Question

小明家院子里的花架采用了鐵架結(jié)構(gòu)，使用不久就生銹了．為了延長(zhǎng)使用年限，需要采取防銹措施．小明召集課外活動(dòng)小組的同學(xué)根據(jù)金屬銹蝕的知識(shí)，探究防止鐵架銹蝕的方法．
【提出問(wèn)題】鐵架為什么會(huì)生銹？怎樣才能防止它的生銹？
【查閱資料】鐵生銹的過(guò)程主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是在酸性較強(qiáng)的潮濕環(huán)境中發(fā)生的析氫腐蝕；另一類(lèi)是在酸性較弱或中性條件下，不純的鐵、空氣在潮濕的環(huán)境中發(fā)生的吸氧腐蝕：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂，4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃=Fe₂O₃+3H₂O．
【假設(shè)猜想】假設(shè)一：鋼鐵生銹主要是氧氣造成的；
假設(shè)二：鋼鐵生銹主要是潮濕的環(huán)境造成的；
假設(shè)三：

 

【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）根據(jù)假設(shè)二，小明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖1所示．一周后發(fā)現(xiàn)，試管B中的鐵釘無(wú)明顯變化，試管A中的鐵釘明顯銹蝕．你同意小明的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嗎？

 

，請(qǐng)說(shuō)明理由：

 

；若不同意，請(qǐng)你寫(xiě)出合理的實(shí)驗(yàn)方案：

 

．
（2）通過(guò)探究，小明認(rèn)為可以在鐵架外涂油漆、礦物油或鍍保護(hù)層等防止鐵架生銹，其原理是

 

．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（3）通過(guò)探究你得出的結(jié)論是

 

【拓展應(yīng)用】小芳、小亮兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)眼鏡架上出現(xiàn)了一些綠色的銹漬．經(jīng)查閱資料得知，銅銹的化學(xué)成分是堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]．他們依照鋼鐵生銹的探究方法設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)（如圖2所示）．請(qǐng)回答：
（4）推測(cè)一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)銅銹的是

 

試管內(nèi)的銅片．（填“①”、“②”或“③”）
（5）小芳同學(xué)認(rèn)為要弄清導(dǎo)致銅銹蝕的因素，還應(yīng)該補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，如圖3所示的實(shí)驗(yàn)，其目的是

 

．
【深入探究】查閱資料：氧化鐵可做過(guò)氧化氫分解的催化劑．請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究氧化鐵也能做過(guò)氧化氫分解的催化劑，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象．

Answer 1

考點(diǎn)：探究金屬銹蝕的條件,催化劑的特點(diǎn)與催化作用

專(zhuān)題：科學(xué)探究

分析：【假設(shè)猜想】
猜想為：鋼鐵生銹主要是氧氣造成的；鋼鐵生銹主要是潮濕的環(huán)境造成的；鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
【實(shí)驗(yàn)探究】
如果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，也可能得出錯(cuò)誤的結(jié)論；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以判斷防止鋼鐵制品生銹的方法．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
【拓展應(yīng)用】
銅與水、氧氣、二氧化碳同時(shí)接觸時(shí)能夠生銹；
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳?xì)怏w．
【深入探究】
催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變．

解答：解：【假設(shè)猜想】
假設(shè)三：鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
故填：鋼鐵生銹是氧氣和潮濕環(huán)境的共同作用造成的．
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）不同意小明的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這是因?yàn)锳試管中的鐵釘除與水接觸外，還與空氣接觸；
應(yīng)該再增加應(yīng)該對(duì)比試驗(yàn)：增加一個(gè)試管C，在試管C中注滿(mǎn)蒸餾水，把鐵釘浸沒(méi)在蒸餾水中，試管口用膠塞密封．
故填：不同意；A試管中的鐵釘還與空氣接觸；增加一個(gè)試管C，在試管C中注滿(mǎn)蒸餾水，把鐵釘浸沒(méi)在蒸餾水中，試管口用膠塞密封．
（2）通過(guò)探究，小明認(rèn)為可以在鐵架外涂油漆、礦物油或鍍保護(hù)層等防止鐵架生銹，其原理是使鐵架與水和氧氣隔絕．
故填：使鐵架與水和氧氣隔絕．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（3）通過(guò)探究你得出的結(jié)論是：鋼鐵生銹是鐵與空氣（或氧氣）、水共同作用的結(jié)果．
故填：鋼鐵生銹是鐵與空氣（或氧氣）、水共同作用的結(jié)果．
【拓展應(yīng)用】
（4）推測(cè)一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)銅銹的是①試管內(nèi)的銅片，這是因?yàn)棰僭嚬軆?nèi)的銅片與水、氧氣和二氧化碳同時(shí)接觸．
故填：①．
（5）小芳同學(xué)認(rèn)為要弄清導(dǎo)致銅銹蝕的因素，還應(yīng)該補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，如圖3所示的實(shí)驗(yàn)，其目的是證實(shí)二氧化碳也是導(dǎo)致銅生銹的因素之一．
故填：證實(shí)二氧化碳也是導(dǎo)致銅生銹的因素之一．
【深入探究】
實(shí)驗(yàn)步驟：常溫下，取10mL5%的H₂O₂溶液于試管中，觀察反應(yīng)速率；
取1g氧化鐵加入10mL5%的H₂O₂溶液，觀察反應(yīng)速率的變化；
待反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾、干燥并稱(chēng)量固體質(zhì)量；
再把干燥后的氧化鐵加入到10mL5%的H₂O₂溶液，觀察反應(yīng)速率變化；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加入氧化鐵后，反應(yīng)速率明顯加快，反應(yīng)后氧化鐵的質(zhì)量還是1g，并且能再次加快H₂O₂的分解；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧化鐵可做過(guò)氧化氫分解的催化劑．

點(diǎn)評(píng)：合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．