我國高鐵創(chuàng)造的中國速度令世界矚目，某學(xué)習(xí)小組對高鐵建設(shè)中的鋼鐵銹蝕進(jìn)行探究。
【提出問題】鐵銹蝕與哪些因素有關(guān)。
【查閱資料】炭粉可加快鐵的銹蝕，炭粉不與鹽酸反應(yīng)；氧化鐵能與鹽酸反應(yīng)，不產(chǎn)生氣體。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)一：定性探究鐵銹蝕的因素
取四枚大小相同的潔凈無銹鐵釘分別放入試管，進(jìn)行圖1實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象如下表。
| 試管編號 | A | B | C | D |
| 一周后鐵釘表面現(xiàn)象 | 有一層鐵銹 | 無明顯變化 | 無明顯變化 | 有較厚鐵銹 |
氧氣、水蒸氣
氧氣、水蒸氣
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（2）得到無氧蒸餾水可采用煮沸的方法，是因?yàn)檠鯕庠谒械娜芙舛入S溫度的升高而
降低
降低
（填“升高”或“降低”）。（3）對比A和D試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明鐵銹蝕快慢與
氯化鈉
氯化鈉
有關(guān)。（4）生活中鐵制品易生銹而鋁制品不易生銹的原因是
在常溫下，鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜
在常溫下，鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜
。實(shí)驗(yàn)二：定量探究影響鐵銹蝕的因素
小組設(shè)計(jì)了圖2裝置，檢查氣密性，將5g鐵粉和2g炭粉加入三頸燒瓶，t1時刻加入2mL飽和NaCl溶液后，再將一只裝有5mL稀鹽酸的注射器插到燒瓶上（此時沒有推動注射器活塞），采集數(shù)據(jù)。
（5）據(jù)圖3，說明鐵生銹是
放熱
放熱
（填“放熱”或“吸熱”），t2～t3這段時間反應(yīng)并未停止但溫度卻開始降低，原因是 生銹放熱量小于散失的熱量
生銹放熱量小于散失的熱量
。（6）據(jù)圖2、圖4分析t3時刻后壓強(qiáng)突然變大，原因是
鐵生銹消耗氧氣，裝置中的壓強(qiáng)變小，則將注射器中的鹽酸吸入，鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
鐵生銹消耗氧氣，裝置中的壓強(qiáng)變小，則將注射器中的鹽酸吸入，鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
。【反思評價】
（7）小麗同學(xué)猜測：鐵銹蝕的快慢還可能與氧氣的濃度有關(guān)，為判斷該猜測是否正確，請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小麗同學(xué)的猜想，簡述實(shí)驗(yàn)方案。（實(shí)驗(yàn)方案包括操作、現(xiàn)象和結(jié)論）
分別將鐵放入不同濃度的氧氣的試管中，并且試管中有等量的水，若觀察到氧氣濃度較高的試管中鐵生銹嚴(yán)重，則說明氧氣濃度越高，鐵生銹越快
分別將鐵放入不同濃度的氧氣的試管中，并且試管中有等量的水，若觀察到氧氣濃度較高的試管中鐵生銹嚴(yán)重，則說明氧氣濃度越高，鐵生銹越快
。【考點(diǎn)】探究金屬銹蝕的條件．
【答案】氧氣、水蒸氣；降低；氯化鈉；在常溫下，鋁能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜；放熱；生銹放熱量小于散失的熱量；鐵生銹消耗氧氣，裝置中的壓強(qiáng)變小，則將注射器中的鹽酸吸入，鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣；分別將鐵放入不同濃度的氧氣的試管中，并且試管中有等量的水，若觀察到氧氣濃度較高的試管中鐵生銹嚴(yán)重，則說明氧氣濃度越高，鐵生銹越快
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：154引用：5難度：0.5
相似題
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1．化學(xué)小組對鋼鐵的銹蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
Ⅰ．探究鋼鐵銹蝕的基本條件
（1）一段時間后，C、D、E中鐵釘生銹，A、B中鐵釘無明顯銹蝕。由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟等物質(zhì)作用的過程。
（2）使用自來水重新進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)，一段時間后發(fā)現(xiàn)試管B中鐵釘生銹了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食鹽水濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)加入鐵炭總質(zhì)量為24g,食鹽水體積為7.5mL，恰好能將固體潤濕。測得的數(shù)據(jù)見下表：（提供資料：示數(shù)差3cm是指U型管左側(cè)液面上升3cm。）
