同學(xué)認(rèn)為是O
2,其可能的理由是:
.
丙同學(xué)在細(xì)口瓶中插入數(shù)據(jù)采集器氧氣傳感器,密封進(jìn)行實驗一小時,結(jié)果發(fā)現(xiàn)瓶中氧氣的百分含量呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢,從而證明產(chǎn)生的氣體是
.
(3)丁同學(xué)猜想酸與鐵絲振蕩體系中的反應(yīng)機理及過程:
(a) Fe+2H
+→Fe
2++H
2 (b)2Fe
2++H
2O
2+H
2O→Fe
2O
3+4H
+(c)Fe
2O
3+6H
+→2Fe
3++3H
2O (d)2Fe
3++H
2→2Fe
2++2H
+,依據(jù)過程:
(a)→(b)→(c)→(d)→(a)…周而復(fù)始.
依據(jù)此機理,四步反應(yīng)總的反應(yīng)方程式為:
.
(4)戊同學(xué)對本次實驗中的所用鐵釘中單質(zhì)鐵的含量進(jìn)行測定,他們先配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸,然后將一定質(zhì)量的鐵與硫酸(加入適量的銅粉)充分反應(yīng),并收集產(chǎn)生的氣體,有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
|
① |
② |
③ |
硫酸溶液體積/mL |
50 |
50 |
50 |
稱取鐵釘質(zhì)量/g |
5.0 |
6.0 |
7.0 |
再投入銅粉質(zhì)量/g |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積/L |
1.97 |
2.24 |
2.24 |
所配硫酸的物質(zhì)的量濃度為:
mol/L;鐵釘中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
.