Question

【題目】某化學學習小組借助下列裝置(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10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產生。用H2SO4溶液清洗的目的是__________。寫出有關化學方程式______________________________。

(2)已知試管剩余空間和導管的體積為40 mL，導管截面積約為1 cm2，形成穩定液柱時，讀取讀數為8.2 cm。則空氣中氧氣的體積分數為______%。

(3)實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析：

【提出假設】假設一：溶液的pH不同；

假設二：NaCl溶液的濃度不同；

請你再提出一種假設，假設三：______________________________不同。

【進行實驗】借助上述實驗裝置，通過取體積、濃度相同NaCl溶液調節溶液的pH獲得了如下實驗數據：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度(cm)	0	1.3	8.2	8.2	8.2	8.2
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____________。

【實驗反思】當pH＝2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是________________。

【注意：如果能正確回答下列問題，將獎勵4分，但化學試卷總分不超過60分】

請你設計實驗，探究NaCl溶液的濃度對鐵生銹速率的影響。

實驗步驟： __________________________________________________________。

實驗現象：________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 除去鐵釘表面的鐵銹 Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O 20.5 鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等) 6.0～6.5 鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等 取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度 最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長

【解析】(1)用H2SO4溶液除去鐵釘表面鐵銹，有利于鐵與氯化鈉溶液發生吸氧腐蝕；

(2)根據體積計算解答；

(3) 【提出假設】實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，說明反應速率慢，回答問題時應該從影響化學反應速率的因素方面答題；

【實驗結論】根據表中數據如液柱高度、形成穩定液柱時間選擇最佳pH范圍；

【實驗反思】根據鐵的析氫腐蝕分析；

設計實驗：目的是測定最佳NaCl溶液的濃度，需要配制不同的氯化鈉溶液，其他條件必須完全相同．

解：(1) 用H2SO4溶液清洗的目的是除去鐵釘表面的鐵銹。化學方程式為：Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O ；

(2)1cm3相當于1mL。 =20.5％；

(3) 假設三：鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等)；

【實驗結論】由表中數據可知，6.0≤PH≤6.5時，反應需要時間最短，液柱高度較高，故填：6.0～6.5；

【實驗反思】鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等；

實驗步驟：取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度；

實驗現象：最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長。