（3）分析食鹽水濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響應(yīng)對比實(shí)驗(yàn)序號 鐵炭質(zhì)量比 食鹽水濃度/% 示數(shù)差3cm所用時間/s 10分鐘時溫度升高值/℃ 實(shí)驗(yàn)① 2：1 26 90 7.8 實(shí)驗(yàn)② 4：1 26 170 4.2 實(shí)驗(yàn)③ 6：1 26 190 3.3 實(shí)驗(yàn)④ 2：1 13 140 6 實(shí)驗(yàn)⑤ 2：1 6.5 140 6 （填實(shí)驗(yàn)序號）。有同學(xué)提出應(yīng)該再加一組實(shí)驗(yàn)，研究鐵炭質(zhì)量比為2：1、食鹽水濃度為3.3%時的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你覺得是否有必要，并說明理由。
（4）查閱資料得知，食鹽水中的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜，并促使鐵發(fā)生一系列反應(yīng)得到氫氧化鐵，它在空氣中風(fēng)化失水后變成氧化鐵。鋼筋銹蝕過程中生成氧化鐵的反應(yīng)方程式是。
Ⅲ．探究水樣的pH及溶解氧濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
步驟1：按如圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。
步驟2：向三頸燒瓶中放入3.5g生鐵粉末，向分液漏斗內(nèi)加入10mL不同濃度的稀鹽酸。
步驟3：將稀鹽酸全部注入三頸燒瓶內(nèi)，關(guān)閉分液漏斗活塞，一段時間后，至恢復(fù)到室溫時，采集的數(shù)據(jù)見下表：
（5）步驟1中檢查裝置氣密性的方法為：先在分液漏斗中加水，再打開活塞，觀察到序號 鹽酸pH P反應(yīng)前 P反應(yīng)后 DO反應(yīng)前 DO反應(yīng)后 開始降低所需時間/s 實(shí)驗(yàn)① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 實(shí)驗(yàn)② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 實(shí)驗(yàn)③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 實(shí)驗(yàn)④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 實(shí)驗(yàn)⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 （填現(xiàn)象），表明裝置的氣密性良好。
（6）實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后壓強(qiáng)變大。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)③時，觀察到溶液中有氣泡冒出，反應(yīng)后體系內(nèi)壓強(qiáng)卻變小了，變小的原因是。
（7）分析表中數(shù)據(jù)，在該實(shí)驗(yàn)條件下，下列說法正確的有（填字母）。
a.當(dāng)pH=2時，鐵粉與氧氣的銹蝕速率最快
b.稀鹽酸中的溶解氧含量與鹽酸的pH有關(guān)
c.鐵粉和鹽酸，氧氣在剛接觸時不是同時發(fā)生反應(yīng)發(fā)布：2024/12/24 10:30:2組卷：194引用：4難度：0.5 -
2．在進(jìn)行“二氧化碳制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”時，小明發(fā)現(xiàn)放置小蠟燭的銅架上出現(xiàn)了綠色物質(zhì)，且綠色物質(zhì)只出現(xiàn)在下部（伸到燒杯下面的部分），上部和在燒杯外的部分沒有出現(xiàn)，小明思考，銅也會生銹嗎？為什么只出現(xiàn)在下部呢？銅生銹的條件是什么？
【查閱資料】銅在一定條件下會銹蝕生成一種綠色的物質(zhì)（銅綠），其主要成分是堿式碳酸銅，化學(xué)式時候Cu2（OH）2CO3，受熱易分解．
【猜想與假設(shè)】依據(jù)銅綠的化學(xué)式，小明猜想銅生銹的條件可能是，銅與氧氣、共同作用，做出此猜想的依據(jù)是．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】將四塊銅片分別按如圖放置半個月，觀察現(xiàn)象如下，A中銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴(yán)重，B、C、D中銅片不生銹，D裝置中氫氧化鈉溶液的作用是，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式．
【得出結(jié)論】根據(jù)A和D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知銅生銹需要．
【反思與應(yīng)用】利用所得結(jié)論填空，依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)合“二氧化碳澆滅蠟燭”的實(shí)驗(yàn)操作推測銅架下部容易生銹的原因是．
