Question

【題目】化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對鐵生銹開展深入的探究。

（1）比較與分析鐵釘在不同條件下生銹程度。同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖所示的對比實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4h后觀察到：試管Ⅰ、Ⅱ中的鐵釘均生銹，試管1鐵釘生銹程度大于試管Ⅱ；試管Ⅲ中鐵釘不生銹。

①試管Ⅰ鐵釘生銹程度大于試管Ⅱ的原因是________ 。

②試管Ⅲ中，使用冷卻后的沸水的目的是________ 。

③鐵釘生銹的其中一步反應(yīng)是鐵與氧氣、水共同作用生成氫氧化亞鐵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。

（2）探究植物油能否完全隔絕氧氣。

同學(xué)們第二天觀察，發(fā)現(xiàn)試管Ⅲ中的鐵釘也有些銹斑。為此大家又做了如下探究。

[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)1：將涂水的鐵片置于植物油中，并放置于密封的無氧容器中，8h后觀察鐵片無銹跡。排除植物油和鐵片上的水中微量氧氣對鐵片銹蝕的影響。

實(shí)驗(yàn)2：將涂水的鐵片置于植物油中，并敞口放置于空氣中，8h后發(fā)現(xiàn)少量銹斑，再過一段時間后觀察，銹斑面積增大。

①綜合以上兩個實(shí)驗(yàn)，可得出的結(jié)論是________ 。

[交流討論]②查閱文獻(xiàn)獲知，植物油對空氣中的水分有較好的隔絕效果，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案加以驗(yàn)證：________。

（3）在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)一步探究酸性條件下鐵銹蝕的情況。

[查閱資料]

Ⅰ．溶解氧是指溶解在水里氧氣的量，用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。

Ⅱ．醋酸具有酸的通性，能與活潑金屬發(fā)生反應(yīng)。

[實(shí)驗(yàn)探究]

將4份等質(zhì)量的鐵粉和碳粉的混合物分別加入相同體積不同pH的醋酸的水溶液中，分別用溶解氧傳感器和壓強(qiáng)傳感器采集數(shù)據(jù)獲得下圖和下表。

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pH	壓強(qiáng)/KPa
	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)后	壓強(qiáng)差
2.0	90.56	91.58	1.02
3.0	90.46	91.23	0.77
4.0	90.48	90.34	-0.14
5.0	90.81	90.64	-0.17

①從左上圖中可知，在酸性條件下水溶液中溶解氧隨時間變化均呈下降趨勢，原因是________。

②從右上表中可知pH為2.0~3.0時，實(shí)驗(yàn)后系統(tǒng)中氣體壓強(qiáng)增大，是因?yàn)?/span>________。

Answer 1

【答案】試管I中鐵釘與氧氣接觸面積更大 除去水中溶解的氧氣 植物油不能完全隔絕空氣中的氧氣 將干燥的鐵片置于油中，并敞口放置于潮濕的空氣中，8 h后觀察到鐵片無銹跡 鐵生銹不斷消耗氧氣 鐵與醋酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積大于鐵生銹消耗的氧氣體積

【解析】

（1）①試管Ⅰ鐵釘生銹程度大于試管Ⅱ的原因是：試管中鐵釘與氧氣接觸面積更大；②試管Ⅲ中，使用冷卻后的沸水的目的是：除去水中溶解的氧氣；③鐵釘生銹的其中一步反應(yīng)是鐵與氧氣、水共同作用生成氫氧化亞鐵，配平即可；故答案為①試管中鐵釘與氧氣接觸面積更大；（或“試管 I與氧氣充分接觸”“試管 I氧氣濃度大”“試管 I氧氣多”“試管 I與氧氣接觸更充分”等）；②除去水中溶解的氧氣；③；

（2）探究植物油能否完全隔絕氧氣：①綜合以上兩個實(shí)驗(yàn)，可得出結(jié)論是：植物油不能完全隔絕空氣中的氧氣；②查閱文獻(xiàn)獲知，植物油對空氣中的水分有較好的隔絕效果，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證如下：將干燥的鐵片置于油中，并敞口放置于潮濕的空氣中，8h后觀察到鐵片無銹跡；故答案為①植物油不能完全隔絕空氣中的氧氣（或其他合理答案）；（或“植物油對空氣隔絕效果差”“植物油不能完全隔絕氧氣”等）；②將干燥的鐵片置于油中，并敞口放置于潮濕的空氣中，8h后觀察到鐵片無銹跡；

（3）探究酸性條件下鐵銹蝕的情況，從①圖中可知，在酸性條件下水溶液中溶解氧隨時間變化均呈下降趨勢，原因是：鐵生銹不斷消耗氧氣；②從表中可知pH為2.0～3.0時，實(shí)驗(yàn)后系統(tǒng)中氣體壓強(qiáng)增大，是因?yàn)殍F與醋酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積大于鐵生銹消耗的氧氣體積；故答案為①鐵生銹不斷消耗氧氣 （或其他合理答案）；②鐵與醋酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積大于鐵生銹消耗的氧氣體積 （或其他合理答案）。