Question

某校化學興趣小組在探究鐵的銹蝕條件后發現該實驗耗時較長．為解決此問題，在教師的指導下進行了更深入的探究．探究過程如下：
如圖所示（該裝置氣密性良好），室溫時，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡皮塞上，迅速塞緊橡皮塞．已知，此集氣瓶凈容積為146mL．一段時間后，觀察到量筒內水沿導管進入集氣瓶．當溫度恢復至室溫，且量筒內水面高度不再發生變化時讀數（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
Ⅰ	1g鐵粉、0.2g木炭粉和10滴水	100	70	約120
Ⅱ	l g鐵粉、0.2g木炭粉、10滴水和少量氯化鈉	100	70	約70

（1）根據所學知識推測：
實驗過程中，溫度計示數如何變化．

 

；
實驗結束后取出Ⅰ號樣品濾紙包，打開．可觀察到樣品的顏色變為

 

．
（2）分析實驗Ⅰ和Ⅱ所得數據，初步推斷鐵銹蝕的速率與

 

 有關（填化學式）．
（3）該實驗還可測量空氣中氧氣的含量．根據實驗數據計算氧氣約占空氣體積的

 

%（計算結果精確到0.1%）．
（4）現要增加一個對比實驗，探究木炭對鐵銹蝕速率的影響，則需增加實驗的樣品組成為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據反應的放熱和吸熱現象來分析；鐵銹的顏色是紅色；
（2）分析表格中的實驗I和實驗II可以知道鐵銹蝕的速率與氯化鈉有關；
（3）根據題意看可以知道水減少的體積即為消耗掉的氧氣的體積，可以據此求出氧氣的質量分數；
（4）實驗I中已經有木炭粉了，只要增加一組不含有木炭粉的對比試驗即可得出木炭粉對鐵銹蝕速率的影響．

解答：解：（1）鐵在生銹時要放出熱量，從而使溫度升高，但是當反應完畢后，由于熱量要散失所以溫度要降到室溫，同時由于鐵生銹當打開紙包后會發現鐵樣品變為紅色（或銹紅色）；
（2）比較實驗I和實驗II可以知道實驗II反應的速率要快，即氯化鈉影響了鐵銹蝕的反應速率；
（3）根據實驗現象可以知道水減少的體積即為空氣中氧氣的體積，其體積為30mL，所以氧氣的體積分數為：

30mL

146mL

×100%=20.5%；
（4）如果要探究木炭粉對鐵銹蝕的影響，實驗I中已經有木炭粉了，所以我們只要再做一組沒有木炭粉的對比實驗即可，也就是用1g鐵粉、10滴水來完成一個對比試驗；
故答案為：
（1）溫度升高到一定數值后降到室溫；   紅色（或銹紅色）；
（2）NaCl；
（3）20.5；
（4）1g鐵粉、10滴水．

點評：知道鐵在潮濕的空氣中易生銹，能夠運用控制變量法來進行實驗探究，知道在化學反應中常常伴隨著吸熱或放熱現象．