Question

【題目】世界上每年因銹蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料高達產(chǎn)量的20%～40%，某實驗小組對金屬銹蝕進行如下實驗探究。

（實驗一）取5枚去油去銹的潔凈鐵釘，分別裝入下表的試管中，進行實驗。

實驗圖示
生銹時間	8min	較長時間不生銹	5min	3min	1min

（1）通過上述實驗可知，溫度越高，鐵釘生銹速率越_____（填“慢”或“快”），在_____（填“稀醋酸”、“水”或“稀氨水”）中鐵釘生銹速率較快。

（實驗二）為探究鐵銹的成分，用圖1所示裝置（夾持儀器已省略）進行實驗（每步反應(yīng)和吸收均完全）。

（查閱資料）無水硫酸銅吸水會由白色變?yōu)樗{(lán)色，堿石灰既能吸水也能吸收CO2。

（進行實驗）

（2）指出如圖1所示實驗裝置的一個明顯缺陷________。

（3）加熱前，先通入CO一段時間，目的是_____________。

（4）將鐵銹樣品加熱，無水硫酸銅逐漸變藍(lán)，由此推知鐵銹中一定含有______元素，從而推斷出空氣中的______參加了鐵生銹反應(yīng)．

（實驗記錄）

	鐵銹樣品的質(zhì)量/g	裝置B的質(zhì)量/g	裝置C的質(zhì)量/g
反應(yīng)前	23.2	232.4	198.2
反應(yīng)后	/	239.6	211.4

（實驗記錄）

（5）根據(jù)上表數(shù)據(jù)可以確定鐵銹的成分。若用FexOynH20表示， n=_________；

若缺少裝置D，則x：y的值將________（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（6）欲使用如圖2所示裝置探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，已知鎂帶生銹的產(chǎn)物為堿式碳酸鎂[Mg3（OH）2（CO3）2]，則試管內(nèi)可選用的物質(zhì)有：

①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水

至少需要選擇_______（填序號）做對比實驗，才能達到探究鎂帶銹蝕的條件。

（7）寫出鎂帶在空氣中銹蝕的化學(xué)方程式________。

Answer 1

【答案】快 稀醋酸 沒有進行尾氣處理 排盡裝置內(nèi)的空氣，防止發(fā)生爆炸 氫 水 4 偏小 ④⑤⑥⑦ 6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2

【解析】

（1）對比實驗1和實驗4，實驗3和實驗5可知，溫度越高鐵釘生銹速率越快；對比實驗1、2、3可知，鐵釘在稀醋酸中銹蝕較快；

（2）尾氣中含有有毒的一氧化碳?xì)怏w，該裝置中沒有將其處理；

（3）一氧化碳具有可燃性，不純時加熱或點燃易發(fā)生爆炸，所以先通入CO一段時間，排凈裝置內(nèi)的空氣；

（4）無水硫酸銅能吸收水而變藍(lán)，將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍(lán)，這說明了反應(yīng)后有水生成，說明鐵銹中含有氫元素，也就是鐵銹蝕的過程中有水參與；

（5）硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FexOynH2O+yCO xFe+yCO2+nH2O，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)中生成水的質(zhì)量=（239.6g-232.4g）=7.2g，生成二氧化碳的質(zhì)量=（211.4g-198.2g）=13.2g；

設(shè)：參加反應(yīng)的CO的質(zhì)量為w，則

w=8.4g

由質(zhì)量守恒定律可知，生成鐵的質(zhì)量為：23.2g+8.4g-13.2g-7.2g=11.2g；由于反應(yīng)前后元素的種類與質(zhì)量不變，所以23.2gFexOynH2O中含鐵元素的質(zhì)量為11.2g；含有“H2O”部分質(zhì)量=7.2g；則余下的氧元素質(zhì)量為：23.2g-11.2g-7.2g=4.8g則有：，則FexOynH2O的化學(xué)式為Fe2O34H2O；D裝置中的堿石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空氣中二氧化碳與水被裝置C吸收而造成質(zhì)量偏大，若沒有裝置D，則裝置C因為吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質(zhì)量偏大，由此計算出的二氧化碳質(zhì)量偏大，導(dǎo)致氧元素的質(zhì)量偏大，則x：y的值將偏小；

（6）通過實驗探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，應(yīng)該選擇這樣幾組實驗：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四組實驗進行對比；故填：④⑤⑥⑦；

（7）由鎂帶在空氣中銹蝕，生成堿式碳酸鎂[Mg3(OH)2(CO3)2]可以推測，是鎂與氧氣、水和二氧化碳反應(yīng)生成了堿式碳酸鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3(OH)2(CO3)2。