Question

【題目】、全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產量的十分之一。下面是對鐵的腐蝕條件及鐵銹組成的探究。

問題一：探究鐵生銹的條件。

課本實驗中，鐵生銹所需要時間較長，某實驗小組設計如下改進實驗。

（1）檢查裝置的氣密性：連接好裝置，關閉分液漏斗的活塞，將C導管接入到裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，說明氣密性良好的現象是____________________________。

（2）反應開始后，甲裝置中反應現象是______________，MnO2的作用是______________。

（3）4 min后觀察：A處鐵絲依然光亮，B處鐵絲表面灰暗，D處鐵絲依然光亮。該實驗說明鐵生銹主要與_______和_______有關。B、D處實驗現象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是_______。

問題二：測定鐵銹的組成。

鐵銹的成分主要為Fe2O3·H2O，還含有少量的FeCO3。某興趣小組設計如圖裝置測定銹鐵釘的組成。取一高度腐蝕的干燥鐵釘（含有少量鐵），稱其質量為20.08 g，在N2環境中，充分加熱到質量不再減少。該過程中僅考慮發生反應：Fe2O3·H2OFe2O3＋H2O↑，FeCO3FeO＋CO2↑，且不需要考慮裝置中空氣對本實驗的影響。

（物質的相對分子質量：Fe2O3·H2O－178，FeCO3－116)

（堿石灰成分：CaO和NaOH固體混合物，能吸收二氧化碳和水）

（4）若反應前后稱得C裝置總質量分別為100.00 g和102.24 g，則反應生成的CO2和水蒸氣的總質量為_______g，D裝置中堿石灰的作用是_______。

（5）經過改進后，測得m(H2O)＝1.80 g，m(CO2)＝0.44 g，請計算銹鐵釘的組成。

①銹鐵釘中Fe2O3．H2O的質量＝________ g。

②銹鐵釘中FeCO3的質量＝_______g。

③銹鐵釘中單質鐵的質量分數＝______________。

（6）將20.08 g該銹鐵釘溶于足量的稀硫酸，充分反應后，產生的氣體中是否有H2？_______（填“有”或“無”），請通過計算說明。

[已知：①Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O； ②鐵在H2 SO4和Fe2(SO4)3混合溶液中先發生的反應為：Fe＋Fe2(SO4)3＝3FeSO4。Fe2(SO4)3的相對分子質量為400]

Answer 1

【答案】問題一：（1）燒杯中C導管口有氣泡產生

（2）有氣泡產生 催化作用

（3）O2 H2O O2的濃度（或氧氣的含量、氧氣的量等均正確，只要提到氧氣即可）。

問題二：（4）2.24 防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置 （5）①17.8 ②1.16 ③5.58%或5.6%

（6）無

【解析】

試題分析：（1）若裝置的氣密性良好，加熱后試管中的空氣只能從C端排出，那么燒杯中C導管口有氣泡產生；

（2）甲裝置是利用過氧化氫制取氧氣，二氧化錳具有催化作用，能催化過氧化氫分解，故現象是產生大量的氣泡；

（3）由實驗現象可知鐵生銹的條件是鐵同時與水和氧氣接觸；B處的鐵絲比D處的鐵絲更容易生銹，說明鐵生銹的快慢與氧氣的濃度有關；

（4）堿石灰能吸收水和二氧化碳，故C中增加的質量即為生成的水和二氧化碳的質量，即：

102.24 g-100.00g=2.24g ；由于空氣中也含有二氧化碳和水蒸汽，故D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置；

（5）①根據反應的化學方程式可知，Fe2O3．H2O與水反應的質量比為178:18，現m(H2O)＝1.80 g，故Fe2O3．H2O的質量為17.8g；

②FeCO3與二氧化碳的反應的質量為116:44，現m(CO2)＝0.44 g，故FeCO3的質量為1.16g；

③鐵銹中單質鐵的質量=20.08 g-（17.8g+1.16g）=1.12g

單質鐵的質量分數Fe%=1.12g／20.08 g ×100%=5.6% ；

（6） 無

解：設鐵釘與硫酸反應生成硫酸鐵的質量為X，與硫酸鐵反應的金屬鐵的質量為Y，

Fe2O3的質量=17.8×160/178=16g

Fe的質量=20.08-17.8-1.16=1.12g

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O Fe + Fe2（SO4）3═3FeSO4

160 400 56 400

16g x y 40g

x=40g y=5.6g

5.6g＞1.12g 故鐵的量少，不能和酸反應放出氫氣．