Question

11．根據資料報道，世界上每年因銹蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20%～40%，某實驗小組對鐵的銹蝕進行了如下探究．如圖所示，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，觀察到量筒內水沿導管慢慢進入廣口瓶（凈容積為146mL）．當溫度恢復至室溫，且量筒內水面高度不變時讀數（此時瓶內氧氣含量近似為零）．記錄起始和最終量筒的讀數以及所需時間如下表．

序號	樣品	量筒起始讀數/mL	量筒最終讀數/mL	所需時間/min
①	1g鐵粉、0.2g碳和十滴水	100	72	約120
②	1g鐵粉、0.2g碳、十滴水和少量NaCl	100	72	約70
③	1g鐵粉、10滴水	/	/	/

（1）金屬腐蝕的過程實際上就是金屬元素化合價升高（填“升高”或“降低”）的過程．
（2）實驗①和②說明NaCl可以加快（填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的速率．
（3）實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升，說明鐵的銹蝕過程是放熱（填“放熱”或“吸熱”）過程．
（4）實驗結束后取出濾紙包，觀察到有紅棕色物質生成，該物質的化學式是Fe₂O₃．
（5）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響，請在表格空白處填寫實驗③的樣品組成．
（6）該裝置還可用于測量空氣中氧氣的含量，根據上述數據計算氧氣的體積含量是19.3%（精確到0.1%）．試分析該實驗結果出現誤差的原因：濾紙包占有一定體積（寫出任意一條即可）．

Answer 1

分析 （1）根據單質中元素的化合價為零解答；
（2）根據因為廣口瓶中鐵生銹，是鐵和空氣中的氧氣反應，所以廣口瓶中氣體壓強減小量筒中的水會進入廣口瓶，根據所需時間長短進行分析；
（3）根據實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升分析；
（4）根據鐵銹的主要成分是氧化鐵解答；
（5）根據實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計分析；
（6）通過空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分數．

解答 解：（1）金屬單質中元素的化合價為零，金屬腐蝕的過程實際上就是金屬元素化合價升高；
（2）因為廣口瓶中鐵生銹所以廣口瓶中氣體壓強減小所以量筒中的水會進入廣口瓶，加入NaCl后所需時間縮短，故答案：加快；
（3）實驗開始后，廣口瓶內溫度有所上升，故答案：放熱；
（4）鐵銹的主要成分是氧化鐵，化學式為：Fe₂O₃；
（5）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計，控制鐵和水的用量相同不加碳進行即可．
（6）因為量筒內液體減少的體積即為廣口瓶內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%≈19.3%．
答案：
（1）升高；
（2）加快；
（3）放熱；
（4）Fe₂O₃
（5）1 g鐵粉、10滴水
（6）19.3；濾紙包占有一定體積．

點評 掌握鐵絲在氧氣中燃燒實驗的正確操作和注意事項是正確解答本題的關鍵，難度不大．考查了金屬生銹的條件的探究方面的內容，注重控制變量法做好對比實驗是解答這類題的關鍵．