我國高鐵創(chuàng)造的中國速度令世界矚目,某學(xué)習(xí)小組對高鐵建設(shè)中的鋼鐵銹蝕進(jìn)行探究。
【提出問題】鐵銹蝕與哪些因素有關(guān)。
【查閱資料】碳粉可加快鐵的銹蝕,碳粉不與鹽酸反應(yīng);氧化鐵能與鹽酸反應(yīng),不產(chǎn)生氣體。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)一:定性探究鐵銹蝕的因素
取四枚大小相同的潔凈無銹鐵釘分別放入試管,進(jìn)行圖1實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象如下表。
試管編號 |
|
B |
C |
D |
一周后鐵釘表面現(xiàn)象 |
有一層鐵銹 |
無明顯變化 |
無明顯變化 |
有較厚鐵銹 |
(1)對比A、B、C試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,說明鐵銹蝕是與空氣中的
氧氣、水蒸氣
氧氣、水蒸氣
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)得到無氧蒸餾水可采用煮沸的方法,是因?yàn)檠鯕庠谒械娜芙舛入S溫度的升高而
降低
降低
(填“升高”或“降低”)。
(3)對比A和D試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,說明鐵銹蝕快慢與
氯化鈉
氯化鈉
有關(guān);
(4)生活中鐵制品易生銹而鋁制品不易生銹的原因是
在常溫下,鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜
在常溫下,鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜
。
實(shí)驗(yàn)二:定量探究影響鐵銹蝕的因素
小組設(shè)計(jì)了圖2裝置,檢查氣密性,將5g鐵粉和2g碳粉加入三頸燒瓶,t
1時(shí)刻加入2mL飽和NaCl溶液后,再將一只裝有5mL稀鹽酸的注射器插到燒瓶上(此時(shí)沒有推動(dòng)注射器活塞),采集數(shù)據(jù)。
(5)據(jù)圖3,說明鐵生銹是
放熱
放熱
(填“放熱”或“吸熱”),t
2~t
3這段時(shí)間反應(yīng)并未停止但溫度卻開始降低,原因是
生銹放熱量小于熱量散失
生銹放熱量小于熱量散失
。
(6)據(jù)圖2圖4分析t
3時(shí)刻后壓強(qiáng)突然變大,原因是
鐵生銹消耗氧氣,裝置中的壓強(qiáng)變小,則將注射器中的鹽酸吸入,鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
鐵生銹消耗氧氣,裝置中的壓強(qiáng)變小,則將注射器中的鹽酸吸入,鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
。
實(shí)驗(yàn)三:測定部分生銹的鐵粉中鐵的含量
(7)連接如圖5裝置。取部分生銹的鐵粉(鐵和氧化鐵的混合物)0.6g于錐形瓶中,加入足量稀鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。完全反應(yīng)后,測得生成氣體體積為0.2L,已知該條件下氫氣密度為0.09g/L,根據(jù)以上數(shù)據(jù),請計(jì)算該固體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(寫出計(jì)算過程)
84%
84%
。
(8)學(xué)習(xí)小組有同學(xué)提出;用這種方法測得的氣體體積不夠準(zhǔn)確,可能會導(dǎo)致測定的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變大,可能的原因是
bd
bd
(填序號)。
a、裝置的氣密性不好
b、鐵與鹽酸反應(yīng)放熱
c、生成的氣體會部分滯留在錐形瓶中
d、沒有扣掉加入的鹽酸的體積
【反思評價(jià)】
(9)小麗同學(xué)猜測:鐵銹蝕的快慢還可能與氧氣的濃度有關(guān),為判斷該猜測是否正確,請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小麗同學(xué)的猜想,簡述實(shí)驗(yàn)方案。(實(shí)驗(yàn)方案包括操作、現(xiàn)象和結(jié)論)
分別將鐵放入不同濃度的試管中,并且試管中有等量的水,若觀察到氧氣濃度較高的試管中鐵生銹嚴(yán)重,則說明氧氣濃度越高,鐵生銹越快
分別將鐵放入不同濃度的試管中,并且試管中有等量的水,若觀察到氧氣濃度較高的試管中鐵生銹嚴(yán)重,則說明氧氣濃度越高,鐵生銹越快
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