Question

【题目】某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中O2的体积百分数。

(1)实验前用10%的H2SO4溶液清洗铁钉至有气泡产生。用H2SO4溶液清洗的目的是__________。写出有关化学方程式______________________________。

(2)已知试管剩余空间和导管的体积为40 mL，导管截面积约为1 cm2，形成稳定液柱时，读取读数为8.2 cm。则空气中氧气的体积分数为______%。

(3)实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，对其影响因素作如下分析：

【提出假设】假设一：溶液的pH不同；

假设二：NaCl溶液的浓度不同；

请你再提出一种假设，假设三：______________________________不同。

【进行实验】借助上述实验装置，通过取体积、浓度相同NaCl溶液调节溶液的pH获得了如下实验数据：

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
形成稳定液柱时间(min)	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

【实验结论】根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是____________。

【实验反思】当pH＝2时，没有观察到稳定液柱形成的原因是________________。

【注意：如果能正确回答下列问题，将奖励4分，但化学试卷总分不超过60分】

请你设计实验，探究NaCl溶液的浓度对铁生锈速率的影响。

实验步骤： __________________________________________________________。

实验现象：________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 除去铁钉表面的铁锈 Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O 20.5 铁钉与氧气的接触面积(铁钉浸泡在氯化钠溶液中的深度等) 6.0～6.5 铁与酸性溶液反应生成氢气与铁生锈过程中消耗的氧气体积相等 取等体积不同浓度的氯化钠溶液放入如图所示装置的试管中，并各放数量相等、规格相同且除锈后的铁钉于试管中，测定导管中形成稳定液柱所需时间并记录液柱高度 最终液柱高度相等，均为8.2 cm，但氯化钠溶液浓度较低时，形成稳定液柱所需时间较长

【解析】(1)用H2SO4溶液除去铁钉表面铁锈，有利于铁与氯化钠溶液发生吸氧腐蚀；

(2)根据体积计算解答；

(3) 【提出假设】实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，说明反应速率慢，回答问题时应该从影响化学反应速率的因素方面答题；

【实验结论】根据表中数据如液柱高度、形成稳定液柱时间选择最佳pH范围；

【实验反思】根据铁的析氢腐蚀分析；

设计实验：目的是测定最佳NaCl溶液的浓度，需要配制不同的氯化钠溶液，其他条件必须完全相同．

解：(1) 用H2SO4溶液清洗的目的是除去铁钉表面的铁锈。化学方程式为：Fe2O3＋3H2SO4== Fe2(SO4)3＋3H2O ；

(2)1cm3相当于1mL。 =20.5％；

(3) 假设三：铁钉与氧气的接触面积(铁钉浸泡在氯化钠溶液中的深度等)；

【实验结论】由表中数据可知，6.0≤PH≤6.5时，反应需要时间最短，液柱高度较高，故填：6.0～6.5；

【实验反思】铁与酸性溶液反应生成氢气与铁生锈过程中消耗的氧气体积相等；

实验步骤：取等体积不同浓度的氯化钠溶液放入如图所示装置的试管中，并各放数量相等、规格相同且除锈后的铁钉于试管中，测定导管中形成稳定液柱所需时间并记录液柱高度；

实验现象：最终液柱高度相等，均为8.2 cm，但氯化钠溶液浓度较低时，形成稳定液柱所需时间较长。