《2025年学业水平评价九年级化学全一册人教版》

19. (6分)某学习小组对铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关?
【查阅资料】①氯化钙固体可作干燥剂；②一定条件下,碳可加快铁的锈蚀,但碳本身不参加反应；③常温常压下,氢气的密度是d g/mL。
【设计与实验】
实验一:定性探究铁锈蚀的因素
取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管,进行如图实验,现象如下表所示。
(1)对比A、B、C试管中实验现象,说明铁锈蚀主要是与空气中水蒸气和氧气发生化学反应。
(2)对比A、D试管中实验现象,说明铁锈蚀还与________有关。
(3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是________。
实验二:定量探究铁锈蚀的因素
小组设计了如图1所示的实验装置,检查气密性后,将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶,t₁时刻加入2 mL饱和NaCl溶液后,再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上,采集数据(此时稀盐酸没有推入三颈烧瓶中)。
(4)据图2,t₂时刻后反应并未停止温度却开始降低,原因是________。
(5)据图3,对比AB段和BC段说明________,分析t₃时刻压强突然变大的原因是________。
实验三:测定铁锈含量
将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥,得到m g固体,连接图4装置,检查气密性后,加入固体与足量稀盐酸进行实验。
(6)完全反应后,常温常压下测得生成气体的体积为V mL,则该固体中铁锈质量分数的表达式为________(用含m、V、d字母的式子表示)。
【反思与评价】
(7)与实验一对比,实验二铁锈蚀明显更快的原因是________。

答案：
(1)
(2)盐(或氯化钠)
(3)铁锈疏松多孔，能吸附水蒸气和氧气，会加快铁的锈蚀
(4)铁锈蚀放出的热量小于装置散失的热量
(5)铁锈蚀消耗氧气，使瓶内压强减小；推入稀盐酸，铁粉与稀盐酸反应生成氢气，使瓶内压强增大
(6)$\frac{m - \frac{56Vd}{2}}{m} × 100\%$
(7)铁粉与空气接触面积更大，且加入碳粉和氯化钠溶液，加快了铁锈蚀速率
解析：
(2)A中为蒸馏水，D中为饱和NaCl溶液，D中锈蚀更严重，说明铁锈蚀与盐有关。
(6)固体中Fe与稀盐酸反应生成H₂，质量为V mL×d g/mL = Vd g，设Fe质量为x，Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑，$\frac{56}{2} = \frac{x}{Vd}$，x = 28Vd g，铁锈质量为m g - 28Vd g，质量分数为$\frac{m - 28Vd}{m} × 100\%$。