Question

【題目】一些金屬易生銹，某小組同學設計如下實驗，對金屬銹蝕進行探究．

【實驗一】取5枚去油去銹的潔凈鐵釘，分別裝入下表的試管中，進行實驗．

實驗圖示
生銹時間	8min	較長時間不生銹	5min	3min	1min

(1)通過上述實驗可知，溫度越高鐵釘生銹速率越____(填“慢”或“快”)；在_____(填“酸性”、“堿性”或“中性”)環境中鐵釘生銹速率較快．

【實驗二】為探究鐵銹的成分，用圖1所示裝置(夾持儀器已省略)進行實驗(每步反應和吸收均完全)．

【查閱資料】無水硫酸銅能吸收水而變藍，堿石灰既能吸收水也能吸收CO2．

(2)請指出圖1所示實驗裝置的一個明顯缺陷：___________________．

(3)加熱前，先通入CO一段時間，目的是____________________．

(4)將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍，由此推知鐵銹中一定含有_____元素，從而推斷出空氣中的_______參加了鐵生銹反應．

【實驗記錄】

	鐵銹樣品的質量/g	裝置B的質量/g	裝置C的質量/g
反應前	23.2	232.4	198.2
反應后	/	239.6	211.4

(5)根據上表數據推算，可確定鐵銹的成分，用FexOynH2O表示，則n=_______；若缺少D裝置，x：y的值_________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)．

(6)欲通過實驗探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，用圖2所示裝置，試管內可選用的物質如下：

①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水

至少需要選用___________(填數字序號)，才能達到探究鎂帶銹蝕的條件．

(7)請寫出鎂帶在空氣中銹蝕，生成堿式碳酸鎂[Mg3(OH)2(CO3)2]的化學方程式_______．

Answer 1

【答案】 快 酸性 沒有進行尾氣處理 排盡裝置內的空氣，防止發生爆炸 氫 水 4 偏小 ④⑤⑥⑦ 6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2

【解析】（1）對比實驗1和實驗4，實驗3和實驗5可知，溫度越高鐵釘生銹速率越快；對比實驗1、2、3可知，鐵釘在酸性環境中銹蝕較快； （2）尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，該裝置中沒有將其處理； （3）一氧化碳具有可燃性，不純時加熱或點燃易發生爆炸，所以先通入CO一段時間，排凈裝置內的空氣；（4）無水硫酸銅能吸收水而變藍，將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍，這說明了反應后有水生成，說明鐵銹中含有氫元素，也就是鐵銹蝕的過程中有水參與； （5）硬質玻璃管內發生反應的化學方程式為：FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O，根據實驗數據可知，反應中生成水的質量為：=7.2g，生成二氧化碳的質量為：=13.2g。設參加反應的CO的質量為w，則

FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O

28y 44y

w 13.2g

w=8.4g

由質量守恒定律可知，生成鐵的質量為：23.2g+8.4g﹣13.2g﹣7.2g=11.2g；

由于反應前后元素的種類與質量不變，所以23.2gFexOynH2O中含鐵元素的質量為11.2g；含有“H2O”部分質量為7.2g；則余下的氧元素質量為：23.2g﹣11.2g﹣7.2g=4.8g

則：x：y：n=：： =2：3：4，則FexOynH2O的化學式為Fe2O34H2O。

D裝置中的堿石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空氣中二氧化碳與水被裝置C吸收而造成質量偏大，若沒有裝置D，則裝置C因為吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質量偏大，由此計算出的二氧化碳質量偏大，導致氧元素的質量偏大，x：y的值偏小；（6）通過實驗探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，應該選擇這樣幾組實驗：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四組實驗進行對比；（7）由鎂帶在空氣中銹蝕，生成堿式碳酸鎂[Mg3（OH）2（CO3）2]可以推測，是鎂與氧氣、水和二氧化碳反應生成了堿式碳酸鎂6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2。