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______。

（3）4分鐘后觀察：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Fe2O3H2O，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20.08g，在N2氛圍中，充分加熱到質量不再減少．該過程中僅考慮發生：，，且不需要考慮裝置中空氣對本實驗的影響．（堿石灰成分：CaO和NaOH固體混合物．物質的相對分子質量：Fe2O3H2O178，FeCO3116）

（1）若反應前后稱得C裝置總質量分別為100.00g和102.24g，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______。

（2）僅有上述實驗數據，無法計算組成，若在B、C之間增加一套裝置即可，則裝置名稱和藥品為______、______。

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

①銹鐵釘中Fe2O3H2O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=______。

（4）將20.08g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_____。（假設鐵在H2SO4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】C導管口有氣泡 產生大量氣泡 催化劑 水 氧氣 氧氣的濃度 2.24 防止空氣中的二氧化碳和水進入裝置C中 洗氣瓶 濃硫酸 17.8 1.16 5.6% 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：

Fe的質量為 1.12g

設三氧化二鐵與稀硫酸反應生成硫酸鐵的質量為x

x=40g

y=5.6g

5.6g＞1.12g，故鐵的量少，不能和酸反應放出氫氣

【解析】

問題一：（1）檢查裝置的氣密性，將C導管接入裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，裝置內的氣體受熱膨脹，會從導管口逸出，故說明氣密性良好的現象是：C導管口有氣泡；

（2）反應開始后，過氧化氫分解產生大量氧氣，故反應現象是：產生大量氣泡；

在該反應中，二氧化錳是催化劑，故MnO2的作用是催化劑；

（3）A處鐵絲只與氧氣接觸，依然光亮，B處鐵絲與氧氣和水接觸，表面灰暗，故實驗現象說明鐵生銹主要與水和氧氣有關；

B處鐵絲與氧氣和水接觸，表面灰暗，D處鐵絲與空氣和水接觸，依然光亮，實驗現象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是氧氣的濃度，氧氣濃度越大，鐵生銹速度越快；

問題二：（1）根據質量守恒定律，反應生成的CO2和水蒸氣的總質量為102.24g-100.00g=2.24g；D裝置中堿石灰的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水，防止空氣中的二氧化碳和水進入裝置C中，影響實驗結果；

（2）僅有上述實驗數據，只能得到生成二氧化碳和水的總質量，無法計算組成，可在B、C之間增加洗氣瓶、里面盛放濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，可以吸收水蒸氣，通過濃硫酸質量的變化，測定生成水的質量，然后根據水的質量得出Fe2O3H2O的質量，再根據C裝置的質量變化，得出生成二氧化碳的質量，繼而得出FeCO3的質量，故填：洗氣瓶、濃硫酸；

（3）經過改進后，測得m（H2O）=1.80g，m（CO2）=0.44g，

①設銹鐵釘中Fe2O3H2O的質量為x

x=17.8g

②設銹鐵釘中FeCO3的質量為y

y=1.16g

③銹鐵釘中單質鐵的質量為：20.08g-17.8g-1.16g=1.12g

鐵的質量分數為；

（4）將20.08g該銹鐵釘溶于足量的稀硫酸，充分反應后，產生的氣體中沒有H2．

計算過程：

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： Fe的質量為 1.12g

設三氧化二鐵與稀硫酸反應生成硫酸鐵的質量為x

x=40g

y=5.6g

5.6g＞1.12g，故鐵的量少，不能和酸反應放出氫氣，故填：無。