Question

【題目】興趣小組借助如圖裝置（夾持裝置已略）及相關試劑粗略測量空氣中O2的體積百分數。

（1）實驗前用砂紙打磨鐵釘至光亮的目的是_____。

（2）鐵生銹發生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣和水反應生成氫氧化亞鐵，請寫出該反應的化學反應方程式_____

（3）已知試管剩余空間和導管的體積為20mL，導管截面積約為1cm2，充分反應后，形成穩定液柱時，讀取讀數為4.1cm，則空氣中氧氣的體積分數為_____%（保留小數點后一位）。

（4）實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，現對影響鐵生銹速率的因素作如下

（提出假設）假設一：溶液的酸堿度；

假設二：NaC1溶液的濃度；

請你再提出一種影響鐵生銹快慢的因素，假設三：_____。

（實驗探究）借助上述實驗裝置，通過控制鐵釘用量等其他條件均相同時，調節溶液的pH獲得了如表實驗數據：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度（cm）	0	0.6	4.1	4.1	4.1	4.1
形成穩定液柱時間（min）	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

（實驗結論）根據實驗數據分析，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是_____；還可以采取何種方法進一步縮短實驗時間_____（答一條即可）。

（實驗反思）當pH=2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是_____。

Answer 1

【答案】除銹 2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2 20.5 溫度、鐵的形狀等 6.0～6.5 用鐵粉代替鐵釘或在較高的環境溫度下實驗等（合理即可） pH等于2時酸性較強，鐵與酸反應產生H2導致裝置內壓強較大

【解析】

（1）鐵釘上的鐵銹影響鐵的反應，打磨的目的是除銹，故填：除銹；

（2）鐵與氧氣和水反應生成氫氧化亞鐵，化學方程式為2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2故填：

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2

（3）導管截面積約為1cm2，充分反應后，形成穩定液柱時，讀取讀數為4.1cm，液體上升的體積=4.1cm×1cm2=4.1cm3合4.1mL，根據實驗原理可知，瓶內氧氣體積為4.1mL，氧氣的體積分數 故填：20.5%

（4）溫度的高低，接觸面積的大小形狀都會影響反應速度，故填：溫度、鐵的形狀等

（5）由表格數據可知當pH為6.0～6.5時，液柱達到穩定高度，所用時間最短，所以控制pH范圍6.0～6.5，用鐵粉代替鐵釘或在較高的環境溫度下實驗反應速度更快，故可鐵粉代替鐵釘或在較高的環境溫度下實驗，故填：6.0～6.5；用鐵粉代替鐵釘或在較高的環境溫度下實驗等；

（6）pH等于2時酸性較強，鐵與酸反應產生H2導致裝置內壓強較大所以不能形成穩定液柱，故填：pH等于2時酸性較強，鐵與酸反應產生H2導致裝置內壓強較大；