【實(shí)驗(yàn)拓展】有資料顯示，氧化銅也能加快過氧化氫溶液的分解速率．
（1）給你一支已經(jīng)產(chǎn)生銅綠的銅架，5%過氧化氫溶液，請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明（儀器自選）．
（2）請你試著寫出銅生成銅綠的化學(xué)方程式．發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：52引用：1難度：0.3 -
3．化學(xué)小組對鋼鐵的銹蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
Ⅰ．探究鋼鐵銹蝕的基本條件
（1）一段時間后，C、D、E中鐵釘生銹，A、B中鐵釘無明顯銹蝕。由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟（填化學(xué)式）等物質(zhì)作用的過程。D中鐵釘比C中鐵釘銹蝕程度嚴(yán)重，說明。
（2）使用自來水重新進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)，一段時間后發(fā)現(xiàn)試管B中鐵釘生銹了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食鹽水對鋼鐵腐蝕速率的影響
用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，錐形瓶中放生鐵粉末，滴管中預(yù)先加入2mL不同濃度的食鹽水，并用氧氣傳感器測定錐形瓶內(nèi)的氧氣濃度，數(shù)據(jù)如下表所示：
（3）該實(shí)驗(yàn)探究的是實(shí)驗(yàn)組 生鐵粉末質(zhì)量 食鹽水濃度 3min時瓶內(nèi)氧氣濃度 實(shí)驗(yàn)① 3.5g 4% 18.96% 實(shí)驗(yàn)② 3.5g 8% 18.56% 實(shí)驗(yàn)③ 3.5g 16% 18.28% 實(shí)驗(yàn)④ 3.5g 24% 17.99% 對鋼鐵腐蝕速率的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。
（4）查閱資料得知，食鹽水中的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜（其原理如圖所示），并促使鐵發(fā)生一系列反應(yīng)得到Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3在空氣中風(fēng)化失水后變成氧化鐵。
①氯離子破壞鋼筋表面的鈍化膜的過程中，從陽極向陰極轉(zhuǎn)移的微粒是。
②鋼筋銹蝕過程中得到氧化鐵的反應(yīng)方程式為。
Ⅲ．探究水樣的pH及溶解氧濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
步驟1：按如圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。
步驟2：向三頸燒瓶中放入3.5g生鐵粉末，向分液漏斗內(nèi)加入10mL不同濃度的稀鹽酸。
步驟3：將鹽酸全部注入三頸燒瓶內(nèi)，關(guān)閉分液漏斗活塞，同時采集數(shù)據(jù)見下表：
（5）步驟1中檢查裝置氣密性的方法為序號 鹽酸pH 壓強(qiáng)p/kPa 溶解氧/mg?L-1 p反應(yīng)前 p反應(yīng)后 DO反應(yīng)前 DO反應(yīng)后 開始降低所需時間/s 實(shí)驗(yàn)① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 實(shí)驗(yàn)② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 實(shí)驗(yàn)③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 實(shí)驗(yàn)④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 實(shí)驗(yàn)⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 。
（6）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)后壓強(qiáng)變大的主要原因是（用化學(xué)方程式表示）。
（7）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3時，觀察到溶液中有氣泡冒出，反應(yīng)后體系內(nèi)壓強(qiáng)卻變小了。其原因是。
（8）分析表中數(shù)據(jù)，在該實(shí)驗(yàn)條件下，下列說法正確的有。
A．當(dāng)pH=2時，鐵粉與氧氣的銹蝕速率最快
B．稀鹽酸中的溶解氧含量與鹽酸的pH有關(guān)
C．鐵粉和鹽酸，氧氣的反應(yīng)可以同時發(fā)生發(fā)布：2024/12/25 12:0:1組卷：245引用：3難度：0.7
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